理工・生命科学部教養科目KLAC Course
BSP100LC(初年次教育、学部導入教育及びリテラシー教育 / Basic study practice 100)化学基礎IBasic Chemistry I
落合 剛Tsuyoshi OCHIAI
授業コードなどClass code etc
学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工・生命科学部教養科目KLAC Course |
添付ファイル名 Attached documents |
先生は、こんな人です。詳細は講義で! |
年度Year | 2023 |
授業コードClass code | H3328 |
旧授業コードPrevious Class code | |
旧科目名Previous Class title | |
開講時期Term | 春学期授業/Spring |
曜日・時限Day/Period | 月3/Mon.3 |
科目種別Class Type | |
キャンパスCampus | 小金井 |
教室名称Classroom name | 小東館-E101 |
配当年次Grade | 1年 |
単位数Credit(s) | |
備考(履修条件等)Notes | |
他学部公開科目Open Program | |
他学部公開(履修条件等)Open Program (Notes) | |
グローバル・オープン科目Global Open Program | |
成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
成績優秀者の他学部科目履修(履修条件等)Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
SDGsCPSDGs CP | |
アーバンデザインCPUrban Design CP | |
ダイバーシティCPDiversity CP | |
未来教室CPLearning for the Future CP | |
カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
千代田コンソ単位互換提供(他大学向け)Chiyoda Campus Consortium | |
カテゴリー<理工・生命科学部教養科目>Category | 理系教養科目(理科系) |
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Outline (in English)
【Course outline】
In this class, you will learn "how chemistry influence our daily lives" based on principles and methods of chemistry. You acquire the scientific thinking and problem solving skills.
【Learning Objectives】
1. Basic knowledge of chemistry, especially units and physical quantities, and how to handle and calculate them.
2. How to find and use scientifically reliable information such as papers.
3. Ability to understand familiar phenomena from a scientific perspective, think about them, and explain them in one's own words.
4. Ability to logically consider and propose solutions to various problems related to science and the environment.
【Learning activities outside of classroom】
The standard study time outside of class time for preparation and review for this class is 4 hours. The content of this class is designed so that even if you were not good at chemistry in high school (or even if you have not taken chemistry at all), you do not need to have a solid understanding of chemistry up to high school. You will be given two or three exercises, all of which require you to think for yourself and explain in your own words. It is not enough to do a little research on the Internet, so please take the time to examine the information, construct your logic, and prepare highly original answers.
【Grading Criteria/Policy】
Your overall grade in the class will be decided based on the following:
