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ホーム火星移住計画と太陽系ツアーをテーマにした課題解決型授業
SDGsの分類
研究テーマ
自然科学
学科の分類
工学部一般教育科

火星移住計画と太陽系ツアーをテーマにした課題解決型授業 授業名:宇宙・地球・生命-探究演習(PBL)の紹介

工学部

一般教育科

半導体物性デバイス研究室

藤元章 准教授

地球生命PBL宇宙

[概要] 大阪工業大学の工学部では,PBL(ProblemあるいはProject-Based Learning)を基軸とした教育カリキュラムを実施している。1年次では各学科の専門分野に関連した課題の実験・実習的なPBLを行い,2年次生には物理学,地球科学,生物科学の分野横断型PBLを提供している。2015年度から2018年度まで「火星移住計画」を題材にして進めてきた。そして, 2019年度からは,火星の枠を飛び出して,「太陽系ツアー」をテーマにしたPBL型授業を進めている。

本授業の担当教員

小島 夏彦 (工学部 一般教育科 生物)

田中 淳 (工学部 一般教育科 地学)

鳥居 隆 (ロボティクス&デザイン工学部 システムデザイン工学科 物理)

谷 保孝 (工学部 一般教育科 地学)

三橋 雅子 (工学部 一般教育科 生物)

長谷川 尊之 (工学部 一般教育科 物理)

天の川

授業の流れ

本授業では,工学部の様々な学科の学生数名を1チームとし,チームによる話し合い学習を行う。話し合い学習の中に様々な仕掛けを入れ,KJ法,ジグゾー法,コンテキストマップなどを用い,学生には話し合い学習が効率よくできるように工夫を行っている。このような話し合いの過程を経て,最後の成果発表に向けて,学生はチーム議論を進めていく。火星移住計画のテーマの場合,学生が取り組んだテーマの例として,「火星への着陸」「火星のベース基地のアリの巣構造」などが挙げられる。また,太陽系ツアーでは,水星,金星,月,火星,木星,土星などを学生はツアー先として候補に挙げている。火星では,「オリンポス山とマリネリス峡谷の高低差ツアー」や「火星の夕焼けの観察」などが企画された。多くの衛星をもつ木星では,イオやエウロパなどの「木星の衛星ツアー」が企画された。

火星
木星
土星

謝辞

写真はすべて笠原広和氏の提供による。厚く御礼を申し上げる。

論文

「火星移住計画と太陽系ツアーをテーマにしたPBL型授業」(2019)藤元章『日本物理教育学会誌 物理教育』67(4)p.261-265.

研究者INFO: 工学部 一般教育科 半導体物性デバイス研究室 藤元章 准教授

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高山 成

潜在有効発汗量を使った東京オリンピックマラソン競技における熱中症リスクの評価

一般的に熱中症危険度の指標として湿球黒球温度(WBGT)が使用されています.WBGTは携帯型の機器ですぐに測定できる簡便さがある一方,経験的な指標(めやす)で物理的な根拠に乏しいという欠点がありました.今回学生たちの実験を基に考案されたPESは,ヒトの熱の出入りの数理的な計算(人体熱収支モデル)が基になっており,脱水による体重減少率という定量的な指標で熱中症リスクを評価できます.さらに評価方法も,①気象台のデータから計算 ②WBGT計のような装置で現場で測定 ③WBGT値から推定 と3パターンのバリエーションで使え,物理的な根拠の明確さと実用性を兼ね備えた新しい熱中症リスク評価手法と言えます.

藤井 秀司

液体の粉体化技術に基づく機能性材料の創出

コロイド次元に存在する高分子粒子は、接着・粘着、塗料分野においてフィルム形態にして広く利用されている。近年、高分子粒子の粒子径、粒子径分布、表面化学、形状のコントロール技術の発展の恩恵を受け、大きい比表面積、分散状態における適度な運動性を活かした粒子形態のままでの利用にも関心が集まり、学術、工業両分野において精力的に研究が進められている。さらに、コロイド次元にある高分子粒子は、粒子間力、界面自由エネルギー、媒体の流れを駆動力とする自己組織化、すなわち自律的方法によって省エネルギー型の機能性材料の創出を可能にし、現行の重力支配下におけるエネルギー消費型の材料創出、すなわち他律的方法を見直す機会を我々に与えてくれる。 発表者は、界面自由エネルギーを駆動力とする粒子の自律的な界面吸着現象に注目し、高分子粒子の気液分散体の安定化剤としての利用を提案している。これまでに、粒子径、単分散性、形状、表面化学を精密にデザインした機能性高分子粒子を使用し、高分子化学、界面コロイド化学を学術基盤として、高分子粒子によるアーマードバブル、リキッドマーブル(LM)、ドライリキッド等のソフト分散体の安定化、構造評価および安定性制御に関する基礎研究を推進している。粒子の素材として高分子材料を利用することで、無機材料では導入が困難である、多様性に富む刺激応答性、低温での変形能、成型性、フィルム形成能の導入が可能になり、ソフト分散体を基盤とする新規機能性材料の開発につながると考えている。本発表では、気中液滴型気液ソフト分散体であるLMについて、発表者らが取り組んできた研究について紹介させていただく。

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神田 智子

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明 孝之

第一原理計算で解き明かす原子核の姿

元素の源となる原子核は陽子と中性子から構成され、それらの間に作用する「核力」によって結合します。核力はπ中間子とよばれるミクロな粒子を陽子と中性子の間で交換することにより生じます。本研究では、この特徴を持つ核力が原子核の性質にどのような影響を与えるのか調べています。

井上 明

ICTを活用した教育手法の提案・教材開発の実践

次世代アクティブ・ラーニング手法「ReBaLe(レバレ)®」の提案・実践,「ティンカリング」(身の回りにあるものを自由に組み合わせること)の概念を取り入れたプログラミング学習ツール"YubiTus"、IoTを活用したデジタル学習デバイス"EduDesk"などの研究を進めています。 *ReBaleは富士通株式会社の登録商標です

大須賀 美恵子

ICT・ロボティクスのウエルネス分野への応用

心拍や呼吸,目の動きや脳波,筋電などを人に負担をかけずに測る技術と,それらから人の意図や気持ちを推定する手法の研究をしています.これらの人を測る技術とバーチャルリアリティなどの情報通信技術とロボティクスを組合わせて,さまざまな人のwellbeing(幸せ)に役立つシステム・サービスを提供します.

山浦 真一

磁歪材料を応用したエネルギーハーベスト発電体の創製

本技術は、鉄コバルト系磁歪合金の逆磁歪特性を利用し、さらに衝撃付加部を組み込んで一体化させた、衝撃振動発電機である。発電促進のため、発電機内にリング状磁石を設置し、さらに磁歪合金コア材が衝撃により大きくスライドしながら固有振動を起こすため、通常の衝撃振動発電機と比較して、発電時間が長く、さらに発電力も高い点が特長である。一回の打突で30個以上のLEDを点灯させることが可能である。

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