創成型科目、機械工学、３Dプリンタ、材料、強度、エネルギ吸収、宇宙環境、火炎、燃焼、微小重力

本演習では、与えられた実験課題を単に行うのではなく、グループのメンバと協力して自ら具体的な課題設定や解決方法を模索し、実験、考察、発表・討論を行うことを目標とする。フロンティア領域と闘う機械工学に関する2つのテーマに取り組み、基礎的な実験を通して工学的なアプローチを学ぶ。大学入学直後でも充分取り組めるように、背景や解決方法を模索するために必要となる基礎知識、実験に必要となる技術などは、教員や大学院生のティーチング・アシスタントが積極的にサポートする。

１、グループのメンバと協力して具体的な課題設定や創意工夫し解決方法を考えることができる
２、目標と課題を整理しながら計画的に実験を進めることができる
３、得られた成果を簡潔にまとめ、発表・討論することができる
４、必要な情報を文献等で調べることができる
５、取り組んだ内容について社会的・工学的な重要性や新規性を考えることができる

数人程度のグループに分かれ、フロンティア領域と闘う機械工学に関する次の2つのテーマに取り組む。

テーマ１「衝撃から生卵を護る新しい構造を創る」
著しい3Dプリンタ技術の進展により、いろいろな性質を持つ樹脂材料を用いて、これまでの加工方法では難しかった微細で複雑な形状が造形可能になってきた。この技術を体験し、最適な材料と構造の組み合わせを考えることで、新しいエネルギ吸収材の創成に挑戦する。本演習では、生卵が衝撃によっても割れないようなエネルギ吸収材を目指す。グループのメンバと協力し、文献の調査、3Dモデルの設計、材料の選択、形状の工夫、性能評価などに取り組む。最後に、各グループが提案するエネルギ吸収材の性能を競う「衝撃吸収コンテスト」を行う。教員やティーチング・アシスタントも一緒にコンテストに参加することを計画。

テーマ２「火炎を操る術を創る」
宇宙開発では、火災発生の抑止や迅速な消火が非常に重要であるが、微小重力場であったり雰囲気の条件が異なるため容易ではない。実験室で可能な燃焼実験や微小重力実験を体験し、火炎のコントロールに関する面白くかつ社会に役立ちそうな課題を設定し、その解決方法を検討する。グループのメンバと協力し、どのような火炎のコントロールに興味があるか、どのような燃焼実験を行ったら良いかを考え、実験条件等を模索し、火炎を操る術に挑戦する。各グループが撮影した火炎の写真の美しさを競う「火炎のフォトコンテスト」も行う。

それぞれのテーマの最後に、グループ毎にアイディアや実験内容、得られた成果などをまとめ、発表・討論会を行い全員で総括する。最終回後、各自の視点で2テーマの内容をまとめ最終レポートとして提出する。

講義スケジュール：
１回目：ガイダンス（演習の内容や取り組むテーマの説明など）
２回目：図書館情報入門、テーマ1の背景や基礎知識の解説、グループ分け
３－５回目：解決方法の模索、安全講習、設計、３Dプリント、実験
６回目：衝撃吸収コンテスト
７回目：まとめ、発表準備
８回目：テーマ1の発表・討論会
９回目：テーマ2の背景や基礎知識の解説、グループ分け、実験課題の設定
10－13回目：安全講習、実験装置の組み立て、予備実験、工作、実験
14回目：まとめ、発表準備
15回目：テーマ2の発表・討論会、火炎のフォトコンテスト、総括
講義室のほか、図書館や工学部実験室で行います。実験の進捗に合わせて授業スケジュールを適宜調整します。

実験や発表準備の時間が限られるため、グループ内でアイディアや実験計画を相談したり、発表準備等が予習として必要となる。また、必要な情報は図書館等で収集する。グループ学習の回では、話し合った内容や進捗などを各自短くまとめて提出する。また、各自の視点で2テーマの内容をまとめた最終レポートを提出する。

止むを得ない事由を除きグループ学習および発表・討論会に参加し、最終レポートを提出した者を評価対象とする。成績評価は、グループ学習への参加態度（20%）、グループ学習の内容（30%）、発表・討論会への取り組み（20%）、最終レポートの内容（30%）に基づいて行う。それぞれの項目により到達目標の達成度を評価する。なお「A+」は履修者数の上位5%以内を目安とする。

必要に応じて教員が用意します。

https://lbd.eng.hokudai.ac.jp
https://lsu-eng-hokudai.main.jp

2024/02/15 10:05:02

対面授業科目《対面のみ》