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自然科学総合実験

前期 木曜日 3講時 学生実験室 / 前期 木曜日 4講時 学生実験室. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員(所属)/Instructor (Position): 中村 達、冨田 知志、田嶋 玄一、他 所属:高度教養教育・学生支援機構. 対象学部/Object: 医保(放検)歯. 開講期/Term: 1セメスター. 科目群/Categories: 全学教育科目基盤科目-融合型理科実験. 履修年度: 2024. 科目ナンバリング/Course Numbering: ZFT-ISE101J. 使用言語/Language Used in Course: 日本語.

主要授業科目/Essential Subjects

各学部の履修内規または学生便覧を参照。

授業題目/Class Subject

自然科学総合実験
Introductory Science Experiments

授業の目的と概要/Object and Summary of Class

自然科学は、人類が求めている真理の探究を科学的に行い、得られた英知を様々な分野に還元・応用し、人類に貢献する。この自然科学の探究プロセスにおいては、解決すべき課題に気づき、それに解答を与えるための仮説の提起が必要であるが、この仮説を検証したり、あるいは反証するために「実験」が重要な役割を果たす。またこの一連のプロセスおよびその結果と意義(意味)をまとめて著し、公表することによって新たな知の財産とすることができる。
 自然科学総合実験(物理・化学・生物・地学の基礎事項を含む融合型実験)では、学生一人一人が自ら実験や観察を行って自然の法則やしくみを理解するとともに、それを「自分の言葉でまとめる」ことを学ぶ。これにより自然科学の学習や研究に向けての取り組み姿勢を確立する。

Natural sciences seek the truth for humanity, feedback and apply the obtained wisdom to society, and contribute to the progress of humankind. In the natural science processes, it is vital for us to notice an issue to be solved and make a hypothesis to find a solution to the issue. Experiments play important roles in confirming or disproving the hypothesis. Moreover, treasures belonging to all humankind are constructed by disclosing and publishing continuously the scientific processes and experimental results followed by discussion. Introductory Science Experiments is a laboratory experiment class consisting of interdisciplinary subjects with basic physics, chemistry, biology, and earth sciences. This class will help students to understand the law and mechanism of nature by carrying out measurements and observation by themselves. Moreover, it will help students to study how to verbalize the obtained results. In this way, students will be able to have a positive attitude towards study and research in natural sciences.

学修の到達目標/Goal of Study

1. 論理的思考能力を育成する(科学的な考え方の流れに従って考えることができるようになる)。
2. 継続的に新しいことに興味を持ち,挑戦する意欲と能力を養う(新しい研究テーマに興味を持ち、実験できるようになる)。
3. 科学的な文書を書く能力を育成する(科学的な文章(実験レポート)が書けるようになる)。

Students will carry out experiments by themselves and think the obtained results logically. The class consists of five themed courses entitled “Life”,“Earth and Environment”, “Energy”, “Materials”, and “Science and Culture” having interdiciplinary subjects with basic physics, chemistry, biology and earth sciences. “Energy”course will not be conducted in this semester. Through these laboratory experiments, students will be able to obtain abilities as follows:
1: Scientific logical thinking,
2: Motivation to challenge nobel interdisciplinary science fields,
3: Scientific writing.

授業内容・方法と進度予定/Contents and Progress Schedule of the Class

第1回 ガイダンス:「自然科学総合実験の受講のしかた」と「自然科学総合実験のレポートの書き方」
第2回から第13回までは、以下の 6つ の実験課題を受講する。

いずれの実験課題も,各課題とも2週間をかけて、試行錯誤して実験とレポート作成に取り組む。
第1週(表回)に対面実験を行い第2週(裏回)にデータのまとめ方や解釈などについて講義やディスカッションを通して考えるという実験課題が多いが,表回で実験の背景を学んで実験計画を立て,裏回で対面実験を行う実験課題もある。

