概要:
講義を主体とする理論の学習と実験による理論の実証とを有機的に結合させて学習の理解を深め一層の定着を図る。受講に際しては、事前に各テーマの目的を理解し、実験を通して正しい観察力や直感力を身につけてもらう。実験終了後は、直ちに測定データのグラフ化を行い、グラフから読み取れる実験結果に自分なりの検討・考察をまとめる必要がある。
授業の進め方・方法:
各テーマには、基礎的なことから高度な内容のものまでが含まれている。実験内容で良くわからないことがあれば、どんどん質問することである。この授業が技術者としての基礎的能力や自主性の向上に役立つことを願っている。
注意点:
実験テーマごとに提出されたレポートに対して、実験に取り組む姿勢や態度および理解度で評価する（100％）。最終的には、これらの評価を基に学科内会議で評点を決定し、50 点以上で合格とする。なお実験実習であることから全てのテーマに対して出席は必須とし、遅刻、無断欠席、ならびにレポート提出の期限遅れに対しては、評価点を大幅に減点することとする。本科目は原則、面接授業として実施するが、感染症拡大状況によっては必要に応じ遠隔授業として実施する場合がある。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス |
前期で行う実験の概要や注意点、レポート作成方法について理解する。
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| 2週 |
電気回路の基礎（受動素子測定の基礎） |
ホイートストン・ブリッジ法を用いてＬやＣの測定を行う。
Ｑメータ法を用いて、Ｃの測定を行う。
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| 3週 |
電気回路の基礎（交流回路の基礎実験、ＲＬ、ＲＣ直列回路）
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交流回路におけるR、L、Cの性質を理解する。RL、RC直列回路、RL、RC並列回路を通して、電圧と電流間のベクトル図、位相差を求める。ＲＬ、ＲＣ直列回路の基礎を理解する。
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| 4週 |
電気回路の基礎（交流回路の基礎実験、ＲＬ、ＲＣ並列回路） |
交流回路におけるR、L、Cの性質を理解する。RL、RC直列回路、RL、RC並列回路を通して、電圧と電流間のベクトル図、位相差を求める。ＲＬ、ＲＣ並列回路の基礎を理解する。
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| 5週 |
電気回路の基礎（RLC回路の定常特性、R-C、R-L回路） |
R-C、R-L、R-L-C回路の定常特性を測定し、各素子の性質を理解する。R-C、R-L回路の定常特性について理解する。
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| 6週 |
電気回路の基礎（RLC回路の定常特性、R-L-C回路） |
R-C、R-L、R-L-C回路の定常特性を測定し、各素子の性質を理解する。R-L-C回路の定常特性について理解する。
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| 7週 |
組み込み制御技術の基礎 |
LEGOマインドストーム、ROBOT-Cを用いてLEGOロボットの計測・制御を行う。各種センサー（超音波センサ、カラーセンサー、音センサー）の特性を計測し、表やグラフを作成する。
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| 8週 |
組み込み制御技術の基礎 |
ロボットの組み立てる。ロボット動作のための基礎プログラムの動作確認を行う。課題コースを走破するプログラミングを行う。
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| 2ndQ |
| 9週 |
組み込み制御技術の基礎 |
ライントレースをするプログラムを作成する。
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| 10週 |
組み込み制御技術の基礎 |
PID制御を取り入れたプログラムを作成する。
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| 11週 |
組み込み制御技術の基礎 |
自分が作製したロボットとプログラムについて発表を行う。
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| 12週 |
レポート作成技術① |
TEXによる報告書の作成を理解する。
TEXの基本的な使い方を理解する。
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| 13週 |
レポート作成技術② |
TEXによる報告書の作成を理解する。
数式の書き方を理解する。
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| 14週 |
レポート作成技術③ |
TEXによる報告書の作成を理解する。
図、表、画像ファイル、参考文献の挿入方法を理解する。
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| 15週 |
レポート指導 |
実験結果（図、表）や考察の書き方について、振り返りを行う。
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| 16週 |
実験指導（前期） |
実験全体を振り返る。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ガイダンス |
後期で行う実験の概要や注意点、レポート作成方法について理解する。
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| 2週 |
デジタル回路（インバータに関する実験） |
インバータ専用ＩＣについて調べ、その利用法を考え、動作特性を実験することにより、デジタルＩＣに関する実践力を身に付ける。
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| 3週 |
デジタル回路（カウンタに関する実験） |
マイコンシステムではパルス数やスイッチを押した数などをカウントしたい場合がある。このとき便利なＩＣが７４ＬＳ９０である。これを使って、カウンタ回路を構成し、動作を確認する。また、回路構成で重要なことは雑音の処理である。ここではチャタリングと呼ばれる不規則なパルスが発生することを確認するとともに、そのハード的な除去法について学ぶ。
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| 4週 |
デジタル回路（ブレッドボードによる回路作製） |
目に見えない電気のしくみは、頭で考えてもなかなか理解できないものである。だから、手で触れて動かして理解することが重要である。ＮＯＴ回路の作製。
実験を通して、それぞれの回路の動作について理解を深める。
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| 5週 |
デジタル回路（NOT、NAND, NOR回路の作製） |
インバータ素子を使ったマルチバイブレータを作る。
NOT、NAND, NOR回路の作製。
実験を通して、それぞれの回路の動作について理解を深める。
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| 6週 |
