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科目の基本情報

開講年度 2017 年度
開講区分 工学部電気電子工学科 ・専門教育
受講対象学生 学部(学士課程) : 1年次
電気電子工学科
選択・必修 必修
学科必修
授業科目名 電気電子工学入門実験
でんきでんしこうがくにゅうもんじっけん
Elementary Electrical and Electronic Engineering Laboratory
単位数 1 単位
他学部・他研究科からの受講
市民開放授業 市民開放授業ではない
開講学期

後期

開講時間 木曜日 3, 4時限
開講場所 工学部管理棟北,工学実験棟

担当教員 石田 宗秋(工学部電気電子工学科)
山村 直紀(工学部電気電子工学科)

ISHIDA Muneaki
YAMAMURA Naoki

学習の目的と方法

授業の概要 (1)聴覚を利用して電磁気現象を体感させ,フィルタ回路の特性を数学モデルにより設計し,音の加工ができることを体得させる。フィルタの周波数特性を,発振器とオシロスコープ(あるいは電圧計)で測定させ,計算結果と比較させる。
(2)トランジスタ増幅器を製作し,適切なバイアスの必要性や線形化手法による増幅度の計算法(公式として使用)を体感させる。バイアス点が不適切であると,音がひずんだり小さくなることを聴覚により確認,ひずみは発振器とオシロスコープで確認させる。増幅度も発振器とオシロスコープ(あるいは電圧計)で実測させモデルの有効性を確認させる。
(3) LEGO Mindstormsを用いた移動ロボットを,予め与えられた動作を組み合わせることによって,プログラミングの基礎を学ぶ
学習の目的 (1)電気電子工学に対する動機付け、電磁力の効果を視聴覚的に体験的に理解,電気回路特性の理論的理解とその効果の視聴覚的体験(電気回路論,電磁気学への導入)
(2)トランジスタの特性の理解と利用法の体得,トランジスタバイアス回路の重要性を視聴覚的体験(2年前期の電子回路工学Ⅰへの導入)
(3)プログラミングの基礎を学ぶことにより論理的な思考を身につける。
学習の到達目標 感覚(聴覚,視覚)を利用した,電気電子工学に関わる直感的で簡単な体験実験により,背景にある物理現象を把握させ,それと並行して物理現象と数学との関連(数学モデル)を認識させる。数学的手続きは,他の講義で行われており,それとの関連も認識させる。最後に,数学モデルにより導出された結果を実験により確認させ,背景にある数学モデルの有効性・重要性を(できれば感動を与えて)認識させる。ここで使用する理論式は,引き続き行われる専門科目の結果を利用するのみで,専門科目の重要性を認識させる。

★学習・教育目標:「基礎知識と専門知識」,「コミュニケーション能力」,「自主的継続的学習能力」,「制約下での仕事の推進・統括」に関する能力を向上させる。
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標
○ JABEE 関連項目
学習・教育目標との関連(達成度点検シートの重み):基礎知識と専門知識(0.2),コミニケーション能力(0.3),自主的継続的学習能力(0.2),制約下での仕事の推進・統括(0.3)

○ 全学の教育目標
感じる力
  • ○感性
  •  共感
  •  倫理観
  • ○モチベーション
  •  主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  • ○幅広い教養
  •  専門知識・技術
  •  論理的思考力
  •  課題探求力
  •  問題解決力
  •  批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  • ○討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  • ○感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

この授業を受講する中で,感覚(視覚,聴覚等)から得られる物理現象から,その背景にある物理法則を認識し,問題発見能力や考える力(思考力)を身につけましょう。また,プログラミングは論理的に物事を考えることに役立ちます。本学習により,物理現象やそれを論理的に理解する道具としての数学の魅力を発見し,引き続いて学ぶ専門科目を意欲をもって楽しんでかつ効率的に学習する能力を見につけ,卒業後に社会に出たときの生きる力を身につけましょう。

授業の方法 講義 実験

授業の特徴 グループ学習の要素を加えた授業

教科書 特に指定しない
参考書 特になし
成績評価方法と基準 全出席が原則。
実験レポーにより評価する。100点満点で60点以上を合格とする。
オフィスアワー
受講要件 高校の電気・磁気はよく復習しておくこと。
予め履修が望ましい科目 1年生なので、予め履修する科目はないが、同時に開講されている「基礎電気回路Ⅰ及び演習」はよく理解するように復習すること。また、実験に関係する「スピーカ」「コンデンサ」「抵抗器」「トランジスタ」に関する市販の入門書で勉強しておくのが望ましい。
発展科目 基礎電気回路Ⅱ及び演習、電子回路工学Ⅰ、電気電子計測、電気電子計測実験
授業改善への工夫
その他

授業計画

キーワード 導入実験,体験と理論,視覚・聴覚を利用した実験
Key Word(s) Introduction experiments, Experience and theory, Experiments with Visual and auditory
学習内容  ・第1回:実験講義:全体説明と班割り。
以降基本4名で1グループを作り,4週を基本として,3テーマをローテーションで実験・実習を行う。

(1)フィルタ回路
 ・市販スピーカを用いた実験装置による音楽再生実験と信号波形観測
・フィルタの設計(定数算定)と製作(ブレッドボード使用)
・フィルタの製作のつづきと正弦波信号による周波数特性の測定実験
・フィルタ周波数特性の理論計算と実験結果との比較,発振器・パワーアンプ・市販スピーカの構成によるフィルタ効果の音による確認実験
・音楽ソース・パワーアンプ・市販スピーカの構成によるフィルタの効果の確認実験,実験のポイントの再確認

(2)トランジスタアンプ
 ・実験講義:トランジスタの特性及び増幅器に関する基礎講義と実験内容説明
・トランジスタ回路(バイアス抵抗ナシ)製作,発振器出力波形入力時の出力電圧波形の確認,スピーカによる音体験(波形ひずみの影響の確認)
・トランジスタ回路(バイアス抵抗あり)の動作確認(バイアス抵抗を変えて,波形の変化・改善を観測)(グループ単位),さらにパワーアンプとスピーカに接続し,音の変化も体験
・トランジスタ回路(バイアス抵抗あり)の電圧利得の計算と実験結果との比較

(3)移動ロボット
 ・基本動作1(移動(前後,左右),停止)のプログラミング
 ・基本動作2(センサ(色)による判断)のプログラミング
 ・応用動作1(コース上の色に沿って移動,停止)を行うプログラムの作成
 ・応用動作2(コース上の迷路を抜け,ゴールで停止する)を行うプログラムの作成
学習課題(予習・復習) 予習・復習事項は各テーマによって異なりますので,テーマ毎に別途指示します。
ナンバリングコード(試行) EN-ELEC-1

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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