|| 英語(English)
学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 機械工学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
機械工学専門実験・演習A
Mechanical Engineering Major Lab/Exercises A
3 E031-01 2021年度
5期(前学期)
6期(後学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習教育目標
キーワード 学習教育目標
1.機械材料 2.切削工学 3.生産工学 4.熱力学 5.内燃機関 本科目では,①機械材料実験,②機械加工学実験,③生産システム実験,④熱力学実験,⑤ 内燃機関の特性実験を通して,専門科目で学習した理論や手法を学び,より深い理解力と応 用力を身につけることを目標とする.さらに,実験方法や実験レポートの書き方を学び,実 験内容・実験結果・考察などのまとめ,発表する方法についても学習する.
授業の概要および学習上の助言
<機械材料実験>代表的な機械構造用材料の硬さ試験,光学顕微鏡観察,X線回折試験による結晶学的材料評価を実施し,得 られた結果と材料のマクロ・ミクロ組織との関連を考察する.具体的には,①硬さに及ぼすマクロ組織の影響,②ミクロ組織 に及ぼす加工履歴の影響,を実施する./ <機械加工学実験>機械加工分野における切削加工においては,加工精度の保持 や省エネルギの観点から切削挙動が適正状態であるか否かを判定することが重要となる.本テーマでは,適正な加工条件を見 出すため切削抵抗の測定や創製される加工表面の観察を通し,工具形状や加工条件との関係を総合的に評価する./ <生産 システム実験>図面に指示されている要求精度や表面粗さを満足しながら,生産性の高い実用可能なNCプログラムを作成す るには,非常に多くの知識と参照情報が必要になる.必要な知識と情報は実験指導書に十分解説してあるので,必ず読破して 欲しい.また,実験には常にノートPCを持参すること./ <熱力学実験>熱力学の応用機器としてヒートポンプ型空気調 和装置をとりあげ,その性能試験を行うことにより,熱力学サイクルとその具体化について学ぶ.冷凍サイクル,温度計測の 基本要素である熱電対,熱交換器についても理解する./ <内燃機関の特性実験>内燃機関の出力,排気ガス,効率などを 評価し,エネルギー変換機としての内燃機関に関する理解を深めるとともに,文献から得た知識をもとに現象を深く考察する ことを最終目標とする./ <自己点検授業>第15週目には自己点検授業も合わせて実施する.詳細は別途指示される./  【注意】ガイダンスはとくに実施しない.注意事項は前学期と同様である.なお,「前学期における専門実験の合否」と「後 学期の専門実験の履修条件(履修可否)」には直接的な関係が無いことを記しておく.不明点あれば自己判断すること無く適 宜確認すること.
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:機械工学専門実験・演習 実験指導書[金沢工業大学] 参考書:指定なし リザーブドブック:最新内燃機関[朝倉書店]、内燃機関[東京電機大学出版局]、鉄鋼の顕微鏡写真と解説[丸善]、新版X線回折要        論[アグネ承風社]、入門・金属材料の組織と性質[大河出版] 他3冊
履修に必要な予備知識や技能
実験の前に関連科目の復習を行っておくとともに,実験指導書を熟読し,どのような実験をするのか十分に把握しておく必要 がある.予習レポートがあるものについては,授業前に十分な調査の上,作成し,指定された日時に提出する必要がある.予 習レポートを提出しない場合には実験・演習に参加できない場合があるので注意する.実験テーマが1つでも不合格の場合に は本科目として不合格とするとともに,特別な理由のない欠席の場合には原則として不合格とする.レポート作成において不 正行為があった場合は厳正に対処し,本科目を不合格とする.
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
D,G,H 実験結果を整理し,第三者に内容や課題を説明できる.
A,D,F,G,N,O 専門科目等で得た知識に基づいて主体的に実験を実施できる.
D,F,H,J,M,N,O 専門科目等で得た知識に基づいて実験結果を整理・考察することができる.
D,J,K,M,N 実験結果を専門知識に基づいて解釈し評価できる.
D,M,N 現象をモデル化できる場合,それらと実験結果を対比できる.