デジタル回路（ＲＳフリップ・フロップ回路、カウンタ回路） |
ＲＳフリップ・フロップ回路の作製。カウンタ回路の作製．実験を通して、それぞれの回路の動作について理解を深める。
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| 7週 |
デジタル回路（１桁ＢＣＤカウンタ回路） |
１桁ＢＣＤカウンタ回路の作製、フリッカー回路の実験を行う。実験を通して、それぞれの回路の動作について理解を深める。
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| 8週 |
レポート指導 |
これまでに作成したレポートについて、評価を行った結果についてついて講評するとともに、より良いレポート作成の手法について理解する。
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| 4thQ |
| 9週 |
組み込みの応用 |
高専ボードを用いてアセンブリ言語を学ぶ．既定のプログラムをハンドアセンブリにより入力し、動作確認を行う。高専ボードを使いこなせるようにする。
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| 10週 |
組み込みの応用（ＬＥＤ点灯制御） |
ＬＥＤ制御のプログラムを考え、高専ボードに入力し、動作確認を行う。
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| 11週 |
組み込みの応用（スイッチを用いたＬＥＤ制御） |
スイッチを用いたＬＥＤ制御のプログラムを考え、高専ボードに入力し、動作確認を行う。
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| 12週 |
組み込みの応用（ＡＤ制御） |
ＡＤの入力に応じて、ＬＥＤに表示するプログラムの作成を行う。
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| 13週 |
組み込みの応用（サブルーチン） |
サブルーチンコールを用いてタイマー制御を行う。
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| 14週 |
組み込みの応用（発展課題） |
これまでに学んだアセンブリを駆使して、新しいプログラムを考案し、動作を確認する。
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| 15週 |
レポート指導 |
実験結果（図、表）や考察の書き方について、振り返りを行う。
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| 16週 |
実験指導 |
実験全体を振り返る。
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| 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 |
| 基礎的能力 | 工学基礎 | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 物理、化学、情報、工学における基礎的な原理や現象を明らかにするための実験手法、実験手順について説明できる。 | 3 | |
| 実験装置や測定器の操作、及び実験器具・試薬・材料の正しい取扱を身に付け、安全に実験できる。 | 3 | |
| 実験データの分析、誤差解析、有効桁数の評価、整理の仕方、考察の論理性に配慮して実践できる。 | 3 | |
| 実験テーマの目的に沿って実験・測定結果の妥当性など実験データについて論理的な考察ができる。 | 3 | |
| 実験ノートや実験レポートの記載方法に沿ってレポート作成を実践できる。 | 3 | |
| 実験データを適切なグラフや図、表など用いて表現できる。 | 3 | |
| 実験の考察などに必要な文献、参考資料などを収集できる。 | 3 | |
| 実験・実習を安全性や禁止事項など配慮して実践できる。 | 3 | |
| 個人・複数名での実験・実習であっても役割を意識して主体的に取り組むことができる。 | 3 | |
| 共同実験における基本的ルールを把握し、実践できる。 | 3 | |
| レポートを期限内に提出できるように計画を立て、それを実践できる。 | 3 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 4 | |
| オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 4 | |
| キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。 | 3 | |
| 合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。 | 3 | |
| ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 | 3 | |
| 電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
| 正弦波交流の特徴を説明し、周波数や位相などを計算できる。 | 3 | |
| 平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
| 正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。 | 3 | |
| R、L、C素子における正弦波電圧と電流の関係を説明できる。 | 3 | |
| キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | |
| 合成インピーダンスや分圧・分流の考え方を用いて、交流回路の計算ができる。 | 3 | |
| 直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。 | 3 | |
| 交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
| RL直列回路やRC直列回路等の単エネルギー回路の直流応答を計算し、過渡応答の特徴を説明できる。 | 3 | |
| RLC直列回路等の複エネルギー回路の直流応答を計算し、過渡応答の特徴を説明できる。 | 3 | |
| 分野別の工学実験・実習能力 | 電気・電子系分野【実験・実習能力】 | 電気・電子系【実験実習】 | 電圧・電流・電力などの電気諸量の測定が実践できる。 | 3 | |
| 抵抗・インピーダンスの測定が実践できる。 | 3 | |
| オシロスコープを用いて実際の波形観測が実施できる。 | 3 | |
| 電気・電子系の実験を安全に行うための基本知識を習得する。 | 3 | |
| キルヒホッフの法則を適用し、実験結果を考察できる。 | 4 | |
| 分流・分圧の関係を適用し、実験結果を考察できる。 | 4 | |
| ブリッジ回路の平衡条件を適用し、実験結果を考察できる。 | 4 | |
| 重ねの理を適用し、実験結果を考察できる。 | 4 | |
| インピーダンスの周波数特性を考慮し、実験結果を考察できる。 | 4 | |
| 共振について、実験結果を考察できる。 | 4 | |
| 増幅回路等(トランジスタ、オペアンプ)の動作に関する実験結果を考察できる。 | 3 | |
| 論理回路の動作について実験結果を考察できる。 | 3 | |
| ダイオードの電気的特性の測定法を習得し、その実験結果を考察できる。 | 3 | |
| トランジスタの電気的特性の測定法を習得し、その実験結果を考察できる。 | 3 | |
| ディジタルICの使用方法を習得する。 | 3 | |