創造工学実験実習Ⅰ

科目基礎情報

学校	香川高等専門学校	開講年度	令和06年度 (2024年度)
授業科目	創造工学実験実習Ⅰ
科目番号	243104	科目区分	専門 / 必修
授業形態	実験・実習	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	電気情報工学科（2019年度以降入学者）	対象学年	1
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	学習内容に関連した実験テキストを配布する。
担当教員	雛元 洋一,北村 大地

到達目標

１．抵抗と電源からなる基本的な回路を設計・作成し，電流と電圧の関係について説明できる。
２．抵抗，ダイオード，コンデンサ，トランジスタ等の各種電子部品の基礎を理解し，説明できる。
３．電磁誘導現象，電動機，発電機について理解し，実験系を作成でき，電流と磁界の関係を説明できる。
４．課題を達成するロボットを作り，その動作のプログラムを考え作成できる。
５．作製したロボットの動作プログラムの特徴や機能等をプレゼンテーション資料にまとめ，発表できる。
６．自分の考えを明確主張し，他者の考えを理解・尊重し，チームにとって最適な行動を総合的に判断できる。

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
実験内容の理解	測定機器を工夫して組み合わせ必要なデータを測定することができる。	指導書に従って，測定機器を組み合わせ必要なデータを測定することができる。	指導書に従って，測定機器を組み合わせ必要なデータを測定することができない。
レポートの記述	実験の目的，方法，結果を第三者にも理解できるように記述でき，原理に基づいた工学的・定量的な考察を行うことができる。	実験の目的，方法，結果を第三者にも理解できるように記述でき，原理に基づいた考察を行うことができる。	実験の目的，方法，結果を第三者にも理解できるように記述できない。また，原理に基づいた考察を行うことができない。

教育方法等

概要:

電気情報工学科で学んでいく電気・電子・情報関連の教科の概要を理解し， 技術的興味を持って意欲的に基礎知識を修得する。また，これから学んでいくために必要な情報検索力，資料作成・表現能力を身に付ける。

授業の進め方・方法:

前期は電気回路に関する基礎的な実験と演習（電圧・電流・抵抗の測定，半導体素子，電動機・発電機等）を織り込みながら，電気分野の全般的な専門知識と技術を習得することを狙う。
後期はプログラムに関する基礎的な考え方（逐次処理，条件分岐処理，繰り返し処理等）を習得するために，ロボットとビジュアルプログラミングを用いた実習を行う。
前期と後期の両方において，３～４人のグループで実習を進め，グループ内での意見交換や資料作成を通して他者との連携やコミュニケーション能力を養う。
後期は1週間に2コマの授業を連続実施し，通常の倍の密度で進行する可能性がある。その場合，予定されている15回分の授業終了後は本授業の時間は全て休講となる。これらの授業スケジュールについては詳細を別途案内する。

注意点:

・欠席した場合は原則として後日に追実験を実施する。
・実験中の学生全員の安全確保のため，実験前の説明時の取り組み態度が悪い場合には，当該学生の実験実施を拒否することがある。後日追実験扱いとする。
・定期的に課されるレポート課題が1つ以上未提出の場合は単位修得できない。
・この科目は指定科目であるため，この科目の単位修得が進級の必須要件となる。また，年度内の再試験は実施不可である。
・中間試験や期末試験などの定期試験は実施しないが，筆記試験及び実技試験を1回ずつ実施する。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング

ICT 利用

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス １．安全教育	電気を扱う上で安全に必要な知識・行動を説明できる。 危険な行為や実際に起こった事故を学び，今後の実験実習を安全に進める知識を獲得する。
		2週	２．電気・電子系実験実習 (1) ブレッドボードを用いた回路製作 回路素子1（抵抗）：役割，カラーコード，抵抗測定	電圧・電流・抵抗の三者の関係や概念を説明できる。 抵抗と電源からなる回路を説明でき，電力を計算できる。 カラーコードとテスターの両方で抵抗の値を確認できる。
		3週	回路素子2（インピーダンス）：役割，表記・単位，直並列計算	コイルとコンデンサのエネルギー変換の概要を説明できる。 コイルとコンデンサの抵抗成分であるインピーダンスの概要を説明できる。 ブレッドボード上に直並列回路を作成できる。
		4週	回路素子3（半導体）：役割，特性，ブレッドボード実習，直流安定化電源	ダイオードやトランジスタの機能を説明できる。 直流安定化電源を正しく安全に取り扱うことができる。
		5週	回路素子3（半導体）：役割，特性，ブレッドボード実習（続き） ・回路素子4（記号，基礎定理）：回路記号，分流・分圧，重ねの理	ダイオードやトランジスタの機能を説明できる。 直流安定化電源を正しく安全に取り扱うことができる。 回路記号を正しく使い分けることができる。 分流の法則・分圧の法則を用いて電流と電圧を計算できる。
		6週	回路素子4（記号，基礎定理）：回路記号，分流・分圧，重ねの理（続き）	回路記号を正しく使い分けることができる。 分流の法則・分圧の法則を用いて電流と電圧を計算できる。
		7週	回路シミュレータ実習	これまで登場した電気回路をシミュレータで再現し，電流や電圧等の理論値を求めることができる。
		8週	(2) ディスクリート回路製作 ブレッドボード実習	非安定マルチバイブレータLED点灯回路をブレッドボード上で正しく構成できる。
	2ndQ
		9週	はんだ付けの諸注意 はんだ付け練習	正しいはんだ付けの手順やコツを説明できる。 実際の基板上で素子をはんだ付けできる。
		10週	はんだ付け実習 非安定マルチバイブレータLED点灯回路製作	実際の基板上で素子をはんだ付けし正しく動作する非安定マルチバイブレータLED点灯回路を作成できる。 正しいはんだ付けの手順やコツを図と文章で説明できる。
		11週	筆記試験：各素子の特性や計算等 実技試験：各機器の正しい取扱い等	これまでの実習内容に基づく筆記試験を適切に回答できる． これまでの実習内容に基づく実技試験を適切に回答できる．
		12週	(3) 電流と磁界・電磁誘導 右ねじの法則，フレミングの法則 簡易モータの作成	電源とコイルを用いた実験系を作成し，これを用いて電流と磁界との関係について理解し，説明することができる。
		13週	電動機と発電機の原理 直流モータの速度制御・発電特性の測定（練習）	電動機と発電機の違いや内部構造を理解できる。 注意事項を守りながら直流モータの速度制御・発電特性実験の正しい測定ができる。
		14週	直流モータの速度制御・発電特性の測定（本番）	注意事項を守りながら直流モータの速度制御・発電特性実験の正しい測定ができる。
		15週	直流モータの発電特性のグラフ確認 発電所から家庭までの電力供給	発電特性の測定結果をグラフで可視化できる。 グラフから読み取れることを文章で説明できる。 発電所で作られた電気が家庭に届くまでの経路を説明できる。
		16週
後期
	3rdQ
		1週	３．ロボットプログラミング実習 (1) ロボットプログラミングの環境理解・知識習得 基本ロボットの作製 ロボットプログラミングの基礎習得	ロボットプログラミングの作成環境（ソフトウェア）を理解し操作できる。
		2週	ロボットプログラミングの基礎習得	ロボットプログラミングの作成環境（ソフトウェア）を理解し操作できる。
		3週	ロボットプログラミングの基礎習得 Wordを用いたレポート作成	ロボットプログラミングの作成環境（ソフトウェア）を理解し操作できる。 Wordを用いて作成環境に関するレポートを作成できる。
		4週	(2) グループ単位でのロボットプログラム作製と試行錯誤 課題達成を目指したロボットの改良とプログラム作成	多段階のレベルで与えられる課題を達成できるロボットやプログラムを考え実現できる。
		5週	課題達成を目指したロボットの改良とプログラム作成	多段階のレベルで与えられる課題を達成できるロボットやプログラムを考え実現できる。
		6週	課題達成を目指したロボットの改良とプログラム作成	多段階のレベルで与えられる�
		7週	課題達成を目指したロボットの改良とプログラム作成	多段階のレベルで与えられる課題を達成できるロボットやプログラムを考え実現できる。
		8週	課題達成を目指したロボットの改良とプログラム作成	多段階のレベルで与えられる課題を達成できるロボットやプログラムを考え実現できる。
	4thQ
		9週	課題達成を目指したロボットの改良とプログラム作成	多段階のレベルで与えられる課題を達成できるロボットやプログラムを考え実現できる。
		10週	(3) 作製したロボットとプログラムのプレゼンテーション プレゼンテーション資料の作成	自分のチームが作成したロボットやプログラムの創意工夫を的確に伝えるよう資料にまとめることができる。
		11週	プレゼンテーション資料の作成	自分のチームが作成したロボットやプログラムの創意工夫を的確に伝えるよう資料にまとめることができる。
		12週	プレゼンテーション資料の作成 発表練習	作成したプレゼン資料を用いて明確かつ魅力的な説明ができる。
		13週	プレゼンテーション資料の作成 発表練習	作成したプレゼン資料を用いて明確かつ魅力的な説明ができる。
		14週	グループ単位による発表	作成したプレゼン資料を用いて明確かつ魅力的な説明ができる。
		15週	グループ単位による発表	作成したプレゼン資料を用いて明確かつ魅力的な説明ができる。
		16週

