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SH091:宇宙地球科学

科目番号、授業科目名

SH091、宇宙地球科学/Space and Earth Science

科目区分、必修・選択、授業の方法、単位数

産業技術学部 教養教育系科目、選択、講義(対面)、2単位

履修年次、開設学期

1年次、2学期

受講対象

総合デザイン学科

担当教員

新田 伸也


科目の到達目標

誘導にしたがって課題を基礎的な物理学と数学で記述(定式化)できること。
物理学を中心とした科学によって環境を理解できる事を学ぶ事。

学習の項目別目標

1. 毎回の講義中の解説をよく聞く(見る)。
2. 毎回の講義ノートを作成する。
3. 毎回の講義の論理展開を追う。
4. 毎回のノートの数式展開を追う。
5. 必要な数学の補強を行う。
6. 自習しても理解できない部分を質問する。


授業概要

身近な現象から天体現象の理解までが、物理学と言う共通の論理体系でなされる事を実感する。天体物理/地球物理現象を教材にして、基礎的な物理学、数学と自分たちの頭を使って、自然現象を理解する事の楽しさを実感する。結果を記憶するのではなく、プロセスを重視して学習し、自力で思考し理解するための契機とする。

時間外学修に必要な学習時間の目安

目安 準備学修0.5時間
事後学修1.5時間

授業計画

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  • 第1回 ガイダンス、イントロダクション
    (キーワード)怪獣映画の特撮、紅茶の葉の運動、水溶き片栗粉、
    (予習)演繹型学問と帰納型学問
    (復習)シラバスをよく読んで講義に臨む。
  • 第2回 シミュレーションの原理1
    (キーワード)次元、次元解析、無次元量
    (予習)四則演算と演算規約
    (復習)次元、次元解析、無次元量の理解
  • 第3回 シミュレーションの原理2
    (キーワード)Buckinghamのπ定理、相似則
    (予習)四則演算
    (復習)Buckinghamのπ定理、相似則の理解
  • 第4回 シミュレーションの原理3
    (キーワード)怪獣映画の特撮法
    (予習)四則演算
    (復習)シミュレーションの原理に基づく特撮法の理解
  • 第5回 シミュレーションの原理4
    (キーワード)怪獣映画の特撮法
    (予習)四則演算
    (復習)シミュレーションの原理に基づく特撮法の理解
  • 第6回 高校数学復習1
    (キーワード)微分、積分
    (予習)四則演算
    (復習)微分、積分の意味の理解、基礎的な微分、積分演算
  • 第7回 高校数学復習2
    (キーワード)ベクトル
    (予習)四則演算
    (復習)ベクトルの意味の理解、基礎的なベクトル演算
  • 第8回 粘性流体1
    (キーワード)天体の形成、元素の起源
    (予習)元素の周期表
    (復習)天体形成に於ける粘性の役割の理解
  • 第9回 粘性流体2
    (キーワード)圧力勾配力、粘性力、Navier=Stokes方程式
    (予習)微積分、ベクトル、Newtonの力学の法則
    (復習)流体の諸力の理解
  • 第10回 粘性流体3
    (キーワード)粘性流の境界条件、川の流れ、鉄砲水の原理
    (予習)微積分
    (復習)常微分方程式の解法、境界による速度分布、現象の物理過程の理解
  • 第11回 粘性流体4
    (キーワード)紅茶の葉の運動、Ekman流れ
    (予習)Newtonの力学の法則
    (復習)現象の物理過程の理解
  • 第12回 粘性流体5
    (キーワード)水溶き片栗粉の不思議な振る舞い
    (予習)Newtonの力学の法則
    (復習)現象の物理過程の理解、研究のプロセスの理解
  • 第13回 ブラックホールエンジン1
    (キーワード)惑星運動、有効ポテンシャル、降着円盤の力学
    (予習)Newtonの力学の法則、保存力と力学的エネルギー保存則
    (復習)粘性による円盤中の角運動量輸送の理解
  • 第14回 ブラックホールエンジン2
    (キーワード)ブラックホールによるエネルギー解放
    (予習)Newtonの力学の法則、仕事とエネルギー
    (復習)粘性による角運動量輸送と落下による重力の仕事
  • 第15回 我々が生きて行くための学問
    (キーワード)なぜ我々は学ばねばならないのか?
    (予習)上記問いに対する現時点での自分なりの「答え」を用意する。
    (復習)物理学と我々の環境の繋がりの理解

履修条件

数学、物理学を用いた論理展開を嫌がらない事。
必要な物理や数学(高校数学の微積分とベクトル)を解説するので、修得を嫌がらない事。

学習に必要な知識・技能等

中学までの数学、高校数学IおよびA


成績評価方法

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期末試験小テストレポート発表作品学習計画その他合計
総合評価 100 0 0 0 0 0 0 100
総合力指標 知識 0 0 0 0 0 0 0 0
技能 30 0 0 0 0 0 0 30
応用 70 0 0 0 0 0 0 70
表現 0 0 0 0 0 0 0 0
協調 0 0 0 0 0 0 0 0
意欲 0 0 0 0 0 0 0 0
  • 知識:知識を取り込む力
  • 技能:技能を修得する力
  • 応用:想起・解釈・問題解決能力、思考・推論・想像する力
  • 表現:プレゼンテーション力(提示・発表・伝達する能力)、コミュニケーション力(思考・感情を伝達する能力)
  • 協調:コラボレーション力(共同・協調する能力)、リーダーシップ力(統率力、指導力)
  • 意欲:自ら考え行動する力(学習に取り組む姿勢・意欲、チャレンジ精神、自己管理能力)

成績評価基準

  • 知識:
  • 技能:基本的な計算ができる。自分の考えを文章と数式で表現できる。
  • 応用:物理学と数学の基礎を科学的思考に応用できる。
  • 表現:
  • 協調:
  • 意欲:

教科書・教材・参考文献・配布資料等

なし

授業における配慮

書画カメラとプロジェクタを多用し、説明を書き込む。
解説とは別に板書時間を確保する(カメラによる撮影を推奨)。解説に情報保障字幕を付加する。

受講生に望むこと

高校数学2の微積分と高校数学Bのベクトルを学んでいる事が望ましいが必須ではない。ただし、本講義の中で必要な数学を学習する事を嫌がってはならない。本学の解析学および数学の受講を推奨する。結果よりもプロセスを重視して講義するので、暗記で対応する事は不可能である。論理展開をフォローする事に重心を置いた自習が必要である。

教員実務経験