Term-end examination: 40%, Short reports: 30%, in class contribution: 30%
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的(何を学ぶか)Outline and objectives
「化学が日常生活にどう結びついているか」について、自然科学全体を俯瞰しながら深く学ぶ。また、それを通して、科学的な視点・考え方から問題解決能力までを幅広く身に付けることを目的とする。
到達目標Goal
1.化学の基礎知識、とくに単位や物理量とそれらの扱い方・計算法
2.論文など、科学的に信頼できる情報の見つけ方とその活用法
3.身近な現象を科学的視点でとらえ、考え、自分の言葉で説明する能力
4.科学や環境に関する諸問題について論理的に考察し、解決策を提案する能力
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか(該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連)Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、以下に関連している。理工学部:「DP2」と「DP4」。
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)(学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. )
教科書のテーマをふまえた実験を中心に、動画、powerpointスライド、参考になるwebサイトの紹介など、さまざまなツールを活用して講義を進める。随時、質疑応答やグループディスカッションなどをおりまぜ、リアルタイム双方向の講義を展開する。毎回の講義終了後、学習支援システムの「教材」に、講義中に演示した実験の動画や参考になるwebサイトのリンクをアップロードし、復習できるようにする。また「授業内掲示板」では、講義時間内に終了しなかった質疑応答なども行い、学習支援システムでも双方向に講義内容を深めていく。2~3回、演習課題を出題し、電子メールで答案を提出してもらう。提出された答案には、それぞれ電子メールでコメントを返信し、する。優秀な答案は講義内で発表してもらい、学習支援システムにもアップロードして、受講者全員で共有する。春学期の授業は、対面+Zoomのハイフレックス形式で行う予定である。健康上の理由などで講義室で受講できない学生はもちろん、対面で受講している学生にも、Zoomに入室してもらい、チャット機能で随時質問を受け付ける(「気軽に質問できるうえ飛沫も飛ばず安心」という感想があったため、対面講義再開後もZoomを併用している)。また、教員が出張等で講義室に行けなかったり、講義室ではできない大がかりな実験を演示したりする場合は、対面ではなく完全にオンラインでの授業とする(2022年度は、教員が国際学会開催地のチリから、時差も考慮してリアルタイムオンライン授業を実施したことがあった)。下記の【授業計画】には、現時点で予定している授業形態を記載してある。詳細は毎回の講義前に学習支援システムで伝達する。
アクティブラーニング(グループディスカッション、ディベート等)の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク(学外での実習等)の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching:対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1[対面/face to face]:イントロダクション
【実験:空はなぜ青い?】身近な現象を科学的な視点で考える
2[対面/face to face]:教科書第1章
空気①
【実験:空気とその動き】分子レベルで見た日々の呼吸
3[対面/face to face]:教科書第1章
空気②
【実験:風船からわかること①】空気の成分と濃度、空気汚染の原因物質
4[対面/face to face]:教科書第1章
空気③
【実験:風船からわかること②】空気に関する計算、空気まとめ
5[対面/face to face]:教科書第2章
オゾン層の保護①
【実験:オゾン層をつくってみる】大気圏の構造とオゾン層の正体
6[対面/face to face]:教科書第2章
オゾン層の保護②
【実験:紫外線のエネルギー】紫外線による酸素とオゾンの化学反応
7[対面/face to face]:教科書第2章
オゾン層の保護③
【実験:さまざまな光】紫外線、可視光線、赤外線・・・
8[オンライン/online]:教科書第2章
オゾン層の保護④
【実験:光とは何か】光は波?粒子?
9[オンライン/online]:教科書第2章
オゾン層の保護⑤
【実験:原子と周期表】原子とその性質、オゾン層の保護まとめ
10[オンライン/online]:教科書第3章
全地球的気候変動①
【実験:フーリエ解析】地球温暖化とその研究の歴史
11[対面/face to face]:教科書第3章
全地球的気候変動②
【実験:情報のとらえかた】地球温暖化をめぐる政治や社会の動き
12[対面/face to face]:教科書第3章
全地球的気候変動③
【実験:新しいエネルギー】地球温暖化と私たちの未来
13[オンライン/online]:教科書第3章
全地球的気候変動④
【グループディスカッション】地球温暖化と私たちの未来
14[対面/face to face]:演習問題、まとめ
科学的に信頼できる情報の収集方法、具体的な問題の考え方・解き方
