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高校生の発展学習 7/29

 高校生には基礎を系統だって学ぶことが大切です。工学は高校の知識の応用例が沢山あります。関心のある単元がありましたらご活用下さい。また、AI、ライフサイエンス、ナノテクなど技術革新のテーマに関連した書籍もあります。お声かけ下さい。

1.高校物理
⑴高校物理の総復習(大学教養課程:大学初年度の履修科目です。)
『基幹物理学[培風館] 』『初歩からの物理 (放送大学) 』
⑵剛体のつり合い(物体の運動でなくビルや橋など構造物に働く力を考察する。)
 材料力学:型鋼や平板に働く応力と歪の関係を求める。
  公式:材料(面積や断面係数など特性を持つ)と作用する力(境界条件)により整理。
  考察:重心と断面係数の違い
⑶振 動
 機械力学:共振(固有振動)、非線形振動(近似解)
⑷気体分子の運動
 熱力学:熱効率、エントロピ、熱サイクル(蒸気機関、内燃機関、冷凍機など)
⑸電磁誘導・交流
 電気・電子入門 (First Stageシリーズ):電気計測、力率(位相)
 電気機器概論(First Stageシリーズ):変圧器の等価回路(相互誘導)、モータ(同期、誘導)
 電子回路概論 (First Stageシリーズ):変調・復調(FM)など
 最新モータ技術のすべてがわかる本(ナツメ社):モータ(同期、誘導)
⑹原子
下記書籍にて光子の粒子性から水素原子模型などを紹介しています。
『量子力学Ⅰ(岩波書店)』『初歩からの物理』『量子力学がわかる』『一般化学』『物理化学』『化学結合論』『量子化学』の一部が該当します。
⑺その他
流体力学:微小体積における力学表現
 支配方程式:力の釣り合い、エネルギー保存則、質量保存則
 慣性抵抗及び粘性抵抗(レイノルズ数)、ベルヌーイの法則(エネルギ保存)、複素速度ポテンシャル(損失のない流れ、複素関数の等角写像)など
弾性力学:部材に外部から力が加わった時の応力と歪を求める。
 支配方程式:平衡の式(つり合い)、変位~ひずみ関係式+応力~ひずみ関係式
 有限要素法:数値解(近似解)

2.高校化学(理論化学)
※化学の考え方の基本となる理論化学のみ対象としました。無機化学、有機化学、高分子化合物は高校の内容でも広範となりますので、この概要把握を優先してください。
⑴高校化学の総復習(大学教養課程:大学初年度の履修科目です。)
『初歩からの化学 (放送大学) 』『一般化学 [化学同人] 』
⑵化学結合
『化学結合論(放送大学) 』『量子化学 (放送大学) 』、『分子軌道法』
⑶化学反応
『物理化学 [化学同人] 』『化学反応論 (放送大学) 』
(参 考)理論化学、無機化学、有機化学、高分子化学と高校化学の対応
理論化学:物質の構成、物質の状態、物質の反応(熱化学、反応速度、化学平衡、酸と塩基、酸化還元反応、電池、電気分解)
無機化学:化学反応の原理、非金属元素、金属元素
有機化学:脂肪族化合物、芳香族化合物
高分子化合物:天然高分子化合物、合成高分子化合物

3.高校生物
※高校生物の学び直しとして大学教養課程テキストがあります。概要把握にご利用下さい。
ベーシック生物学[裳華房]
※応用分野として、医薬学、農学・食品などがあります。専門的視点から、細胞機能、生体物質、遺伝子、生殖と発生(再生医療)、体内環境と恒常性(自律神経、免疫)などが紹介されています。生物学に興味を持っていただければ幸いです。
理工系のための生物学[裳華房]
医薬系のための生物学[裳華房]
医療・看護系のための生物学[裳華房]

4.技術革新・物理・化学の応用
⑴AI技術(人工知能)
 最適解の提案、予測(需要や株価など)、画像認識(診断)、自然言語処理、音声認識など多くの分野で、人工知能の研究や活用が進んでいる。完全自律型の自動走行は困難であるが、部分的なAI活用は進んでいる。AI活用を進めるために、人工知能の活用など概要の理解、人工知能に必要な知識となる統計手法データサイエンス、具体的な事例としてディプラーニングデータマイニングについて書籍を紹介します。
⑵バイオテクノロジー(ライフサイエンス)
 創薬再生医療バイオテクノロジーなど応用分野の書籍があります。これらの基盤となる科学技術として、生化学・分子生物学細胞生物学免疫学・生理学薬理学微生物学などがあります。一部、高校生物の応用・発展となります。
⑶量子技術(ナノテク/機能材料)
 ナノテクノロジーの世界(数研出版)重点解説 最先端化学技術のエッセンス(工業調査会)は機能材料の概要を紹介します。個別には、高分子材料セラミックス金属・磁石などがあります。その基礎として量子力学、物性論、固体物理学などの書籍があります。

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