第14,15週はレポート執筆と質問に当てる。

・[地球科学・環境科学]に関するテーマ:1 課題
   内容:・環境放射線
・[物質]に関するテーマ:2 課題
   内容:・導電性高分子の合成
      ・簡単な有機化合物の合成
・[科学と文化]に関するテーマ:1 課題
   内容:・弦の振動と音楽
・[生命]に関するテーマ:2 課題
   内容:・DNAによる生物の識別
      ・波の回折による物体の構造の解析

In Week 1, guidance will be given to provide students in-person how to carry out science experiments and how to write scientific reports. After the guidance, students carry out one subject in every two weeks and submit a report by the next experiment. Students may ask questions to teachers and teaching assistants anytime at their lab places. Additionally, students may ask questions to teachers and teaching assistants using Google Classroom and email.

#1 (week 1) In-person guidance will be given to provide students how to carry out science experiments and how to write scientific reports.
Theme: Earth and Environment
#1 (week 2) Environmental radioactivity
#1 (week 3) Environmental radioactivity
Theme: Materials
#2 (week 4) Synthesis and characterization of conductive polymers
#2 (week 5) Synthesis and characterization of conductive polymers
#3 (week 6) Synthesis of organic compounds
#3 (week 7) Synthesis of organic compounds
Theme: Science and Culture
#4 (week 8) Vibrational modes of strings and music
#4 (week 9) Vibrational modes of strings and music
Theme: Life
#5 (week 10) Detection of the differences in genomic DNA sequences from different animals
#5 (week 11) Detection of the differences in genomic DNA sequences from different animals
#6 (week 12) Structural analysis of objects by wave diffraction
#6 (week 13) Structural analysis of objects by wave diffraction
Week 14 and 15: Lab-report writing and Q&A about any experiments.

成績評価方法/Evaluation Method

基礎点(受講およびレポート提出により3点加点)と レポート評価点(5点満点)の合算により評価する。レポート提出の締め切りに遅れた場合は,その遅れに応じて減点する。 研究不正(盗用・捏造・改ざん)があった場合は,厳重に対処する。
Students’ grades will be based on evaluation of both the submission and scores of student's reports on each subject.
Academic cheating and plagiarism are strictly prohibited. Students must avoid "completely copy-and-paste plagiarism" and "word-for-word plagiarism" from the text and/also the report of colleagues. When academic cheating and plagiarism are found, a penalty will be imposed and no credit for the class will be given.

教科書および参考書/Textbook and References

  • 『自然科学総合実験2024』, 東北大学自然科学総合実験テキスト編集委員会編, 共立出版 (2024) 資料種別:教科書

関連URL/URL

http://jikken.ihe.tohoku.ac.jp/

授業時間外学修/Preparation and Review

・毎回の実験の予習は必ず行うこと
・関連する文献や資料の調査を行うと共に、2週間の実験の内容をレポートにまとめること
・Before each experiment, students are strongly encouraged to read corrsponding chapter in the text.
・After each two-week experiment, a student's own scientific report should be prepared by the next experiment.

授業へのパソコン持ち込み【必要/不要】/Students must bring their own computers to class[Yes / No]

・原則としてパソコンを持参すること(使わない回もある).
・Yes, students must bring their own computers to class.

その他/In Addition

・Google Classroomにて,教材管理,レポートの受け渡し,種々の連絡,欠席届の受付などを行なっているので,常に確認すること。
・変更等に関する連絡があるので、大学が発行するメールアドレスおよび関連URL,Google Classroomを常に確認すること。
・実験内容やレポート内容に関する質問は,その場でおこなうか,Google Classroomを通じてそれぞれの実験の担当教員におこなうこと。
・電子版の実験テキストを通じて,解答必須事項が提示されることがあるので,レポート作成時に適宜電子版も閲覧すること。
・レポート作成時にFAQも参考にすること(http://jikken.ihe.tohoku.ac.jp/science/faq/index.html)。随時更新予定。
・A textbook for Introductory Science Experiments will be given to students via Google Classroom.

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