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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 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B
Mechanical Engineering Major Lab/ Exercises B
3 E032-01 2022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.切削工学 2.生産工学 3.制御工学 4.内燃機関 本科目では,①機械加工学実験,②生産システム実験,③制御工学実験,④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考察する. <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. <制御工学実験>制御工学の修得を目的とする.実験装置はメカトロニクスの基本モデルをユニット化したもので,①コンピ ュータで機械を動作・制御する方法,②機構の運動による制御理論の確認に関する実験を行う. <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. 【注意】上記の4つの実験テーマについて,受講生を4つの班にわけてローテーションで受講する.班割や各実験テーマの受 講日程等はガイダンス時に指示する.各実験テーマの予習課題については,eシラバス等を確認すること.専門実験専用ノー トを用意し持参すること.
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:指定なし
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,P 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,P 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,P 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,P 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,P 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,P 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 <ガイダンス> 実験の運営方法,レポート作成方法,安全指針につい て理解する. 講義・質疑応答 (予習)ガイダンス資料の確認 (復習)実験の運営方法,レポー ト作成方法,安全指針の確認 100 100
第2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. 実験・演習 ①実験背景および実験内容の 説明 ②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データ整理法及び考察のポ イントの説明 (予習) 第1週目のガイダンスの際に説明 する予習課題を行い提出する. (復習) 実験結果を整理し,レポートにま とめる. 120
第3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. 実験・演習 ①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データ整理法及び考察のポ イントの説明 ③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(質疑応答) (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 ートの形にまとめて提出する. (復習)返却された第1週目のレポ ートの内容を再確認の上修正箇所 を把握する.さらに,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4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い ,提出する. 120
第5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6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7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8週 <工場見学・企業研究> 企業におけるものづくりについて理解し,関連する専 門科目の背景や理論とのかかわりについて学ぶ. 講義・質疑応答 (予習)指定した企業のホームペ ージを閲覧し,製造・販売してい る製品を理解する.   (復習)企業におけるものづくり と工学とのかかわりについてレポ ートにまとめる. 100 100
第9週 <制御工学実験>「機構の運動による制御理論の確認 (1)」 自動制御の基本であるアナログ制御システムの構成, 及び直流サーボモータの速度制御(一次遅れ系の過渡 応答・周波数応答)についてに学習する. 実験・演習 ①実験背景,実験内容に関連 する制御工学の説明 ②速度制御について,一次遅 れ系の過渡応答特性,周波数 応答特性の実験実施 (予習) 実験テキストを熟読し,予習課題 を通じて,本実験内容に関連する 制御工学について学習する. (復習) 実験結果を整理し,図表にまとめ る. 120       120
第10週 <制御工学実験>「機構の運動による制御理論の確認 (2)」 位置決め制御系を構成して,二次遅れ系の過渡応答特 性の評価,外乱(固体摩擦)による定常位置偏差を抑 制する方法(積分補償),及び制御系の安定性を判別 する方法について学習する. 実験・演習 ①実験内容の理論的背景の説 明 ②位置決め制御系における過 渡応答特性,積分補償,制御 系の安定判別,台形波入力を 用いた位置決めの各実験の実 施 (予習) 位置決め制御系について,実施す る実験内容の理論的背景について 学習する. (復習) 実験データを整理し,最終提出レ ポートを作成する. 90       120
第11週 <制御工学実験> 実験レポート(草稿)の検閲と修正を行い,最終レポ ートとして完成させる.さらに,周波数特性に関する 実験から得たボード線図を使った演習を行う. 実験・演習 ①課題内容の説明 ②実験レポート(草稿)の確 認とディスカッション ③実験レポート(草稿)の修 正 ④周波数応答特性の実験結果 (ボード線図)に関する演習 (予習) 実験レポート(草稿)を作成する . (復習) 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     120
第12週 <内燃機関の特性実験> 内燃機関の性能試験実験を行 い実験データ整理を行う.または実験データ考察に必 要な知識の講義を行う.実際の運営は初回に確定する 実験・演習・講義 予習課題をまとめ初回に提出する 実験結果をまとめてレポート提出 する 120
第13週 <内燃機関の特性実験> 内燃機関の性能試験実験を行 い実験データ整理を行う.または実験データ考察に必 要な知識の講義を行う.実際の運営は初回に確定する 実験・演習・講義 実験結果+考察をまとめてレポー ト提出する 120
第14週 <内燃機関の特性実験> 実験に関する概要、結果、考 察を発表し議論により考察を深める 演習・発表 最終レポートを提出する 120
第15週 <自己点検授業> 各実験テーマの内容について振り返りを行う. 講義・質疑応答 各実験テーマの復習 100