制御情報システム工学基礎演習Ⅱ

科目基礎情報

学校 熊本高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 制御情報システム工学基礎演習Ⅱ
科目番号 CI2204 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 制御情報システム工学科 対象学年 2
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 プリント
担当教員 加藤 達也,松尾 和典

到達目標

1. 計算機工学Iで扱う加減算器、比較器、マルチプレクサなどの論理回路を設計できて、トレーニングキットを用いて実現できる
2. 計算機工学Iで扱うレジスタやカウンタ等の基礎的な順序回路を設計できて、トレーニングキットを用いて実現できる
3. インダクタンス、正弦波交流、RLC交流回路など、基礎電気学IIで学習した内容について実験を行い、レポートを提出できる
4. マイコンボードとブレッドボードを用いて、LEDや小型モータを扱う基礎的な組込みシステムを構築できる
5. 回路図を基にユニバーサル基板に各種パーツを配置し、基礎的な制御回路を自作できる

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加減算器、比較器、マルチプレクサなど計算機工学Iで扱う全ての論理回路を設計できて、トレーニングキットを用いて実現できる計算機工学Iで扱う加減算器、比較器、マルチプレクサなどの論理回路を概ね設計できて、トレーニングキットを用いて実現できる加減算器、比較器、マルチプレクサなどの論理回路を設計できず、トレーニングキットを用いて実現できない
評価項目2計算機工学Iで扱うレジスタやカウンタ等の基礎的な順序回路を全て設計できて、トレーニングキットを用いて実現できる計算機工学Iで扱うレジスタやカウンタ等の基礎的な順序回路を概ね設計できて、トレーニングキットを用いて実現できる計算機工学Iで扱うレジスタやカウンタ等の基礎的な順序回路を設計できず、トレーニングキットを用いて実現できない
評価項目3インダクタンス、正弦波交流、RLC交流回路など、基礎電気学IIで学習した内容について実験を効率よく行い、詳細なレポートを提出できるインダクタンス、正弦波交流、RLC交流回路など、基礎電気学IIで学習した内容について実験を行い、要点をおさえたレポートを提出できるインダクタンス、正弦波交流、RLC交流回路など、基礎電気学IIで学習した内容について実験を行うことができず、レポートを提出できない
評価項目4マイコンボードとブレッドボードを用いて、LEDや小型モータを扱う基礎的な組込みシステムだけでなく独自のシステムを提案し構築できるマイコンボードとブレッドボードを用いて、LEDや小型モータを扱う基礎的な組込みシステムを構築できるマイコンボードとブレッドボードを用いて、LEDや小型モータを扱う基礎的な組込みシステムを構築できない
評価項目5回路図を基にユニバーサル基板に各種パーツを配線を意識して配置し、基礎的な制御回路を美しく実現できる回路図を基にユニバーサル基板に各種パーツを配置し、基礎的な回路を実現できる回路図を基にユニバーサル基板に各種パーツを配置し、基礎的な制御回路を実現できない

