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初動からの工学教育
機械システム工学科

工学リテラシー入門
担当教員 鳴海敬倫 他
実施テーマ 熱気球の製作と実験
ねらい 化学・物理で学んだ知識(反応熱(燃焼),膨張,浮力,重心)が活用できるかを確かめる
やってみせること 熱気球の一般的な紹介,最新の航空技術など関連事項などの紹介。研究における失敗,成功例など,その難しさとおもしろさの話
第1段階 構造・材料を考えて熱気球を設計・製作。4年次学生および教員は事故のないようにサポート
第2段階 浮上実験を行い,浮上しないまたは予想した荷重を浮上できないことの原因解明のための実験と解析を4年生と一緒に行う
第3段階 繰り返し製作・実験を行い,これらの経緯と達成できたことをまとめて発表する

工学リテラシー入門
担当教員 松原幸治 櫻井篤
実施テーマ パソコンで視て,理解する熱と流れのシミュレーション入門
ねらい 皆さんは普段,目には視えない熱や流れのエネルギーについて,疑問に思ったことはありませんか?このテーマでは皆さんが疑問に思ったこと,興味のあることをパソコンでシミュレーションし,高校物理で学んだ知識を活用して,理解していくことを目的としています.
やってみせること シミュレーションの基礎について解説を行います.その上で,最先端の熱流体シミュレーションについて紹介し,その応用可能性や重要性について理解を深めます.
第1段階 熱と流れのエネルギーに関して,自分が興味を持っていること,日常生活で疑問に思ったことなどを調査する.また,シミュレーションのためのCAEソフトウェアの使い方に慣れる.
第2段階 自らが設定した問題に対して,熱と流れのシミュレーションを行い,アニメーションを作ってみる.その結果を視て,自分なりの考えを4年生と相談しながら,現象の理解を深める.
第3段階 発表の方法や仕方について学ぶ.そして,自分が疑問に思っていたことについて,理解したことや気付いたことについてまとめ,発表する.

工学リテラシー入門
担当教員 渡辺健彦
実施テーマ アルミニウム板に銅線をはんだ付する実験
ねらい 銅線のはんだ付は多くの学生が経験しているが,はんだ付はどんな金属でも可能なのか?例えば,アルミニウム板への銅線のはんだ付は可能なのか? 試行錯誤実験を通して結論を出す。
やってみせること 銅線同士のはんだ付実験で,工夫をしないとうまく付かないことの確認。アルミニウム板に銅線をはんだ付するがうまく付かないことの確認。
第1段階 実際に,銅線同士のはんだ付を行わせ,どのようにしたらうまくいくかをこれまでの知識や体験をもとに考えさせる。アルミニウム板同士およびアルミニウム板と銅線についても同様に考えさせる。
第2段階 4年次学生を入れて,対策を議論させる。
第3段階 議論の結果に基づいて,実験を行う。結果と考察をまとめ発表する。

工学リテラシー入門  
担当教員 田村武夫,他
実施テーマ 摩擦と潤滑
ねらい 摩擦があるから,人間は歩くことができたり,機械はエネルギーを損失する.このように摩擦はプラスとマイナスの両面をもち合せている.そこで,摩擦に関する簡単な実験を通して,摩擦の本質を考える.
やってみせること 放電加工に関する研究の一端を紹介するとともに,次に,硬いものの上に,水などの軟らかい薄い膜があると,摩擦が小さくなることを実験を通して理解させる.
第1段階 すべり摩擦に関する各種実験を行うための装置を試作し,物体と床との組み合わせを変化させて,摩擦係数を推定する.
第2段階 すべり距離を長くする,すなわち低摩擦である時の床の状態を考察する.
第3段階 摩擦に関する実験から得た知識と日常生活との関連性について発表する.

工学リテラシー入門  
担当教員 坂本秀一
実施テーマ 自転車を漕いだ運動エネルギーを熱に換えてお湯を沸かしてみる
ねらい 仕事率と各種エネルギーの関係を身をもって知る
やってみせること 自転車を改造した装置で力学的エネルギーを視覚的に見せる。力学的エネルギーが熱に変化することを実験により体験させる。
第1段階 自転車を改造した道具を使って人の動力を計算してみる。
第2段階 仕事を熱に変える道具を作って実験し、力学的エネルギーと、得られた熱量を計算し、比較してみる。
第3段階 自分たちで沸かしたお湯を調理やお茶に使ってみる。生活の中で、この程度の熱量を得るのに燃料を使う必要性について考える。この道具を災害時などに活用できるかを考えてみる。

工学リテラシー入門  
担当教員 谷藤克也
実施テーマ 車輪による曲線走行と摩擦
ねらい 車両が曲線を通りぬけるために車輪・路面間の摩擦が必要なことを模型車両を使った実験を通して考える.
やってみせること 前進のためには摩擦が必要なこと,また,速度を上げることにより遠心力が増加し,摩擦が小さい場合はコースを外れることを理解させる.
第1段階 実験で使用する模型車両を対象として,走行速度と遠心力の関係,スリップしないために必要な摩擦係数を計算する.
第2段階 走行速度を上げながら走行実験を行い,脱輪せずに曲線を通りぬける対策を考えさせる.
第3段階 テーマの実施をとおして発見したことや気付いたことについて考察し、他者に分かりやすく説明できるようにまとめ、発表する.

工学リテラシー入門  
担当教員 藤澤延行、山縣貴幸
実施テーマ 紙ヒコウキの空気力学
ねらい 紙ヒコウキ設計・製作を通して、揚力・抗力などの空気力学の基本原理について考える。
やってみせること 紙ヒコウキの空気力学について実験を通して学習し、そのような低レイノルズ数の空気力学が最先端の航空研究への出発点であることを知る。
第1段階 紙ヒコウキの設計製作を行い、実際に飛ばしてみる。また、飛行時間の計測を行う。
第2段階 試作機の改良についての考察と空気力学についての理解を深める。紙ヒコウキの再設計製作を行い、実際に飛ばしてみる。また、飛行時間の計測を行う。
第3段階 2回の紙ヒコウキ実験についての結果と考察をまとめ、発表する。

工学リテラシー入門  
担当教員 大矢誠,他
実施テーマ 物体の運動を正確に測定してみよう
ねらい 自由落下、放物運動、単振り子など、高校での学習内容を実験的に確認することで理解を深める。また、実験や測定の重要性と、正確なデータを得ることの難しさを体験する。
やってみせること 画像応用計測の最近のトピックについて紹介する。測定に用いる高速度カメラの使用方法、および画像処理の基礎について概説する。
第1段階 何をどのように測定するのかについて検討し、実験計画を立てる。それに基づいて、簡単な実験装置の試作と予備実験を行なう。
第2段階 失敗の原因を究明し、実験計画の再検討・装置の改良等により、測定の高精度化を目指す。
第3段階 得られた実験データの整理と検討・考察を行ない、失敗したことの反省とともに、発表できるようにまとめる。

工学リテラシー入門  
担当教員 横山誠
実施テーマ 振り子の運動
ねらい 振り子の運動を通して,運動方程式,運動量保存則,力,変位,速度,加速度,など力学における基本概念を自ら考え直す.
やってみせること まず,振り子実験装置の角変位センサー,力(トルク)センサーの原理と使用方法を説明する.次に,これらのセンサーと力学理論を応用して,物の動きをコントロールする工学的実験をデモンストレーションする.
第1段階 振動の周期と質量,回転中心から質量までの距離の関係について予測し,実験による検証を行う.また,変位データから速度,加速度をを得る方法を考えてデータ処理を行う.さらに,運動量保存則を確認する実験を考案し,実行する.
第2段階 予想あるいは理論と実験結果との違いの原因などに関して話し合い,理論の前提としている仮定や現実の現象を認識し,再度実験とデータ処理を行う.
第3段階 新たな発見,解釈,解消された誤解,深まった理解などを,自分の言葉で他者に説明する.

工学リテラシー入門  
担当教員 岩部洋育
実施テーマ 回転する物体の運動と運動エネルギー
ねらい 高校までに学んだ科学的知識を活用して、回転する物体の運動と物体に蓄えられるエネルギーに関する基礎知識を習得する
やってみせること 異なる大きさの回転体(駒など)を回して見せ、一方が他方に比べて長く回り続けることを観察させる。この理由は、物体に蓄えられる運動エネルギーの差によることを解説する。
第1段階 課題と目標をまとめさせる。質量の異なる数種類の回転体を設計・試作させる。適宜4年生が補助する。
第2段階 実験をする。予想と異なった結果について、4年生を含めて話し合う。問題点、改善点を明らかにし、新たに設計・試作を行った回転体で実験を行う。
第3段階 課題、目標、過程、発見したことや気付いたことについて考察し、他者に分かりやすく説明できるようにまとめ、発表する。
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