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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 応用化学科
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
エネルギー固体化学
Solid State Chemistry for Energy Conversion and Storage
2 B023-01 2022年度
5期(前学期)
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.エネルギー固体材料 2.結晶構造 3.固体の電気的性質 4.バンド構造 5.固体の光学的性質 「エネルギー固体化学」はエネルギー材料を固体化学の知見と手法を用いて作製することを 学習する授業である.エネルギーの創製(変換)・伝達・蓄積等に係わる固体材料について ,その基礎となる結晶構造と電子のバンド構造を理解し,ブレークスルーすべき課題を明ら かにしつつ,固体化学の手法を用いて,新しい固体エネルギー材料を作製することができる ようになることを本授業の目標とする.
授業の概要および学習上の助言
講義の前半は,結晶構造あるいは固体のバンド構造について学習する.後半は固体物質の電気的特性,光学的性質,磁気的特 性などを学習した後,半導体,太陽電池,磁性デバイス,あるいは蛍光体材料などについて学習していく.講義は配付資料に 基づいて進めていきます.適宜参考書を学習しながら理解を深めていってください.
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:指定なし 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
(1)物質の基礎,熱の化学,無機化学,および有機化学の単位を取得していることが望ましい. (2)固体の結晶構造に関する基礎的知識を持っていることが望ましい. (3)電気化学に関する基礎的知識を持っていることが望ましい. (4)仕事やエネルギーの物理に関する基礎的知識を持っていることが望ましい.
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
L 無機固体結晶の構造を記述できる.
L 回折現象を利用した構造の決定方法および固体組成の決定方法について説明できる.
L 固体の光学的,電気的,および磁気的性質についてその概要を説明できる.
L 固体のバンド構造を説明できる.
M,P,R,S 電気,光学,誘電,および磁気デバイスの原理と概要を説明できる.
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 30 60 10 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 30 60 10 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 10 20 5 0 0 0 0 35
思考・推論・創造する力 20 40 5 0 0 0 0 65
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 0 0 0 0 0 0
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 0 0 0
※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 最終試験を行う.出題範囲は講義,演習教材および小テストの内容とする.
クイズ
小テスト
授業の進行に合わせ,小テストを2回行う.出題範囲は講義および演習教材の内容とする.
レポート 課題に沿った内容について調査を行い,他者が理解でき,間違いが無く,求められる形式に沿った文書と してまとめる事ができているかを評価する.
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
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
-固体の結晶構造およびその決定方法を説明することができる . -固体組成の決定方法を説明することができる. -固体のバンド構造を説明することができる. -固体の電気的,光学的,磁気的性質について説明することが できる. -固体を応用した電気・光学デバイスについて説明することが できる. -固体の結晶構造およびその決定方法に関する基礎的な知識を 有する. -固体の組成の決定方法に関する基礎的な知識を有する. -固体のバンド構造に関する知識を有する. -固体の電気的,光学的,磁気的性質について,基礎的な知識 を有する. -固体を応用した電気・光学デバイスについて基礎的な知識を 有する.
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
開講にあたって(無機固体とその応用) 結晶構造(結晶模型の作製) 講義 配布資料の説明 演習 シラバス,配布教材の復習 ダイヤモンドの構造や他各結晶構 造について復習 120
結晶構造(概論,代表的な結晶構造,結晶模型の作製 ・演習) 講義 配布資料の説明 演習 代表的な結晶構造について学習 立方格子および六方格子を理解 120
結晶構造(回折現象と構造決定) 講義 配布資料の説明 演習 結晶における回折現象および構造 決定手法について学習 120
結晶構造(結晶構造演習,結晶欠陥) 講義 配布資料の説明 演習 回折現象とは何かを復習 面間隔の求め方を復習 120
結晶構造(演習) 講義 配布資料の説明 演習 演習問題 小テストの準備 120
小テスト1 振り返り 量子論の基礎(シュレディンガーの方程式) 理解度確認・自己点検 講義 配布資料の解説 演習 理解度確認テストの実施・解説, 振り返り 固体の量子論的扱いについて学習 120
量子論の基礎(シュレディンガーの方程式,1次元箱 ポテンシャル) 講義 配布資料の説明 演習 固体の量子論的扱いについて学習 120
量子論の基礎(エネルギー準位,電子遷移) 講義 配布資料の説明 演習 物質の電子構造と電子遷移に伴う 発光・光吸収について学習 120
量子論の基礎(分析手法,演習) 量子論の基礎(演習) 講義 配布資料の説明 演習 化学組成の分析手法について学習 演習問題 小テストの準備 120
10 小テスト2 振り返り バンド構造と電子物性(導体,半導体,絶縁体) 理解度確認・自己点検 講義 配布資料の解説 演習 理解度確認テストの実施・解説, 振り返り バンド構造の観点から導体,半導 体,誘電体について学習 120
11 バンド構造と電子物性(固体中の電子の運動) 講義 配布資料の解説 演習 バンド構造の観点から固体中の電 子の振る舞いについて学習 120
12 磁性体と誘電体(現象,分析手法) 講義 配布資料の解説 演習 磁性体・誘電体の基礎についての 復習 現象,分析手法について学習 120
13 固体デバイス(金属,半導体) 講義 配布資料の解説 演習 様々な例を挙げながら固体デバイ スについて学習 120
14 固体デバイス(LED,太陽電池,レーザー) 総合演習 講義 配布資料の解説 演習 自己点検 様々な例を挙げながら固体デバイ スについて学習 演習問題 期末試験の準備 120
15 期末試験 振り返り 試験 自己点検 試験の復習 120