学習目的:数学:基本的なアルゴリズムの理解と,プログラムの結果に関して数学的に考察する能力を育成する。生物学:幅広い生物実験を受講することで、様々な実験スキルと講義で学んだ生物の専門的知識の定着を図る。
到達目標:
1. 基本的なアルゴリズムを理解する。
2.プログラムの実行結果が適切な数値であるかどうか判定でき,得られたデータに関する数学的考察ができる。
2. 生命現象を科学的に解明するための生物学的な考え方,観察力を習得する。
3. 顕微鏡下での操作や微量試料の取り扱いに習熟する。
4. 得られたデータの科学的な処理法を習得し、科学的な考察力を身につける
概要:
一般・専門の別:専門
学習の分野:実験・実習他
基礎となる学問分野:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野,細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
学科学習目標との関連:本科目は「③基盤となる専門性の深化」及び「⑥課題探求・解決能力の育成」に相当する科目である。
授業の概要:生物実験を通して,実験手法を習得し、科学的な観察力,データの処理法、考察力を習得する。
授業の進め方・方法:
授業の方法:幅広い生物の実験に取り組む。実験は,全員で同時に同じテーマを実施する.英語による実習書を使用して4〜5名のグループに分かれて実験に取り組む。テーマと週の配分はガイダンスで案内する。
成績評価方法:数学:毎回の実験実習報告書を100点満点で採点,平均を最終成績とする.生物:実験テーマについて提出されるレポートにおける,データの処理,結論の導出仮定,考察の進め方を評価して100点満点で採点し,平均を最終成績とする。実験レポートに関して、データの改竄、盗用、剽窃、剽窃幇助など研究倫理に反する不正行為があると担当教員が判断した場合は、そのレポートは0点として処理し、原則として再提出を認めない。(研究倫理に関する資料は日本学術振興会のWebページからも確認できる。 https://www.jsps.go.jp/j-kousei/rinri.html )
注意点:
履修上の注意点:本科目は必修科目であるため, 学年の課程修了のために履修(欠課時間数が所定授業時間数の5分の1以下)および単位修得が必須である。
基礎科目:基礎数学(全系1年),微分積分Ⅰ(全系2年),基礎線形代数(全系2年),生物(全系1年),一般生物学(先進2年),分子生物学(先進3年)
関連科目:微分積分Ⅱ(全系3年),微分方程式(全系3年),応用数学Ⅱ(全系4年),細胞生物学(先進4年),生化学(先進4年),発生生物学(先進4年),生命情報学(先進5年)
受講上のアドバイス:実験や観察がただの作業になることの無いよう十分注意すること.学習効果を上げるには実験の趣旨を事前に十分学習しておくことが必要である。事前にファイルをダウンロードし、よく読んで、実験を実施する前に実験手順を頭の中で一通りシミュレートするように。授業時間の1/3を経過した時点で欠席としてあつかう。
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
10進BASICで数列の研究 |
数列の漸化式のプログラミングと実行結果の判定と数学的な考察
|
2週 |
10進BASICで正則連分数の研究 |
連分数のプログラミングと実行結果の判定と数学的な考察
|
3週 |
10進BASICでルート入れ子の研究 |
ルートの入れ子のプログラミングと実行結果の判定と数学的な考察
|
4週 |
10進BASICで巡回数の研究 |
巡回数のプログラミングと実行結果の判定と数学的な考察
|
5週 |
10進BASICでマルコフ方程式の研究 |
マルコフ解を求めるプログラミングと実行結果の判定と数学的な考察
|
6週 |
10進BASICでリサジュー図形の研究 |
リサジュー図形を描くプログラミングと実行結果の判定と数学的な考察
|
7週 |
10進BASICで円から作る包絡線の研究 |
円から作る包絡線を描くプログラミングと実行結果の判定と数学的な考察
|
8週 |
(後期中間試験) |
|
2ndQ |
9週 |
10進BASICでNewton法 |
Newton法のプログラミングと実行結果の判定と数学的な考察
|
10週 |
Maximaで行列の計算 |
Maximaでの行列に関する演算と実行結果の判定と数学的な考察
|
11週 |
Maximaで微分方程式を解く |
Maximaでの微分方程式を解くと実行結果の判定と数学的な考察
|
12週 |
Maximaでバタフライ曲線の研究 |
Maximaでの一般バラフライ曲線を調べると実行結果の判定と数学的な考察
|
13週 |
Excelでパーティー会費の釣銭シミュレーション |
Excelで釣銭シミュレーションを行うと実行結果の判定と数学的な考察
|
14週 |
Excelでフーリエ解析FFT |
Excelでフーリエ解析(スペクトル解析)を行うと実行結果の判定と数学的な考察
|
15週 |
Excelで√n の数値データ解析 |
Excelで簡単なVBAを作り,ルートnを分析すると実行結果の判定と数学的な考察
|
16週 |
予備日 |
|
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス |
生物実験の内容を理解する
|
2週 |
生化学実験I(酵素実験) |
酵素に関して理解する
|
3週 |
生化学実験II(酵素実験) |
基質特異性に関して理解する
|
4週 |
生化学実験III(酵素実験) |
反応速度と温度について理解する
|
5週 |
ミジンコによる生体実験I(ミジンコの解剖、オス誘導) |
生体を用いた実験を行えるようになる
|
6週 |
ミジンコによる生体実験I(ミジンコのメスとオスの違いの観察) |
形態的特徴を捉えられるようになる
|
7週 |
ミジンコによる生体実験II(ミジンコの発生の観察) |
発生過程を観察することで動物の発生を理解する
|
8週 |
遺伝子型解析実験I(ALDH2の遺伝子型解析) |
DNA抽出、PCRが行えるようになる
|
4thQ |
9週 |
(後期中間試験) |
|
10週 |
遺伝子型解析実験II(ALDH2の遺伝子型解析) |
PCR産物の電気泳動を理解し実行できるようになる
|
11週 |
遺伝子発現解析 (リアルタイムPCRによる発現解析) |
リアルタイムPCRを理解し、データ処理を行えるようになる
|
12週 |
遺伝子発現解析 (リアルタイムPCRによる発現解析) |
リアルタイムPCRを理解し、データ処理を行えるようになる
|
13週 |
組織染色I(プラナリア組織のHE染色) |
HE染色について理解する
|
14週 |
組織染色II(顕微鏡によるプラナリアおよびマウスの生殖細胞の観察) |
顕微鏡を使った組織観察が行えるようになる
|
15週 |
予備日 |
|
16週 |
予備日 |
|
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 | 分野別の工学実験・実習能力 | 化学・生物系分野【実験・実習能力】 | 生物工学実験 | 光学顕微鏡を取り扱うことができ、生物試料を顕微鏡下で観察することができる。 | 4 | |
滅菌・無菌操作をして、微生物を培養することができる。 | 4 | |
適切な方法や溶媒を用いて、生物試料から目的の生体物質を抽出し、ろ過や遠心分離等の簡単な精製ができる。 | 4 | |
分光分析法を用いて、生体物質を定量することができる。 | 4 | |
クロマトグラフィー法または電気泳動法によって生体物質を分離することができる。 | 4 | |
酵素の活性を定量的または定性的に調べることができる。 | 4 | |