概要:
本科目では，地球環境や社会基盤に関係するテーマを課題として与え，それらの課題を解決する方法をICT技術を活用した解決方法をPBL手法で検討する。具体的には，ワンチップマイコンを使って環境情報をモニタリングし、それから得られた情報を処理して解決策を探る。 また、IoTの概要とそのアプローチ方法について学ぶ。計測機器の製作，調査，データ整理などの一連の流れは、グループで取り組みむ。得られた結果はレポートと発表会にて報告する。
授業の進め方・方法:
前期前半はマイコンボード（Arduino）とセンサーの使い方を学びます。並行して過年度の事例と今年度の課題案についても理解します。
前期後半からは、実際にグループをつくって問題解決のためのものづくり（IoTシステムの設計）を行います。
後期前半は、作成した試作機を利用してデータの収集と分析、試作機の改良がおもな内容です。
後期後半は、プレゼンテーション資料の取りまとめ、データの整理がおもな内容となります。
・ グループワークは，チームワークを発揮し，役割分担を明確にすること。
・ 授業時間以外にも、積極的に情報を収集してください。良いアイデアを導くには情報収集や意見交換が重要です。
注意点:
＊ ITデザイン演習では共同作業が多いので、学生グループ間での意思疎通の方法についても学んでください。
＊ 購入したい物品については、事前に教員とよく相談をしてください。
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
講義のガイダンス，グループ分け |
与えらた課題について理解を深める。過年度の例を確認する。
|
| 2週 |
[テーマの提示]地球環境や社会基盤に関係するテーマを提示する。 |
ITを使った環境モニタリングなどのIoTの事例を知る。
|
| 3週 |
[マイコン技術の修得]Arduinoをつかったプログラミング技術を修得する |
Arduinoの使い方（コンパイル、データの入出力）について学ぶ
|
| 4週 |
[目標の設定とアプローチの検証]与えられたテーマに対し，検証内容やその方法の検討 |
Arudinoと一緒に使うセンサーについて学ぶ
|
| 5週 |
[マイコン技術の修得]Arduinoをつかったプログラミング技術を修得する |
Arduinoを使ったセンサーでの環境モニタリング（その１）
|
| 6週 |
[マイコン技術の修得]Arduinoをつかったプログラミング技術を修得する |
Arduinoを使ったセンサーでの環境モニタリング（その２）
|
| 7週 |
[目標の設定とアプローチの検証]企画して発表する |
Arduinoを使ったセンサーでの環境モニタリングとデータの処理
|
| 8週 |
〔中間試験〕（マイコンの知識確認、設定したテーマの内容についての確認） |
ArduinoをつかったIoTに関する技術的な知識を筆記試験で確認する
|
| 2ndQ |
| 9週 |
[機器の設計と試作(1)]企画したプランに従い，計測機器の設計と試作を行う。作業には安全性に十分に留意する。 |
過去の事例や教員らが提案した事例を参考に、課題プロジェクトと解決チームを構成する。
|
| 10週 |
[機器の設計と試作(2)] |
課題に応じた、IoT機器の仕様を検討（その１）
|
| 11週 |
[機器の設計と試作(3)] |
課題に応じた、IoT機器の仕様を検討、簡単な試作（その２）
|
| 12週 |
[機器の設計と試作(4)] |
課題に応じた、IoT機器の仕様を決める（その１）
|
| 13週 |
[機器の設計と試作(5)] |
課題に応じた、IoT機器の仕様を決める、簡単な試作（その２）
|
| 14週 |
[機器の設計と試作(6)] |
課題に応じた、IoT機器の仕様に合わせて設計する、物品等の発注リスト
|
| 15週 |
〔前期末試験〕（グループ作業評価と反省） |
設計した仕様について、プレゼンを行う。他のグループとの意見交換。
|
| 16週 |
前期のまとめと振り返り、後期の製作／調査の計画 |
試作品、プレゼン資料の取りまとめ。改良案の検討をまとめる。
|
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
[製作／調査(1)]製作した計測機器を用いてデータ収集を行う。データ収集では随時状況を評価し，なるべく多くのデータをサンプリングするように努める。 |
実際の回路やプログラムを試作 データの収集方法の検討（その１）
|
| 2週 |
[製作／調査(2)] |
実際の回路やプログラムを試作 データの収集方法の検討（その２）
|
| 3週 |
[製作／調査(3)] |
実際の回路やプログラムを試作 データの収集方法の検討（その３）
|
| 4週 |
[製作／調査(4)] |
試作を現場に持ち出して実際にデータ収集する。
|
| 5週 |
[製作／調査(5)] |
プレゼンでの発表内容を検討する。（アピールポイントの確認）（データの収集）
|
| 6週 |
[製作／調査(6)] |
プレゼン資料の取りまとめ、図や写真等の作成。
|
| 7週 |
[製作／調査(7)] |
プレゼン資料をまとめる。他班のどうこうについても情報交換する。
|
| 8週 |
〔中間試験〕（中間報告） |
中間報告会。他班との意見交流。
アピールポイントと改善点との確認。資料を提出
|
| 4thQ |
| 9週 |
[データ整理と分析(1)]得られたデータを整理し，データを用いて説明できるように分析する |
プレゼンでの報告内容を意識してデータ分析を行う
|
| 10週 |