授業時間外の学習(準備学習・復習・宿題等)Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】高校までの授業で化学が苦手だったとしても(あるいは化学を全く履修してこなかったとしても)問題ないように内容を工夫しているので、高校までの化学をしっかり理解していなくてもよい。そのかわり、インターネットを駆使して必要な情報を集める、Powerpoint等で答案を作成して電子メールで提出する、といったPCの基本的な使用方法に慣れておくこと。2~3回、演習課題を出題するが、いずれも、自分で考え、自分の言葉で説明しなければならない問題ばかりである。少しインターネットで調べたりする程度では不十分なので、時間をかけて情報を吟味し、論理を構築して、オリジナリティの高い答案を作成してほしい。
テキスト(教科書)Textbooks
『実感する化学(上巻・地球感動編)』アメリカ化学会 著、廣瀬千秋訳著、エヌ・ティー・エス(2015 年発刊)、本体3,500円+税
http://www.nts-book.co.jp/item/detail/summary/kagaku/20151201_158.html
※この書籍の構成にそって授業を行うが、内容を一字一句ていねいにおいかけたり、演習問題をひとつひとつ解いたりはしない。したがって、この書籍がないと毎回の講義についていけない、というわけではない。しかし、講義内容をじゅうぶんに理解し、課題について深く考察するためには、この書籍の通読が近道となる場合が多いため、この書籍を「参考書」ではなく「教科書」とした。なお【授業計画】に記した通り、春学期は第1~3章を使用する。秋学期の「化学基礎Ⅱ」で、残りの第4~6章を使用する。春秋を通じての履修をおすすめする。
参考書References
講義や学習支援システム上で随時紹介する。専門書、一般書、科学論文、webページやYouTube動画など、講義内容に関連する話題を幅広く紹介する予定。
成績評価の方法と基準Grading criteria
●上記の到達目標に記載した4つの項目の習得度を、いくつかの演習課題および期末試験問題から評価する。出題するのは、いずれも、いわゆる「正解」など存在せず、少しインターネットで調べたり、「過去問」を入手したところで、簡単に高評価が得られない問題になっている。高校までの勉強は、ひとつの問題にひとつの正解があって、そのパターンを覚えてしまえば点が取れるが、大学では、与えられた問はきっかけにすぎず、それに答えたうえで、さらにどこまで自分の世界をひろげられるか、「自発的な学び」が重要になる。大学院や社会人になると、問すら与えられず、まず世の中のどこに問題があるか自分で探す。多くの環境問題がそうであるように、そんな問題にまだ「正解」などないので、より多くの人が納得できる答を、できれば複数、提案できる能力が求められる。つまり、みなさんのこれからの人生では、「覚えること」よりも「考え、説明すること」の方が圧倒的に多くなる。そういうわけでこの講義では「自分で考え、自分の言葉で説明できているか」が評価基準になる。
●目標1については、講義や教科書の内容をもとに計算を中心とした問題を出題して評価する。目標2および3については、講義中に実際の科学論文などを参考資料として説明し、それをふまえた考察中心の問題を出題する。目標4については、科学や地球環境をめぐる時事問題に目を向け、様々な視点から新しい提案を構築する能力を問う問題を出題する。試験問題は、これらの項目すべてにわたる総合的な問題を出題する予定である。したがって、これらの演習課題や試験問題の解き方が、成績評価の主な対象となる。なお、演習課題に対し優秀な答案を提出した者については、講義中に発表してもらうことがあり、その発表姿勢も評価対象となる。さらに平常点として、模範解答の発表や講義の解説に対し、秀逸な質問・コメントを発したかどうかなども評価対象とする。配点としては、期末試験(あるいは試験相当課題)が40%、演習課題の合計が30%、その他平常点が30%程度である。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
●2022年度は3年ぶりの対面授業となったが、まだまだコロナ禍は続いており、感染拡大の影響をうけて講義室に来られない受講生も多かった。そこで、2021年度までの完全オンライン授業のノウハウを活かし、授業支援アシスタントの学生の力も借りて、対面+Zoomのハイフレックス形式とした。様々な事情で講義室で受講できない学生はもちろん、対面で受講している学生にも、Zoomに入室してもらい、チャット機能で随時質問や感想を受け付けた。その結果、アンケートでは「自分の体調に合わせて受けられるのが良かった」「自分の意見を気軽に言える環境があり、新鮮で楽しめた」という感想があった。
●上記と関連し、対面授業となったことによって、実験演示の効果が向上した。身近な道具や材料を用意して(時には学生自身に持ってきてもらって)講義室で実験することで、五感を使った科学の理解につながったようである。「対面だと実験の結果がとても良く見えるのでより楽しく授業に参加できました。身近にあるのに、当たり前だと思って生活していたことにも化学が深く関係していることを体感出来ました」という感想があった。
●【授業の概要と目的(何を学ぶか)】や【到達目標】に書いた通り、科学を通じて、考える力を身に付けてもらいたいと考えているため、難易度や自由度の高い課題を用意した。そのぶん、受講生ひとりひとりに対し、課題への取り組み方や考え方について丁寧にアドバイスやコメントを送り、着実に力がつくようフォローした。アンケートでは、課題に関する感想が最も多く、そのすべてが、以下の通りポジティブなものだった。思いが伝わり、うれしく思っている。「課題が大変であったが、生徒の自主性を尊重したやり方で、苦痛ではなかった」「テーマをもとに方針を決めたり、友達と協力して目標を達成する力が養われた」「先生のアドバイスをもとに進めていくことができるので、どんどんクオリティの高いものになっていくことが嬉しかった」「回数を重ねていくうちに自分で興味・関心を広げて深堀りしていく過程が面白く、楽しい!と思えるようになった」