A,D,H,M,N,O 実験結果をレポートとしてまとめ,提出・説明できる.
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 0 0 90 0 0 0 10 100
指標と評価割合 総合評価割合 0 0 90 0 0 0 10 100
総合力指標 知識を取り込む力 0 0 25 0 0 0 0 25
思考・推論・創造する力 0 0 25 0 0 0 0 25
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 10 0 0 0 0 10
発表・表現・伝達する力 0 0 30 0 0 0 0 30
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 0 10 10
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験
クイズ
小テスト
レポート S:十分な図表,数式により詳細に解説され,(1)主要概念を正しく理解し,(2)技術者(の卵)としての 必要レベルの興味を持って積極的に調査・分析・応用を試みたもの.A:図表,数式により解説され,主 要概念を正しく理解している.B:実験目的・方法・結果がどのようなものか,最低限必要な記述がある が,記述内容の曖昧さから実験で応用した概念の本質を正確に理解し難い.C:記述内容は実験理論や概 念の理解に誤りや不足があることを示し,記述項目の不足・省略・欠落や表現の曖昧さのため,実験の全 貌の把握や結果・結論の正当性が評価できない.D:提出物の未提出,未完成の提出物,コピーのもの.
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他 各実験における積極性を評価する.この積極性の中には授業出席割合も含め,遅刻は減点対象とする.正 当な理由なき欠席は上記のとおり不合格とするので注意が必要である.
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
①実験結果をコンピュータを用いて図・表としてわかりやすく 整理し,そのキーポイントや問題点を適切に説明できる.②専 門科目や工学設計科目で学んだ知識に基づき,実験を主体的, 計画的に実施できる.③専門科目で学んだ知識に基づき,実験 結果を整理し正しく考察できる.実験データに及ぼす要因を十 分に理解できる.④実験で得た現象を専門知識に基づいて正し く解釈あるいはモデル化し,実験結果の妥当性評価を行うこと ができる.実験結果の測定精度・信頼性に関して定量的に評価 できる.⑤現象のモデル化に基づいた理論解あるいは近似解が 得られる場合,それらと実験結果を合理的に対比することがで きる.⑥実験結果を詳細にレポートにまとめ指定された期限内 に提出できる.また,レポートの内容を適切に説明できる. ①実験結果をコンピュータを用いて図・表として整理し,その キーポイントや問題点を説明できる.②専門科目や工学設計科 目で学んだ知識に基づき,実験を主体的に実施できる.③専門 科目で学んだ知識に基づき,実験結果を整理し正しく考察でき る.実験データに及ぼす要因を理解できる.④実験で得た現象 を専門知識に基づいて正しく解釈あるいはモデル化し,実験結 果の妥当性評価を行うことができる.実験結果の測定精度・信 頼性に関して評価できる.⑤現象のモデル化に基づいた理論解 あるいは近似解が得られる場合,それらと実験結果を対比する ことができる.⑥実験結果をレポートにまとめ指定された期限 内に提出できる.また,レポートの内容を説明できる.