[データ整理と分析(2)] |
プレゼンでの報告内容を意識してデータ分析を行う。チラシなどの説明資料に必要なデータを取りまとめる。
|
| 11週 |
[データ整理と分析(3)] |
作品を説明するための資料をまとめる。必要なデータ整理し、分析を行う。
|
| 12週 |
[報告書の作成(1)]報告書を作成し，プレゼンテーションを実施するための準備を行う |
雛形のフォルダに合わせて、必要なデータを分類する
|
| 13週 |
[報告書の作成(２)] |
雛形のフォルダに合わせて、必要なデータを保存する。不足している提出すべき情報がないか確認する
|
| 14週 |
報告会 |
報告会で意見交換を実施する。プレゼン資料。製作物の最終調整
|
| 15週 |
〔学年末試験〕（デーマのまとめ、IT関連の知識の確認、チームワークの成果について確認） |
報告会を実施し、班ごとの相互評価を実施。チーム内での相互評価と自己評価を実施する
|
| 16週 |
全体のまとめと振り返り。借用品等の返却 |
片付け、返却確認。 資料などの保管し、提出
|
| 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 | 数学 | 数学 | 数学 | 独立試行の確率、余事象の確率、確率の加法定理、排反事象の確率を理解し、簡単な場合について、確率を求めることができる。 | 4 | |
| 条件付き確率、確率の乗法定理、独立事象の確率を理解し、簡単な場合について確率を求めることができる。 | 4 | |
| 1次元のデータを整理して、平均・分散・標準偏差を求めることができる。 | 4 | |
| 自然科学 | 物理 | 電気 | オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。 | 3 | |
| 抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。 | 3 | |
| ジュール熱や電力を求めることができる。 | 3 | |
| 物理実験 | 物理実験 | 測定機器などの取り扱い方を理解し、基本的な操作を行うことができる。 | 3 | |
| 安全を確保して、実験を行うことができる。 | 3 | |
| 実験報告書を決められた形式で作成できる。 | 4 | |
| 有効数字を考慮して、データを集計することができる。 | 4 | |
| 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 | 前9,前15 |
| 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 | 前10,前11,前12,前13,前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。 | 3 | 前10,前11,前12,前13,前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。 | 3 | 前9,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。 | 3 | 前9,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。 | 3 | 前9,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。 | 3 | 前9,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。 | 3 | 前8,前10,前11,前12,前13,前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。 | 3 | 前8,前10,前11,前12,前13,前14 |
| 共同実験における基本的ルールを把握し、実践できる。 | 3 | 前8,前10,前11,前12,前13,前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。 | 3 | 前8,前15 |
| 情報リテラシー | 情報リテラシー | 情報を適切に収集・処理・発信するための基礎的な知識を活用できる。 | 3 | 前3,前4,前5,前6,後15 |
| 論理演算と進数変換の仕組みを用いて基本的な演算ができる。 | 3 | 前3,前4,前5,前6,後15 |
| コンピュータのハードウェアに関する基礎的な知識を活用できる。 | 3 | 前3,前4,前5,前6,後15 |
| 情報伝達システムやインターネットの基本的な仕組みを把握している。 | 3 | 前6,後15 |
| 情報セキュリティの必要性および守るべき情報を認識している。 | 3 | 前6,後15 |
| 個人情報とプライバシー保護の考え方についての基本的な配慮ができる。 | 3 | 前6,後15 |
| インターネット(SNSを含む)やコンピュータの利用における様々な脅威を認識している | 3 | 前6,後15 |
| インターネット(SNSを含む)やコンピュータの利用における様々な脅威に対して実践すべき対策を説明できる。 | 3 | 前6,後15 |
| 分野横断的能力 | 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 | 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |