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令和6年度 PBL教育支援プログラム 成果報告「化学基础および化学実験」

2025.04.01

开讲学部 工学部/电子システム工学科
科目名 化学基础および化学実験
担当教员 【工学部/応用化学科】
保倉 明子
【工学部/自然科学系列】
宮﨑 淳?田中 里美

Q1 PBLを导入した意図?目的

本科目は、理工系学生の素养となる材料や物质に関する基础知识の修得を目的としており、これは学部の顿笔3に相当する。1回の授业は、讲义パートと実験パートから构成されている。実験パートでは、受讲者は、3-4人の少人数のグループをつくり、1回に1つのテーマについて取り组むが、それぞれのテーマの関连性やその意义について意识することは难しい面がある。そこで令和4年度から电子システム工学科を対象に、いくつかの化学実験のテーマを関连付け、主体的に学习する笔叠尝の学习形态で実施?検讨をおこなってきた。
 本笔叠尝の目标は、「最速の燃料电池カー开発」である。これに向けて、各回の実験のうち30分程度、グループワークを组み込む。燃料电池の构成を学んだあと、班ごとに燃料电池カーを作成する。燃料电池の基板や电解液、セパレータなどの电池特有の部品について検讨し、どの组み合わせで作成した燃料电池が一番速く走ることができるか、最终的にカーレースを実施して顺位付けを行う。
 座学で学习した知识を、环境にやさしいものづくりに活かし、わかりやすい「燃料电池カー」という形の成果物が得られるプログラムである。本科目は、令和4年度から开讲された新科目であり、2年続けて一学科で笔叠尝形式を実施した。3年目に当たる令和6年度は、これまで実施経験のある电子システム工学科での笔叠尝を継続するとともに、前期水曜日に开讲している化学リテラシー(未来科学部选択科目)でも笔叠尝の実施について検讨を行い、クラス拡大时に向けて実施?検讨を行うことを目的とした。

Q2 授业におけるPBLの実践方法

【グループ分けの方法】
元々、学科を4分割して讲义?実験を実施しているため、讲义科目の着席表に基づいて4人/班でグループを编成した。
【授业环境】
学科全员が同じ空间で参加できるように、3つの教室を连结した大教室として利用した。教室のスクリーンを用いて、全体説明をしたのち、グループごとの作业とした。化学リテラシーでは、防音室内で実施した。燃料电池カーは、电子システム工学科は持参した工具类を使って、一人一台を作成し、リテラシー受讲者は、自宅で製作したものを持参した。车の性能评価をするためのコースを用意し、事前に话し合った评価项目に沿って検讨を行い、最终レースに临んだ。
【问题の提示方法】
カーレース実施前に開講している講義中にSGD を実施し、カーレースの課題について話し合った。燃料電池については、事前課題をWebClassで提示した。当日、取り組む課題プリントを配付し、検討した電池のパラメーターやそれに対応した性能を記録するようにした。
【成果発表方法】
各班の代表者の车を使ってレースの胜ち抜き戦を実施した。また、电池のパラメーターを検讨したグループワークの発表会を実施した。レースの上位入赏チームに対して赏状と副赏を授与した。

Q3 授业における成绩评価方法

授業内成果物(小テスト、レポート、提出物など)で評価し、PBL についても課題を提出物にして評価した。講義に常時出席して指定された課題を提出し、すべての実験テーマを行い、レポートを提出した学生を評価対象とした。講義の成果物 50点、実験の成果物 50点とし、単位取得のためには、それぞれ 30 点以上を必要となる。

Q4 学习成果の可视化への取组み

実施后に、奥别产颁濒补蝉蝉を通じて、アンケートを実施した。

Q5 PBLを発展させるための课题

カーレース前に実施していたSGD により、当日の課題検討はスムーズに実施できた。条件を検討するグループも多くあり、積極的に取り組む姿勢も見られた点は、大変良かった。化学リテラシーでは、履修登録者が少ないながらも、興味を持って取り組む姿勢が見られた。他学科への展開という面では、科目概要の異なる化学リテラシーへの展開により、複数学科での展開可能性について希望が持てたが、必修のため受講生の多い化学基础および化学実験と、選択科目の化学リテラシーで似たように展開する事については、人数や時間的な制約もあり、今後の検討課題が残った。

Q6 授业の概要と进め方

授业の概要と进め方
第1回「身の回りの化学とものづくり、安全教育」
讲义:身の回りの化学、ものづくりと化学
実験:ガイダンス、レポートの書き方、データの扱い、化学情報の調べ方、化学物質安全性データシート、 Safety Data
厂丑别别迟(厂顿厂)、引火性液体の扱い方、有机溶剤と特定化学物质、実験廃弃物の処理、紧急用シャワーの使い方
第2回「物质の状态変化」
讲义:物质の叁态、気体、理想気体の状态方程式、燃焼、エネルギー
実験:PC を使った分子の可視化(シミュレーション)
第3回「化学反応」
讲义:酸と塩基、酸化还元、イオン化倾向、电池
実験:金属元素の原子量を求める
第4回「材料の化学」
讲义:原子の构造、化学结合、材料の物性を决める要因(组成、结晶构造、化学状态、组织构造)
実験:低融点合金、石膏、树脂などの合成?物性测定
第5回「色の化学」
讲义:色素、颜料、化学発光、炎色反応、蛍光
実験:吸光、発光、蛍光
第6回「水の化学」
讲义:硬水と软水、溶ける?溶けない、界面活性剤
実験:水の硬度测定
第7回「食品の化学」
讲义:食品の成分、薬と毒
実験:デンプンの加水分解
第8回 笔叠尝导入授业「燃料电池カーレース」
(化学リテラシーでは、ガイダンス回を入れ替え、14回目にカーレースを実施した。)


〇笔叠尝を主体とした教育への取组みに対する支援(笔叠尝教育支援プログラム学内公募)

东京电机大学教育開発推進室では、平成23年度から「学生が主体となって学ぶ」形式を取り入れた、いわゆる「PBL(Problem-Based Learning又はProject-Based Learning)」による教育の開発?運営を「PBL教育支援プログラム」として支援し推進しています。
笔叠尝教育支援プログラムは、これから笔叠尝を取り入れていこうと考えている教员やすでに実践している笔叠尝をさらに工夫しようと考えている科目を対象に支援を行い、その実践と成果を学内の関係者と共有し、学生の学びを主体とした教育の推进を図ることを目的としています。