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
基礎的能力	工学基礎	工学実験技術	工学実験技術	目的に応じて適切な実験手法を選択し、実験手順や実験装置・測定器等の使用方法を理解した上で、安全に実験を行うことができる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前11,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				実験テーマの目的を理解し、適切な手法により取得したデータから近似曲線を求めるなど、グラフや図、表を用いて分かり易く効果的に表現することができる。	2	前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前11,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				必要に応じて適切な文献や資料を収集し、実験結果について説明でき、定量的・論理的な考察を行い、報告書を作成することができる。	2	前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前11,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				個人あるいはチームとして活動する際、自らの役割を認識して実験・実習を実施することができる。	2	前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前11,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
		情報リテラシー	情報リテラシー	情報を適切に収集・取得できる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
				基礎的なプログラムを作成できる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
				計算機を用いて数学的な処理を行うことができる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
				基礎的なアルゴリズムについて理解し、任意のプログラミング言語を用いて記述できる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
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、電力の関係を理解し、回路の計算に用いることができる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15
				合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、回路の計算ができる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15
				キルヒホッフの法則や重ねの理等の定理を理解し、回路の電圧や電流、電力を計算できる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15
				瞬時値を理解し、抵抗、インダクタンス、キャパシタンス回路の計算に用いることができる。	1	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15
				平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。	1	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15
				抵抗、インダクタンス、キャパシタンス回路の過渡応答を計算し、特徴を説明できる。	1	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15
			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。	1	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14
				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。	1	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14
				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。	1	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14
				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。	1	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14
				静電エネルギーを説明できる。	1	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14
				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。	1	前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15
				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。	1	前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15
				磁界中の電流に作用するローレンツ力を説明できる。	1	前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15
				磁気エネルギーを説明できる。	1	前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14,前15
			電子回路	ダイオードの特徴を説明できる。	1	前4,前5,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14
				バイポーラトランジスタの特徴と等価回路を説明できる。	1	前4,前5,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14
				トランジスタ増幅器のバイアス回路について説明できる。	1	前4,前5,前7,前8,前10,前11,前12,前13,前14
		情報系分野	プログラミング	プログラミングの基本的な構造を理解し、プログラムを記述できる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
				サブルーチンの概念を理解し、これらを含むプログラムを記述できる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
				与えられた問題に対して、それを解決するためのソースプログラムを記述できる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
				与えられたソースプログラムを解析し、プログラムの動作を予測できる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
			ソフトウェア	コンピュータ内部でデータを表現する方法（データ構造）にはバリエーションがあることを理解し、基本的なデータ構造の概念と操作を説明できる。	1	後1,後2,後3,後4,後5
			計算機工学	基本的な論理演算ができる。	1	後1,後2,後3,後4,後5