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
制御情報システム工学科で取り組む「制御」について、実験を通して様々な現象を経験し座学の理解を深め、実習によってものづくりの基礎的な技術を習得する。計算機工学Iで学習する論理回路や順序回路、基礎電気が学習するインダクタンス、正弦波交流、RLC交流回路に関する実験を行う。初心者でも比較的容易に扱うことのできるマイコンボードとしてArduinoを用いて基礎的な組込みシステム構築の実習に取り組む。1年次で製作した遠隔操縦ロボットに自作の制御回路を搭載し、オリジナル自律移動ロボットへと改造する。
授業の進め方・方法:
計算機工学Iおよび基礎電気学IIの授業進度に合わせて、内容に沿った実験を行うことで内容の理解を深める。ものづくり実習については、制御情報システム工学科で用意したArduino実習キットを利用した基礎的なものに始まり、ユニバーサル基板に自分ではんだ付けして自作の制御回路を製作することを行う。実験や実習が中心であり、限られた時間で計測や製作を完了するためにも資料を事前に確認し、目的や意図を把握した上で授業に臨むことが必要である。
注意点:
規定授業時数: 60時間
実験や実習では技術者として必須である基礎的な内容を扱うため、時間内に完了しなかった場合は、放課後等の空き時間を利用して必ず完了してもらう。授業中に集中して取り組むことを意識してほしい。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 ガイダンス、組込みシステム実習(1)「Arduinoでディジタル入出力」
講義の趣旨を理解する。Arduino学習キットで基礎的な組込みシステムを構築する。
2週 組込みシステム実習(2)「Arduinoでシリアル通信」 Arduino学習キットで基礎的な組込みシステムを構築する。
3週 計算機工学I実験(1)「ディジタル信号」 学習キットを用いて簡潔な論理回路を製作しディジタル信号について理解を深める
4週 基礎電気学II実験(1)「電磁誘導」 電磁誘導に関する実験を行い座学の理解を深める
5週 基礎電気学II実験(1)「電磁誘導」 電磁誘導に関する実験を行い座学の理解を深める
6週 組込みシステム実習(3)「Arduinoでアナログ入出力」 Arduino学習キットで基礎的な組込みシステムを構築できる
7週 組込みシステム実習(3)「Arduinoでアナログ入出力」 Arduino学習キットで基礎的な組込みシステムを構築できる
8週 中間評価フィードバック
2ndQ
9週 基礎電気学II実験(2)「クリップモータ製作」 電磁力の応用としてモータを取り上げ、クリップモータを製作することで原理の理解を深める。
10週 基礎電気学II実験(2)「クリップモータ製作」 電磁力の応用としてモータを取り上げ、クリップモータを製作することで原理の理解を深める。
11週 基礎電気学II実験(2)「クリップモータ製作」 電磁力の応用としてモータを取り上げ、クリップモータを製作することで原理の理解を深める。
12週 組込みシステム実習(4)「ArduinoでDCモータ制御」 Arduino学習キットで基礎的な組込みシステムを構築できる
13週 組込みシステム実習(4)「ArduinoでDCモータ制御」 Arduino学習キットで基礎的な組込みシステムを構築できる
14週 計算機工学I実験(2)「組み合わせ論理回路」 組み合わせ論理回路を製作し、座学の理解を深める。
15週 定期試験(実施しない) レポート評価とする
16週 レポート返却
後期
3rdQ
1週 基礎電気学II実験(3)「オシロスコープ」 オシロスコープを用いて交流信号を観測する。
2週 基礎電気学II実験(3)「オシロスコープ」 オシロスコープを用いて交流信号を観測する。
3週 基礎電気学II実験(4)「RL, RC回路」 RL直列、RC直列それぞれの回路について実験を行い座学の理解を深める。
4週 基礎電気学II実験(4)「RL, RC回路」 RL直列、RC直列それぞれの回路について実験を行い座学の理解を深める。
5週 計算機工学I実験(3)「フリップフロップ」 フリップフロップを用いた順序回路を製作し、座学の理解を深める。
6週 ものづくり実習(1) ユニバーサル基板で製作した回路を用いて自律移動ロボットを制御できる
7週 ものづくり実習(1) ユニバーサル基板で製作した回路を用いて自律移動ロボットを制御できる
8週 中間評価フィードバック
4thQ
9週 ものづくり実習(1) ユニバーサル基板で製作した回路を用いて自律移動ロボットを制御できる
10週 ものづくり実習(1) ユニバーサル基板で製作した回路を用いて自律移動ロボットを制御できる
11週 ものづくり実習(1) ユニバーサル基板で製作した回路を用いて自律移動ロボットを制御できる
12週 基礎電気学II実験(5) RLC回路に関する実験を行い座学の理解を深める
13週 基礎電気学II実験(5) RLC回路に関する実験を行い座学の理解を深める
14週 基礎電気学II実験(5) RLC回路に関する実験を行い座学の理解を深める
15週 定期試験(実施しない) レポート評価とする
16週 ものづくり実習(1)レポート返却 ユニバーサル基板で製作した回路を用いて自律移動ロボットを制御できる

