到達目標
・グラフ理論を用いて電気回路の回路方程式を求められる。
・これまでに習得した電気・電子回路に関する知識を応用し、作品を製作できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1
グラフ理論 | グラフ理論を理解し、回路方程式を求められる。 | グラフ理論を概ね理解し、ほとんどの回路方程式を求められる。 | グラフ理論を理解できておらず、回路方程式を求められない。 |
| 評価項目2
回路を用いた作品 | これまでに習得した回路等に関する知識を十分に応用した作品を制作できる。 | これまでに習得した回路等に関する知識の一部を応用した作品を制作できる。 | 作品を制作できない。 |
| 評価項目3 | | | |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
回路網を、グラフ理論を用いてコンピュータに解かせる手法について学ぶ。すなわち回路解析のためのグラフ理論、グラフ接続関係とキルヒホッフ法則について説明する。
授業の後半では、これまでに学んだ回路理論の総括として、回路を応用した作品制作を行う。
授業の進め方・方法:
グラフ理論は座学と小テストにて学習を行い、確認テストにより評価する。
作品制作では、適宜進捗の確認を行い、発表とレポートにより評価する。
注意点:
電気電子回路、ディジタル回路、プログラミング言語をよく理解しておくこと。
作品制作においては、今までの知識だけでなく、ネット等を利用して新しい知識も取り入れること。
9週目までに作品のアイデアをまとめておくこと。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ガイダンス
実力テスト(評価外) |
授業の方針を理解している。
現状における自分の回路知識を把握できている。
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| 2週 |
キルヒホッフの法則の復習 |
キルヒホッフの法則を用いて回路方程式を求められる。
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| 3週 |
回路のグラフ |
回路とグラフの対応について理解している。
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| 4週 |
インシデンス行列を使った節点解析 |
回路のインシデンス行列を求め、節点解析により節点方程式を求められる。
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| 5週 |
網目行列を使った網目解析 |
回路の網目行列を求め、網目解析により網目方程式を求められる。
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| 6週 |
基本カットセット行列
基本タイセット行列 |
回路の基本カットセット行列と基本タイセット行列を求められる。
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| 7週 |
基本カットセット行列と基本タイセット行列を用いた回路解析 |
回路の基本カットセット行列と基本タイセット行列を求め、回路解析により回路方程式を求められる。
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| 8週 |
グラフ理論に関する確認テスト |
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| 4thQ |
| 9週 |
回路を用いた作品作製（計画提示）
パワーポイントを使った5分程度のプレゼン |
何を、何故、どのように作るかについて論理的に説明できる。
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| 10週 |
回路を用いた作品作製 |
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| 11週 |
回路を用いた作品作製 |
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| 12週 |
回路を用いた作品作製（進捗報告）
パワーポイントを使った5分程度のプレゼン |
何を、何故、どのように作ったか、これからどうするかについて論理的に説明できる。
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| 13週 |
回路を用いた作品作製 |
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| 14週 |
回路を用いた作品作製 |
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| 15週 |
回路を用いた作品作製 |
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| 16週 |
回路を用いた作品作製（最終発表）
パワーポイントを使った7分程度のプレゼン |
何を、何故、どのように作ったか、その結果がどうだったかについて論理的に説明できる。
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電磁気 | 電荷及びクーロンの法則を説明でき、点電荷に働く力等を計算できる。 | 3 | |
| 電界、電位、電気力線、電束を説明でき、これらを用いた計算ができる。 | 3 | |
| ガウスの法則を説明でき、電界の計算に用いることができる。 | 3 | |
| 導体の性質を説明でき、導体表面の電荷密度や電界などを計算できる。 | 3 | |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 3 | |
| 静電容量を説明でき、平行平板コンデンサ等の静電容量を計算できる。 | 3 | |
| コンデンサの直列接続、並列接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。 | 3 | |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 3 | |
| 電流が作る磁界をビオ・サバールの法則を用いて計算できる。 | 3 | |
| 電流が作る磁界をアンペールの法則を用いて計算できる。 | 3 | |
| 磁界中の電流に作用する力を説明できる。 | 3 | |
| ローレンツ力を説明できる。 | 3 | |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 3 | |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 3 | |
| 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 3 | |
| 自己誘導と相互誘導を説明できる。 | 3 | |
| 自己インダクタンス及び相互インダクタンスを求めることができる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | レポート | | | | 合計 |
| 総合評価割合 | 40 | 20 | 40 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 40 | 10 | 20 | 0 | 0 | 0 | 70 |
| 分野横断的能力 | 0 | 10 | 20 | 0 | 0 | 0 | 30 |