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自然科学はじめの一歩('15)

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主任講師
岸根 順一郎 (放送大学教授)
大森 聡一 (放送大学准教授)
放送メディア
テレビ
放送時間(平成29年度)
第1学期:(金曜)20時45分~21時30分
第2学期:(土曜)8時15分~9時00分

講義概要

本科目は、高等学校の「理科」および「数学」の教科と、本学の「自然と環境コース」が提供する導入科目とをつなぐ役割を期待するものである。自然科学に対する専門的知識を持たない人たちに、物質・エネルギー、生命・生態、宇宙・地球などの自然科学の諸課題における科学的な考え方と、数理・情報学の方法を解説したい。このことによって自然科学の諸分野への興味関心を高め、より具体的な学習への動機付けとなることを期待する。まず、現代の自然観の概要を述べたのち、物質・エネルギー、生命・生態、宇宙・地球、数理・情報などの各領域における学問的なアプローチの仕方を紹介し、最後に、それらの諸科学と社会との関わりを展望したい。
※詳しくはシラバス

開設年度
平成27年度
科目区分
基盤科目(基盤科目)
〔2009年度~2015年度〕基礎科目
〔2008年度以前〕 共通科目(一般科目)
科目コード
1234293
単位数
2単位
単位認定試験
試験日・時限
平成29年度 第1学期:平成29年7月26日(水曜)8時限(17時55分~18時45分)
平成29年度 第2学期:平成30年1月25日(木曜)2時限(10時25分~11時15分)
単位認定試験
平均点
(平成28年度 第1学期)70.9点
(平成28年度 第2学期)67.4点
備考
 
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授業の目標

1. 自然科学への興味関心を呼び覚まし、自然現象に対する具体的なイメージを持てる力を養う。
2. 自然現象や科学技術に関連する事象を主体的に理解し、能動的に働きかける力を養う。
3. 科学諸分野を俯瞰することで、さらに進んで学習したいと思う分野を見定める力を養う。

履修上の留意点

特になし。

シラバス

テーマ 内容 執筆担当講師名
(所属・職名)
放送担当講師名
(所属・職名)
1 自然科学の世界 人類史のタイムスケールとしては極めて短い200年ほどの間に、私たちは自然法則と産業技術を結びつけて科学技術を発展させてきた。しかし素粒子から物質、生命、宇宙に至る自然現象のしくみがおよそ解明し尽くされたものでない以上、科学技術の基盤にもつねに曖昧さがある。この曖昧さと向き合うにためは、自然科学研究という営み自体を対象化して分析することが求められる。本科目では、この点を意識しながら宇宙・地球科学、生命科学、化学、物理学、数学という基礎科学諸分野の見方・考え方をバトンリレーの形で紹介していく。これによって、自然科学の先端研究につながるより具体的で高度な内容への第一歩を踏み出すことが目的である。初回は、自然科学のなりたちについて解説し、各講師から、分野ごとの入門ガイドを提示し、この講義への導入とする。

【キーワード】
自然科学の対象と方法、科学と技術
岸根 順一郎
(放送大学教授)
大森 聡一
(放送大学准教授)
岸根 順一郎
(放送大学教授)
大森 聡一
(放送大学准教授)
二河 成男
(放送大学教授)
隈部 正博
(放送大学教授)
井上 克也
(広島大学教授)
2 宇宙・地球(1)
天文学と宇宙観
自然を理解したいと思う人間の欲求に支えられて積み上げられた観察と認識が、やがて科学として体系化されてきた。人間が最初にふれた「自然」である、生命と大地と天空の現象を取り扱う宇宙・地球分野の研究を3回にわたって紹介する。第1回目は、宇宙・天体分野の話題として、「天動説と地動説」と「望遠鏡による観測と膨張宇宙の発見」をとりあげる。自然の現象を説明しようとして苦闘するさまや、観測や理論の積み重ねから、想像をこえる結果が導き出される過程にふれてみよう。

【キーワード】
天文学、天動説、地動説、天体の運行、膨張宇宙
大森 聡一
(放送大学准教授)
大森 聡一
(放送大学准教授)
3 宇宙・地球(2)
地球システム
地球の研究は、現在の地球で起きている現象の研究と、地球の歴史を対象とする研究に大きく分けることができる。宇宙・地球分野の第2回目は、現在の地球を理解するために、「地球システム」という、地球のみかたを紹介し、現在の地球の成り立ちと、気象、地震、火山噴火などの、身近な地球変動現象との関りについて解説する。

【キーワード】
地球システム、地球環境、気象、地震、火山
大森 聡一
(放送大学准教授)
大森 聡一
(放送大学准教授)
4 宇宙・地球(3)
地球史の科学
地球の歴史は、生命の誕生と高等生命への進化がなぜ地球で起きたか? という人類の根源的問題と密接に関っている。宇宙・地球分野の第3回目では、地球と生命の歴史に関する研究の方法と、現在までの成果を概観する。地球史の研究は、火星や金星との比較や、今後明らかになるであろう太陽系外惑星の情報と合わせることによって、生命惑星誕生条件の一般化の基礎にもなる。生命の誕生と進化に関する研究は、宇宙・地球科学と生命科学が密接に関連して進めてゆく必要がある。この両分野にまたがる学際的な研究の将来を最後に展望して、生物分野へ講義を引き継ぐ。

【キーワード】
地球史解読、生命と地球の歴史、地球型惑星
大森 聡一
(放送大学准教授)
大森 聡一
(放送大学准教授)
5 生物科学(1)
生物と環境の科学
現在の地球環境に生じている問題の1つに、生物の絶滅がある。この問題は現在、そして将来の私たち人間が暮らす環境をどのようにしたいのかという問題とも絡んでくる。ここでは、どうして生物の絶滅が起こるか、そして、絶滅により生物が減ると人間はどのような影響をうけるかを説明する。

【キーワード】
生態、自然、環境、絶滅
二河 成男
(放送大学教授)
二河 成男
(放送大学教授)
6 生物科学(2)
細胞と遺伝子のはたらき
生物の体は細胞からなる。これを自由に操ることができれば、様々な病気や、身体能力の低下などによる生活の質の低下に対して、より効果的な治療や予防が可能になる。これを実現するための一歩が、万能細胞の開発や利用である。この章では、細胞とその中で働く、タンパク質やDNAの働きについて説明する。

【キーワード】
細胞、タンパク質、DNA、遺伝、遺伝子
二河 成男
(放送大学教授)
二河 成男
(放送大学教授)
7 化学(1)
原子が織りなす科学の世界
これまでの講義で扱ってきた、惑星やそれを構成する岩石や鉱物、生命を構成する分子やイオンなどの身の回りにある物質は、ほとんどすべて化学結合で原子がつながった分子や化合物からできている。原子や分子やイオンが電子を受け渡すことで化学反応が起こり、結合が作られて様々な物質ができる。これらは様々な個性を持つひとつひとつの原子の性質に由来する。この回では、周期表の元素の様々な個性と原子が織りなす化学の世界を概観する。

【キーワード】
元素の周期表、元素の性質、化学結合、化学反応、分子
井上 克也
(広島大学教授)
井上 克也
(広島大学教授)
8 化学(2)
物質の性質を探る
いくつかの面白い分子や化合物をあげ、元素の性質と結びつけて紹介する。また最先端の有用な化合物についても紹介する。なぜ原子が存在するのかという根源的な疑問、または、金属の鉄や銅のように、違う原子が集まってできた固体でも電気を流すといった共通の性質を説明するために普遍的な考えが必要になってくる。次回ではこれらの疑問を解決するための物理学にバトンタッチする。

【キーワード】
身の回りの分子、化合物、最先端の分子、固体物性
井上 克也
(広島大学教授)
井上 克也
(広島大学教授)
9 物理学(1)
物理の見方・考え方
物理学は、基本的な自然法則に基づいて自然現象を記述していこうとする営みである。本章では、物理学の見方・考え方を学ぶ。

【キーワード】
モデル化、力と運動、エネルギー
岸根 順一郎
(放送大学教授)
岸根 順一郎
(放送大学教授)
10 物理学(2)
物理的自然観のひろがり : 熱・環境・情報
物理的自然観の柱のひとつは、前章で述べた「力と運動」の関係に基づく力学的、機械的自然観である。これと対をなすもうひとつの柱が「熱的自然観」である。熱的自然観は情報の概念と結びついていく。本章では、これらの考え方について学ぶ。

【キーワード】
熱、対称性、環境、エントロピー、情報
岸根 順一郎
(放送大学教授)
岸根 順一郎
(放送大学教授)
11 物理学(3)
光と量子 : 現代物理学への誘い
ニンジンがオレンジ色に色づいて見える理由を探っていくと、分子の内部を動き回る電子の状態にまで行き着く。本章では、20世紀の前半に革命的な進歩を遂げたミクロな世界の論理である量子力学のエッセンスを学ぶ。

【キーワード】
粒子と波、光、電磁波、量子
岸根 順一郎
(放送大学教授)
岸根 順一郎
(放送大学教授)
12 数学(1)
数学的思考法
前回、自然法則は数式を使って表せることをみた。この数式は、数学の言葉で表され、数学的思考で理解される。従って今回は数学特有の言葉、考え方を学ぶ。現代数学では基本的である集合の概念、そして数学的思考の基本をなす「論理性」について考える。

【キーワード】
命題、論理、集合
隈部 正博
(放送大学教授)
隈部 正博
(放送大学教授)
13 数学(2)
数学の言葉と論理
いわゆる「集合と論理」の分野は、高等学校では扱われないか、扱われてたとしても(受験に関係ないとの理由で)極めて簡単に済まされる。しかし大学では、高校で既に学んでいるからとの理由で常識的なものとして授業が進められる。高等学校では数学はなるべく日常語で話されるが、大学では数学の言葉で話される。このギャップの大きさゆえ、大学数学が敬遠されてしまった。このような理由により、前回に引き続き数学の言葉とその論理性を考える。

【キーワード】
必要条件、十分条件、同値、背理法
隈部 正博
(放送大学教授)
隈部 正博
(放送大学教授)
14 自然科学の小史 本章では、近代科学の形成過程を歴史的に概観することで自然科学と産業技術の結合がいかになされたかを概観する。

【キーワード】
自然哲学、近代科学、産業技術
岸根 順一郎
(放送大学教授)
岸根 順一郎
(放送大学教授)
15 自然科学の展望 : さらなる一歩へ向けて 実際の科学研究は分野によらず、問いを立て、仮説を設定して検証し、結論を導き出すという一連の作業を通して進行する。さらに文献調査、論文執筆といった作業が伴う。また、研究を一人で進めることは稀であり、チームを組んで進めることがほとんどである。そこでは、対話を通して研究の流れを作り上げることが重要となる。今回は、将来の卒業研究等を念頭に科学研究の実際的な方法を紹介する。また、各講師から、自然科学各分野の今後の学習への展望を助言する。

【キーワード】
科学研究のサイクル、テーマ設定から論文執筆まで、自然科学学習
岸根 順一郎
(放送大学教授)
岸根 順一郎
(放送大学教授)
大森 聡一
(放送大学准教授)
二河 成男
(放送大学教授)
隈部 正博
(放送大学教授)
井上 克也
(広島大学教授)
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