2019 Fiscal Year Research-status Report
材料分析の装置作りにつなげる数学・物理・工学の融合教育教材
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17K00997
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| Research Institution | Ishikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
山田 健二 石川工業高等専門学校, 電子情報工学科, 教授 (50249778)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 教育教材 / 分析装置作り / X線光電子分光法 / ものづくり / 物理現象 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、先端材料分析装置を用いた測定に終わることなく、分析装置作りにつながる教育展開を試みるものである。小学生、中学生、高校生、高専生、そして大学生と広い分野で利用できる教材を各種準備するものである。
令和元年度の計画は、実際の分析機器として励起源とアナライザーを製作した。その設計は前年度に行ったものである。またXPSスペクトルの解析としてＤＬＣ薄膜をスパッタリングしながらＣ１ｓ軌道の波形分離を行い考察した。また電子材料製作の教材として高温超伝導材料の簡便な試作をテーマに行い、教材化するとともに焼結温度をパラメータとして実験による特性変化の違いを見つけることができた。今年度実施予定のビデオ教材や本校独自の「オーダーメイド数学活用大事典システム（OMM)」を用いたシステム構築は昨年度実施済みであったので、ビデオ教材製作を行った。グローバル教育の一環として交流のある台湾国立嘉義大学理工学院電子物理系の学生2名に対して、昨年度はSTEM教材を通じた実験指導を行い、今年度はその大学院学生2名によるIoT技術によるデータ取得の共同教育を本校電子情報工学科5年生および専攻科1年生に実施できた。以上の成果を国内や国外の学会で研究発表した。国際共同教育については全国高専フォーラムにて発表した。また本科学生と台湾の学生との実験演習を通じた取り組み成果を第８回 アジアにおける工学教育国際会議（マレーシア・サバ）や日本工学教育協会年次大会（仙台）にて発表した。励起源や放電電源、そして各種教育教材の展示発表はセミコンジャパン2019のTHE高専＠ＧＡＫＫＯにて実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していた計画を実施することができたので、おおむね順調に進展していると判断できる。励起源およびアナライザーの製作ができたことと、大学生向けの教育教材を台湾の学生に実践できた。実際の分析事例としてＤＬＣ膜のＸＰＳ装置による解析を行うことができた。またビデオ教材やe-ラーニングのシステム構築をできたことも理由の一つである。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和２年度は、研究総括の年となり、これまで製作を進めてきた教育教材の質を向上させるとともに成果をまとめる予定である。電子エネルギーアナライザーはICF152フランジの大きさであり、小型化が望まれる。小型化によって多くの真空装置に取り付けて、実験手法の拡大が期待できるからである。アナライザーについては、電子増倍管の他にチャネルプレートも利用し、構造がシンプルな電子エネルギーアナライザーとする予定である。これらの製作費が必要であったため、昨年度の助成金を繰り越して今年度に使用する計画である。新型コロナウイルス感染拡大のために遠隔授業が中心となったが、本校において遠隔によるコンテンツ導入が一斉に進んだことから、教材の配信がしやすい環境となった。ビデオ教材やeラーニングシステムの構築と実践も進める予定である。
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| Causes of Carryover |
電子エネルギーアナライザーの試作を実施したが、小型化には至っていない。そこで次年度にこの小型アナライザーの製作を行う材料費として繰り越しが必要であった。真空フランジ、電子増倍管、磁場シールドカバーの製作、小型電流導入端子の購入を計画している。
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