●「化学が苦手で機械工学科に入った」という学生が多いようなので、化学が苦手な学生にもイメージしやすいよう、化学式などをなるべく使わず、「化学が日常生活にどう結びついているか」を、わかりやすく伝える工夫をしている。しかし、これは昨年度の受講生からではないが、「化学が得意で、シュレーディンガー方程式などを詳しく学びたくてこの講義を受講したが、期待外れだった」という感想をもらったこともあった。学生の求めるものに幅があるのは悩ましいところだが、課題の自由度を高く設定することで、学生それぞれの興味関心を活かし、得意分野を存分に発揮できるようにして対応していく。
●学生が科学を身近に感じ、楽しさや重要性を実感するためには、教える側も積極的に情報を受発信し科学を楽しむ気持ちが重要と考えている。そこで、科学に関連する最近のニュースや話題のテクノロジー、エンターテインメントなども雑談として織り交ぜたり、授業支援アシスタントの上級生に、専門科目との関連性や学生生活・研究室生活について話してもらったりした。その結果、アンケートでは「高校で化学をきちんと勉強していない自分でも分かりやすく、ユーモアや遊び心を交えて授業をしてくださったのでよい時間を過ごせたと思います」「教授の授業に対する積極的な姿勢のおかげで、授業の雰囲気は非常に良かった」「化学の知識だけでなく、これからの大学生活、さらには社会に出た時にも役立つような事をたくさん学べました」といった声が多数よせられ、手ごたえを感じた。また、完全オンライン授業をしていた頃の受講生の「LINEオープンチャットなどの気軽に発言できるスペースがあるともっと討論できるかもしれない」「今年度で履修を終えてしまうのが寂しい授業 No.1」「”化学基礎”を失った喪失感がものすごい」という声をふまえて立ち上げたLINEオープンチャットを現在も運用している。自由参加とし、講義の内容や成績評価とは全く関係なく、講義終了後もゆるくつながって交流できる場として残している。将来的に、化学基礎の受講生が何世代にもわたってつながり、ちょっとしたことから人生相談まで、自由に交流できる場となってほしいと思っている。今後もコロナ禍が続くと予想されるが、学ぶべきもの、教えるべきものをしっかり持って、工夫を続けていく。
●「授業リフレクションのための学生による授業参観」を利用し、他学部の学生に授業の良かった点や改善点をフィードバックしてもらった。「休憩のタイミングもちょうど良かったと思います。(中略)休憩が入ることでリフレッシュでき、講義の理解度も高まると思いました」「授業開始時点から10分ほど前回の授業のまとめや感想を短文で募集し、それらに簡単にコメントを返してから授業を始めることは、(中略)授業振り返りの機会を与え記憶の定着を促すというように二重の意義があり、とても良い取り組みだった」「改善案:重要な内容は強調する,対面・ZOOMにかかわらず学生を見て話す」など、教員と受講生以外の視点をもらえたことで、自分の授業を客観的にとらえることができた。また「社会学部では学ぶ機会の少ない自然科学の講義を受講させていただいたことはとてもありがたかったです。(中略)講義中に単位換算や単純計算などを検索エンジンを使って行うところは、「こんなふうに楽をしてもいいのか」と目から鱗でした。細かい公式や定理などを正確に覚えていなくても、その存在さえ知っていれば検索して利用することができるので、私が計算で扱える化学現象の範囲が広がりましたし、また新しい公式や定理などを学習するハードルが下がったようにも感じました」という感想ももらえた。他学部の学生にも良い影響を与えられたことをうれしく思った。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
インターネットを駆使して情報を集めたり、電子メールで課題の答案を提出することがあるので、PC等を準備し、使用に慣れておくこと。とくに、学習支援システムは、講義スライドや課題の模範解答をアップロードしたり、講義に関する重要な連絡を発信したりするので、必ず登録し、使用に慣れておくこと。また、2023年度もコロナ禍が続くと予想されるので、オンライン講義にも対応できるよう、Zoomをはじめとした各種ツールの準備をしておくこと(必要に応じて携帯電話会社のデータ通信容量の支援なども活用し、通信環境を整備しておくと良い)。さらに、LINEオープンチャットでは、学生同士の自由な交流を主な目的として、雑談を随時展開している。参加が必須ではないが、興味があれば、LINEオープンチャットも使用できるようにしておくと良い(参加方法は講義内で説明する)。
その他の重要事項Others
●X,Yクラスに対し、それぞれ3,4限で同じ講義を行う。3限が必修科目と重なっている場合、クラス変更申請によって、4限を履修できる。詳細は、学部ホームページの「履修関連情報」を参照。
●春学期と秋学期で教科書を半分ずつ進める。春学期・秋学期合わせての履修を推奨する。
●教員は、神奈川県の公的研究機関に勤める研究者である。その実務経験をふまえ、科学の最先端で何が研究されているのか、そもそも研究とは何か、といった話も交える。いずれ取り組む卒業研究(人によっては、さらにその先の研究者人生)が充実したものになるよう、研究の楽しさや重要性を伝えていく。アンケートでも「化学の知識だけでなく先生が普段研究者として何をしてるか等の興味深いお話も聞けてとても楽しかった」「科学技術を使う側の姿勢が大切だと痛感しました。愛のある使い方をしなければなと思いました。法政大学にいるので、法学や心理学、技術者倫理の授業も取ってみたいです」といった声があり、自分の実務経験が学生たちの「幅」をひろげるのに役立ったことを実感している。詳細な仕事の内容や研究に対する哲学については、2021年11月に出演した下記YouTube番組を参照(23:30頃に登場)。
https://www.youtube.com/watch?v=U5LCwhSjFSM