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
第1週 <機械材料実験>「硬さに及ぼすマクロ組織の影響」 代表的な機械構造用金属材料の硬さ試験,光学顕微鏡 観察を行い,マクロ組織,硬さ,熱処理履歴の相互の 関連を考察する. 実験・演習 ①講義:実験手順の概略説明 ②実験・演習:具体的な実験 とデータの整理,実験グルー プ内での討論 ③講義:データ整理法及び考 察のポイントの説明 ④質疑応答 ⑤実験室内の整理整頓 実験内容の詳細などが記載された デジタルデータが配信されている .印刷出力し,熟読した上で授業 にのぞむこと.また,印刷出力は 必ず授業に持参すること. 事前に指定された予習課題を行い ,授業開始時に提出する. 実験結果は中間レポートとしてま とめ,指定日時に指定場所へ提出 する. 120
第2週 <機械材料実験>「ミクロ組織に及ぼす加工履歴の影 響」 標準物質(Si,Feなど)及び代表的な機械構造用金属 材料のX線回折試験を行い,ミクロ組織(ここでは, 原子の配列,結晶構造,格子定数などを意味する)と 熱処理履歴との関連を考察する. 実験・演習 ①講義:実験手順の概略説明 ②実験・演習:具体的な実験 とデータの整理,実験グルー プ内での討論 ③講義:データ整理法及び考 察のポイントの説明 ④質疑応答 ⑤実験室内の整理整頓 事前に指定された予習課題を行い ,授業開始時に提出する. 実験結果は中間レポートとしてま とめ,指定日時に指定場所へ提出 する. 120
第3週 <機械材料実験> 本実験の総括として,最終レポート作成に関する質疑 応答,口頭試問を行う. 必要に応じて,再実験を行う場合がある. <自己点検> 機械材料実験で学んだ内容を振り返り,作成した最終 レポートを自己点検し,今後の学習計画立案に役立て る. 総合演習 質疑応答の結果及び再実験結 果,実験グループ内の討論な どを考慮して最終レポートを 作成する. 最終レポートを完成させ,指定日 時に指定場所へ提出する. 120
第4週 <機械加工学実験>「工具形状が切削抵抗や加工表面 に及ぼす影響」 4つのグループに分け,切削加工特性評価を行う.特 に横切れ刃角とノーズ半径などの工具形状を取り上げ ,最適条件の選定を行う. ①汎用旋盤と工具動力計を用いた切削抵抗の計測 ②加工表面の観察と表面粗さ測定 ③切削理論に基づくデータ整理 実験・演習 ①講義:実験背景および実験 内容の説明 ②実験・演習:切削条件や工 具形状パラメータとした切削 加工実験および観察 ③講義:データ整理法及び考 察のポイントの説明 (予習) 第1週目に実施されるガイダンス の際に説明する予習課題を行う. (復習) 実験結果を整理し,レポートにま とめる. 120
第5週 <機械加工学実験>「切削条件が切削抵抗や加工表面 に及ぼす影響」 4つのグループに分け,切削加工特性評価を行う.特 に切削速度と送り量を取り上げ,最適条件の選定を行 う. ①NC旋盤と工具動力計を用いた切削抵抗の計測 ②加工表面の観察と表面粗さ測定 ③切削理論に基づくデータ整理 ④前週の実験結果のレポートに対する内容の振り返り 実験・演習 ①実験・演習:切削条件や工 具形状パラメータとした切削 加工実験および観察 ②講義:データ整理法及び考 察のポイントの説明 ③質疑応答:第1週目の実験 結果に関するグループ別のデ ィスカッション (予習)機械加工学実験の第1週目 に実施した実験結果の内容をレポ ートの形にまとめ,授業のはじめ に提出する. (復習)返却された第1週目のレポ ートを修正し,第2週目の実験結 果を加えた形で,最終レポートを 作成する. 120
第6週 <機械加工学実験> 本実験の総括として,切削加工特性評価に関する実験 結果の考察に関する質疑応答を実施し,最適条件の選 定を行うための指針を与える.また,必要に応じて追 加実験を実施し,さらに切削工学に関する理解を深め る. 総合演習 個別による実験結果に関する ディスカッション (予習)最終レポートの作成を行う . 120
第7週 <生産システム実験> ①ターニングセンターのNCプログラム作成法の理解. ②加工部品の図面を分析し,要求精度と加工上配慮す べき事項の導出. ③課題部品の工程計画立案. ④G-NAVIのインストールと操作方法の習得 実験・演習 ①講義:NCプログラミングの 方法 ②講義:工程設計の方法 ③演習:加工部品の工程設計 ④活動:各グループは各々の メンバーが担当する加工工程 を決定すること ⑤演習:G-NAVIの操作方法の 習得 ①加工工程表の作成(グループ) ②担当する工程のNCプログラム作 成(各学生) ③発表PPT資料:担当した工程のN Cプログラム(各学生) 120