分野横断的能力	汎用的技能	コミュニケーションスキル	コミュニケーションスキル	他者の考えや主張を理解するために、相手を尊重し配慮する態度をとることができる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,後4,後5
				目的に応じた適切な方法で自分の考えや主張を伝えることができる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,後4,後5
				多様な他者との間で良好な人間関係を形成するための行動ができる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,後4,後5
		チームワークとリーダーシップ	チームワークとリーダーシップ	チーム活動において意見の相違や対立を踏まえて合意形成に向けて行動できる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,後4,後5
				チームの協働関係の形成、維持、向上を促すための行動ができる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,後4,後5
				チーム活動の目標共有を図り、目標達成に向けた行動を実践し、また、チームの協働を促進するための行動ができる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,後4,後5
		情報収集・活用・発信力	情報収集・活用・発信力	ディジタルツールを含む種々の手段や各種メディアを活用し、情報を収集できる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
				信頼性・妥当性・有効性などを考慮しながら情報を検証・評価できる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
				自己及び他者の権利に配慮し、適切な方法を用いて情報を活用し、効果的に情報発信できる。	1	前7,後1,後2,後3,後4,後5
		思考力	思考力	複合的な事象や出来事を分析できる。	2	前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				情報や主張を批判的に検証できる。	2	前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				情報や主張を説得的に提示するための方法を考えることができる。	2	前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
		課題発見力・問題解決力	課題発見力・問題解決力	直面している事象や出来事を分析して、対応すべき問題を特定できる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				現状を分析した上で、実現すべき理想との乖離（ギャップ）の中に含まれる課題を把握できる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				問題の解決、理想の実現のために達成すべき目標を設定し、また、具体的な行動案を検討できる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
	基盤的資質・能力	自己理解	自己理解	自分の経験や活動を振り返り、自分の考え方や価値観などを認知できる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				自己理解に基づき必要な対応や行動を検討できる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
		主体性	主体性	自分が果たすべき役割や行動について認識できる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				自分が果たすべき役割や行動を実践できる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
		自己管理と責任ある行動	自己管理と責任ある行動	自分に求められる役割や行動を把握し、確認できる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				やるべきことを実行するための具体的行動や計画を考えることができる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				自分に求められる役割や行動を実践し、その過程や結果の振り返りができる。	2	前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
		倫理観	倫理観	自分の判断や行動、及びそれらがもたらす結果や影響について、倫理的観点から検討、評価できる。	2	前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				自分の判断や行動の基盤となる倫理観を振り返り、表現できる。	2	前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
		キャリアデザイン	キャリアデザイン	自分の体験や行動を振り返り、自分の特性や強みを把握できる。	2	前1,前9,前10,前15
				将来のキャリアについて計画を立てることができる。	1	前1,前9,前10,前15
				社会や環境、人々に対する影響などを踏まえた上で、専門職（エンジニアなど）に求められる役割について考えることができる。	1	前1,前9,前10,前15
				専門職（エンジニアなど）の業務内容について説明できる。	1	前1,前9,前10,前15
				様々な業種、職種、企業の社会的意義や責任について説明できる。	1	前1,前9,前10,前15
		継続的な学習と学びの目的	継続的な学習と学びの目的	学習状況、学習成果を把握し、それぞれの特性、必要、目的に応じて学習計画を考えることができる。	1	前11,後1,後2,後3,後4,後5
				主体的、継続的な学習の実現に向けて自分の学習活動や学習内容を点検し、改善を検討できる。	1	前11,後1,後2,後3,後4,後5
	創造性・デザイン能力	創造性	創造性	専門分野以外の多様なものの捉え方や視点の重要性を認識し、受け入れることができる。	2	前1,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				多角的な視点から事象を分析し、対応すべき問題を定義できる。	2	前1,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
				様々な知識を統合的に活用しながら、あらかじめ答えが与えられていない問題に対する解決方法を考えることができる。	2	前1,前9,前10,前12,前13,前14,前15,後1,後2,後3,後4,後5
		エンジニアリングデザイン能力	エンジニアリングデザイン能力	クライアントやユーザの要求や実装すべき機能などを把握し、工学的な要件として把握できる。	1	前7,前9,前10,後1,後2,後3,後4,後5
				種々の制約条件の下で、複数の解決方法について検討し、工学的視点から判断した最適解を提示できる。	1	前7,前9,前10,後1,後2,後3,後4,後5
				工学的問題解決方法を実現するためのプロセスを具体的に考え、進捗を把握しながら、実践できる。	1	前7,前9,前10,後1,後2,後3,後4,後5

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	0	0	0	0	0	0	0
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	0	0	0	0	0	0	0
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0