物理学B（医歯学部対象）
概要
医歯系の１年生を対象とした基本的な物理学（主に振動波動）を扱う講義です。高校で物理を履修した学生と未履修の学生がおよそ半数ずつの構成（合計約６０名）のため、物理の前提知識にとらわれない基本的な考え方を学習することを目標に行いました。主な目的として以下の２つを設定しています。
- 自らの疑問に対して実験・調査を行う上で必要な物理的な考え方について習得する。
- 医療診断・治療技術とその背景にある振動・波動に関する物理法則のつながりを理解する。
講義内容
第1回（探究活動で必要な考え方／フェルミ推定）
授業スライドイントロダクションの後、大ざっぱな見積もりの練習としてフェルミ推定を扱い、実際に推定を行いました。
第2回（探究活動で必要な考え方／統計）
資料：授業スライド統計的な考え方の基礎として、正規分布・中心極限定理等を学びました。実際にキャンパスの道の長さを受講生全員で歩数で測り、ウォーキングメジャーの結果との比較を頻度分布上で行うことで、統計的な不確かさと系統的な不確かさの違いについて学習しました。
第3回（探究活動で必要な考え方／検定）
資料：授業スライド結果の有意差を検証する方法として仮説検定の基本的な考え方を学びました。実践としてパッケージに７色のチョコが入っているマーブルチョコを用いて、色ごとの数に有意差があるかグループごとに実際に数えて検討しました。
| 黄 | 赤 | 緑 | 水色 | 茶色 | ピンク | オレンジ | 全体 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| グループ１ | 15 | 19 | 19 | 22 | 16 | 18 | 18 | 127 |
| グループ２ | 11 | 18 | 20 | 19 | 19 | 22 | 17 | 126 |
| グループ３ | 19 | 19 | 16 | 16 | 24 | 19 | 13 | 126 |
| グループ４ | 15 | 23 | 28 | 10 | 19 | 16 | 15 | 126 |
| グループ５ | 17 | 19 | 20 | 20 | 23 | 11 | 15 | 125 |
| グループ６ | 14 | 23 | 12 | 16 | 28 | 13 | 20 | 126 |
| グループ７ | 12 | 22 | 23 | 26 | 13 | 12 | 17 | 125 |
| グループ８ | 22 | 15 | 20 | 23 | 16 | 14 | 16 | 126 |
| グループ９ | 17 | 22 | 21 | 19 | 11 | 22 | 13 | 125 |
| グループ１０ | 15 | 20 | 18 | 12 | 15 | 17 | 18 | 115 |
| 合計 | 157 | 200 | 197 | 183 | 184 | 164 | 162 | 1247 |
第4回（物理学の基礎／因果律・ピタゴラスイッチ）
授業スライド物理学の入り口ということで、普遍性や因果律決定論について学びました。古典的に考えるとピタゴラスイッチのような初期条件が決まっているものは未来が予測できるはずということで、いくつかのピタゴラスイッチ的からくりの予測をグループで行いました。
第５回（物理学の基礎／振動）
授業スライド単振動について学習しました。実際に天井自由な長さの紐とおもりを用いて振り子をつけることでできるだけ正確に３分測るグループアクティビティを行いました。
第６回（物理学の基礎／音のスペクトル）
授業スライド音波の基本的な特徴について学習しました。特に音波をスペクトルという形で表現することでより明解に情報が得られることを学びました。実際にスマートフォンのアプリを用いて声のスペクトルを観察し、母音ごとのスペクトルの違いを調べたりそれをもとにスペクトル情報からなんと言ってるかを考えるアクティビティを行いました。
第７回（医療技術／超音波エコー）
授業スライド音波を用いた医療技術としてエコーを紹介し、実際にポータブルエコーを用いて臨床検査技師に来ていただいて体験をしました。
第８回（物理学の基礎／音波の技術）
授業スライドこれまで学習した音波の性質をもとに、バイノーラル録音、1/fゆらぎ、音響工学等身近な音の性質について紹介しました。
第９回（物理学の基礎／光の分光）
授業スライド分光器をグループごとに制作し、蛍光灯やLED等の光のスペクトルの観察を行いました。
第１０回（物理学の基礎／視覚）
授業スライド前回の光のスペクトルから発展して、色が実際にどのようにして知覚されるのか、色覚の観点から学習しました。
第１１回（物理学の基礎／回折、フーリエ変換）
授業スライド回折格子を用いて点光源を絵に射影する花火メガネを紹介し、その背景にあるフーリエ変換について学習しました。
第１２回（医療技術／CT,MRI）
授業スライドCTやMRIといった医療診断の仕組みについて学習しました。
第１３回（医療技術／PET）
授業スライド前回の内容を発展して画像再構成の基礎として最尤推定を学習しました。また、実際にPET検査に携わっている大学院生にPET診断について紹介してもらいました。
第１４回（探究活動で必要な考え方／社会における物理）
授業スライド何かの現象をモデル化してわかりやすくみえるようにするという物理的な考え方は身近なところにあふれています。その例として渋滞や動物集団のモデル化、ホテリング問題、最適停止問題等を扱いました。
第１５回（物理学の基礎／社会における物理）
授業スライド最終回ということで基礎物理について扱いました。自己同一性をどう解釈するかから出発して、基本的対称性の破れという基礎物理の最大の関心事の１つを紹介しました。
レポート課題
本授業では、「自らの疑問に対して実験・調査を行う上で必要な物理的な考え方について習得する」という目標達成のために、実験準備→測定→解析→レポートまでの一連の流れを各々が独自に行うレポート課題を合計２回課しました。レポート課題は以下のとおりです。
第１回
- 重力加速度を測定して、文献値と比較する。
第２回(以下の中から１つを選択)
- 音速を測定して文献値と比較する。
- 身の回りのものを使って１オクターブの音域がある楽器を作成し、音程を決める物理量を調べる。
- 水溶液の濃度と屈折率の関係を調べる。
- 自由課題
自由課題では、常日頃の疑問がある生徒が検証方法から検討しレポートを作成しました。内容は以下のとおりです。一部について内容を公開しています。
- 一日の人の身長の変化
- 保温に影響するのは、コップの側面か、底面か、上面か
- 雪見大福はなぜ凍っても柔らかいのか
- よっちゃん酢イカのあたりを見分ける方法
- 人間の反射神経による五感の違い
- フラメンコの最適な練習場所
- 望遠鏡づくり
- 周波数がどの程度違うと人は気づくか