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(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。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
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。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
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。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
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。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
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。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
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。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
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。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
実験・実習を安全性や禁止事項など配慮して実践できる。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
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。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
共同実験における基本的ルールを把握し、実践できる。2前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
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。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
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。2後1,後2,後3,後4,後12,後13,後14
オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。2後1,後2,後3,後4,後12,後13,後14
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。2後1,後2,後3,後4,後12,後13,後14
平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。2後1,後2,後3,後4,後12,後13,後14
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。2後3,後4,後12,後13,後14
キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。2後3,後4,後12,後13,後14
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。2後3,後4,後12,後13,後14
直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。2後12,後13,後14
相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。2前4,前5
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。2前4,前5,後1,後2,後3,後4,後12,後13,後14
抵抗・インピーダンスの測定が実践できる。2後3,後4,後12,後13,後14
オシロスコープを用いて実際の波形観測が実施できる。2後1,後2,後3,後4,後12,後13,後14
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。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
キルヒホッフの法則を適用し、実験結果を考察できる。2後3,後4,後12,後13,後14
分流・分圧の関係を適用し、実験結果を考察できる。2後3,後4,後12,後13,後14
共振について、実験結果を考察できる。2後12,後13,後14
分野横断的能力汎用的技能汎用的技能汎用的技能日本語と特定の外国語の文章を読み、その内容を把握できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
他者とコミュニケーションをとるために日本語や特定の外国語で正しい文章を記述できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
他者が話す日本語や特定の外国語の内容を把握できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
日本語や特定の外国語で、会話の目標を理解して会話を成立させることができる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
円滑なコミュニケーションのために図表を用意できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
円滑なコミュニケーションのための態度をとることができる(相づち、繰り返し、ボディーランゲージなど)。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
他者の意見を聞き合意形成することができる。1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
合意形成のために会話を成立させることができる。1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
グループワーク、ワークショップ等の特定の合意形成の方法を実践できる。1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
書籍、インターネット、アンケート等により必要な情報を適切に収集することができる。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
収集した情報の取捨選択・整理・分類などにより、活用すべき情報を選択できる。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
収集した情報源や引用元などの信頼性・正確性に配慮する必要があることを知っている。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
情報発信にあたっては、発信する内容及びその影響範囲について自己責任が発生することを知っている。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
情報発信にあたっては、個人情報および著作権への配慮が必要であることを知っている。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
目的や対象者に応じて適切なツールや手法を用いて正しく情報発信(プレゼンテーション)できる。2前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
あるべき姿と現状との差異(課題)を認識するための情報収集ができる1前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
複数の情報を整理・構造化できる。1前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
課題の解決は直感や常識にとらわれず、論理的な手順で考えなければならないことを知っている。1前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
グループワーク、ワークショップ等による課題解決への論理的・合理的な思考方法としてブレインストーミングやKJ法、PCM法等の発想法、計画立案手法など任意の方法を用いることができる。1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
どのような過程で結論を導いたか思考の過程を他者に説明できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
適切な範囲やレベルで解決策を提案できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
事実をもとに論理や考察を展開できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
結論への過程の論理性を言葉、文章、図表などを用いて表現できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
態度・志向性(人間力)態度・志向性態度・志向性周囲の状況と自身の立場に照らし、必要な行動をとることができる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
自らの考えで責任を持ってものごとに取り組むことができる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
目標の実現に向けて計画ができる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
目標の実現に向けて自らを律して行動できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
日常の生活における時間管理、健康管理、金銭管理などができる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
チームで協調・共同することの意義・効果を認識している。1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
チームで協調・共同するために自身の感情をコントロールし、他者の意見を尊重するためのコミュニケーションをとることができる。1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
当事者意識をもってチームでの作業・研究を進めることができる。1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
チームのメンバーとしての役割を把握した行動ができる。1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
リーダーがとるべき行動や役割をあげることができる。1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
適切な方向性に沿った協調行動を促すことができる。1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
リーダーシップを発揮する(させる)ためには情報収集やチーム内での相談が必要であることを知っている1前3,前4,前5,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後12,後13,後14
高専で学んだ専門分野・一般科目の知識が、企業等でどのように活用・応用されているかを認識できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
企業人として活躍するために自身に必要な能力を考えることができる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
コミュニケーション能力や主体性等の「社会人として備えるべき能力」の必要性を認識している。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
総合的な学習経験と創造的思考力総合的な学習経験と創造的思考力総合的な学習経験と創造的思考力工学的な課題を論理的・合理的な方法で明確化できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
公衆の健康、安全、文化、社会、環境への影響などの多様な観点から課題解決のために配慮すべきことを認識している。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
要求に適合したシステム、構成要素、工程等の設計に取り組むことができる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
課題や要求に対する設計解を提示するための一連のプロセス(課題認識・構想・設計・製作・評価など)を実践できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
提案する設計解が要求を満たすものであるか評価しなければならないことを把握している。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14
経済的、環境的、社会的、倫理的、健康と安全、製造可能性、持続可能性等に配慮して解決策を提案できる。1前1,前2,前3,前4,前5,前6,前7,前9,前10,前11,前12,前13,前14,後1,後2,後3,後4,後6,後7,後9,後10,後11,後12,後13,後14

評価割合

レポート合計
総合評価割合100100
基礎的能力2020
専門的能力7070
分野横断的能力1010