第8週 <生産システム実験> ①表面粗さの制御,穴開け加工,溝加工,はめあい部 品の加工,ねじ切り加工,刃先半径補正処理,など技 術的に難しい加工法の理解 ②加工部品全体を加工できるNCプログラムの作成 実験・演習 【総合演習】 ①各グループによる加工プロ グラムの発表 ②G-NAVIによる加工時間シミ ュレーション,精度評価 ①加工部品全体を加工できるNCプ ログラムの作成(グループ) 120
第9週 <生産システム実験> ①加工課題部品のターニングセンターによる加工 ②加工部品の精度測定 ③NC加工プログラムの精度評価と生産性の評価 実験・演習 ①活動:NC加工シミュレータ による加工プログラムの最終 チェック(教員,グループ) ②活動:ターニングセンター による加工(教員,グループ ) ③活動:加工部品の精度測定 (グループ) ④活動:NC加工プログラムの 精度評価と生産性評価(グル ープ) ①最終レポートの執筆と完成 120
第10週 <熱力学実験> 6〜9グループに分かれる.熱力学サイクルの応用例と してヒートポンプを取り上げ,その性能試験を行う. ①熱サイクルに基づくヒートポンプ作動状況から性能 を確認する. ②熱交換器における吸熱,放熱状況を確認する. ③実験データより成績係数を求める. 実験・演習 ①講義:蒸気圧縮式冷凍サイ クルの概要および実験内容の 説明 ②実験・演習:冷房運転(時 間が許せば暖房運転)により 実験. ③講義:データ整理及び検討 考察のポイントの説明 ヒートポンプの実験では高度な知 識を必要とするので,事前に指定 された予習課題を行い,授業開始 時に提出する. 実験結果は中間レポートとしてま とめ,指定日時に指定場所に提出 する. 120
第11週 <熱力学実験> ヒートポンプの実験に用いた温度計測センサについて 実験・演習を行う. ①熱を定量評価する際に用いる温度計測の具体的方法 や流体がもつ熱エネルギーについて学習する. ②接触式温度計である熱電対による計測 ③非接触式温度計である放射温度計による計測 実験・演習 ①講義:接触式温度計測の方 式や原理の説明 ②接触式温度センサの一例と して熱電対を自作し,温度計 測を行う. ③講義:非接触型温度計測の 原理を説明 ④放射温度計により温度計測 を体験する. ⑤温度計測結果の整理要領の 確認 温度計測に関する事前課題を行い ,授業開始時に提出する. 第3週に行うディスカッションに 備えグループ内で発表資料の準備 . 120
第12週 <熱力学実験> 中間レポートを評価する.実験成果について質疑応答 ,口頭試問により討議する. 必要に応じて再実験を行う場合がある. 総合演習 質疑応答の結果,グループ間 討議などで最終レポートを作 成する. 演習及びレポートの内容の点 検および指導を行う. 班毎に発表させることもある .得られたデータについて異 常な値等の場合は,その理由 (原因)について必ず考察す ること. 質疑応答,討議の成果を踏まえ指 定日時までに最終レポートを提出 する. 120
第13週 <内燃機関の特性実験> 3班に分かれてそれぞれ1回の実験を行う. ①内燃機関の性能試験:負荷試験を選択した班が実験 を行う. ②実験データより燃料消費率を求め,グラフを提出す る. ③圧火器による綿の着火実験:他の2班が行う. 実験・演習 ガイダンスで指示された予習課題 を1回目の実験時に提出できるよ うまとめておく.各人は全ての班 の実験データをExcelの表に取り 込み,データ処理を行う. 120
第14週 <内燃機関の特性実験> ①内燃機関の性能試験:2班が実験を行う. ②実験データより燃料消費率を求め,グラフを提出す る. ③圧火器による綿の着火実験:他の1班が行う. 実験・演習 各人は全ての班の実験データ をExcellの表に取り込み,デ ータ処理とグラフの作成を行 う. 実験データを処理し,グラフを作 成し,考察を入れた最終レポート を作成する. 120
第15週 <内燃機関の特性実験> 必要に応じ再実験を行う場合がある. 全ての班の実験データを処理し,考察を含むレポート を持参する. 演習 レポートの一部をグループ毎 に発表する. レポート内容に関する口頭試 問を行う. 最終提出レポートを完成させ,指 定の提出期日までに提出する. 120