会場 E
領域 9, 12, 13

E-1

Nb 中水素の移動経路についての NEB 法を用いた第一原理計算
福岡工大情工 A

西堂光樹 A , 中川朋奈 A , 丸山勲A

近年、Pd ナノコンタクトの実験において、セルフトラップ
された水素原子が隣接サイトに量子トンネルする機構が提案されている。水素吸蔵合金における水素原子のセルフトラッ
プについては古くから研究されているが、多くは経験的ポテ
ンシャルを用いている。非経験的にポテンシャルを決定する
ため、今回我々は、第一原理計算ソフト VASP を用いて三次
元ポテンシャルを計算し、さらに準安定位置 (T-site) 間の反応経路を NEB(Nudged Elastic Band) 法を用いて計算した。
図は水素吸蔵合金である Nb の BCC 構造に単一水素原子をセルフトラップさせた場合に、水素移動に伴う全エネル
ギー上昇を三次元的に可視化したものである。青色（低エネルギー）がセルフトラップサイトである。逆に Nb 周辺に水素原子が移動すると高エネルギー（緑色）となる。さらに

Nb 原子を固定し、最安定位置から準安定位置まで水素移動をNEB 法により求めた。
発 表 で は 、計 算 の 詳 細 と 先 行 研 究 に お け る 理
論 結 果 と の 比 較 を 行 い 、水 素 原 子 の 量 子 ト ン
ネルの理論的検証の可能性について議論する。

38

E-2

Nb ナノコンタクト内の励起フォノンによる低温での水素拡散
九大院工 A , 東工大理 B , 金沢大教育 C , 九大院総理工 D

高田弘樹A , 家永紘一郎 B , 稲垣祐次 A , 辻井宏

之 C , 橋爪健一 D , 河江達也 A
水素は最も軽い元素であり非常に強い量子性を示すため、[1]K. Ienaga, et al, Appl. Phys. Lett. 106, 021605 (2015)

金属中に吸蔵された水素原子は、トンネル効果の寄与で内部を拡散する。我々はこれまで、液体水素中に金属ナノコンタ
クトを浸し、その電気伝導特性（dI/dV,d2 I/dV 2 ）を追跡することで水素吸蔵・拡散現象の研究を行ってきた [1]。
図１に液体水素中にさらした Nb ナノコンタクトで得られた微分伝導度 (dI/dV ) とその電圧微分 (d2 I/dV 2 ) の電圧依存特性を示す。水素吸蔵の進行に伴い、d2 I/dV 2 信号にスパ

Nb in Liq. H2
T ~ 15K

イク構造が観測されており、またこのスパイクが現れる電圧値はコンタクトサイズ依存性を示すことがわかった。またその依存性からは、電圧印加伴い励起されるフォノン数がこの信号の出現に寄与しているが強く示唆されている。本講演で図1. T ~ 15Kで液体⽔水素中において⽔水素吸蔵させた場合に観測されるNbナノコンタクトのdI/dV信号とd2I/dV 2信号はこれら結果について報告する。

E-3

光捕捉粒子の非ニュートン輸送に見る濃厚コロイド懸濁液のマイクロレオロジー
九州大学理学府物理学専攻複雑物性基礎研究室 A

林原就斗A

コロイド懸濁系の機械的特性は、主にメソ構造が示すスが極めて高いのに対して、thinning の振る舞いは計測粒子毎ローダイナミクス (遅い緩和) により決定されるために、測定に異なり、また、プローブ粒子と懸濁粒子のサイズ比に依存の空間スケールと熱力学的平衡からの乖離の度合い (非平衡

する非ガウス性の高い揺らぎを伴っていた。

度) に強く依存する。この特異な流動現象を解明するためには、基礎的構成要素であるコロイドの機械的応答および非平衡度を測定することが重要である。本研究では、ガラス転移
近傍のコロイド懸濁液中に分散させたプローブ粒子に光捕捉により牽引力を加えつつ、その揺らぎと輸送特性を測定した。

Volume fraction = 57%
Probe particle = 2.0μm
Bath particle = 1.8 μm and  2.0μm

ストークス関係式から求めた試料の局所粘性は、粒子の輸送
速度とともに転移的に上昇 (thickening) した後、顕著な減少(thinning) を示した（右図）。Thickening の再現性・定量性

39

E-4

光駆動コロイド粒子の集団運動
九大理 A , 九大院理 B

岩本健太A , 斉藤圭太 B , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

我々はホログラフィック光ピンセットにより作製したリング光渦を用いて複数のコロイド粒子を水中で同一円周上を周回運動させる系の研究を行ってきた。一方、複屈折を有す
るミクロ粒子に円偏光を照射して物体を自転させる研究は多

2𝜇𝑚

2𝜇𝑚

2𝜇𝑚

いが、光学的に等方な粒子を回転させる研究はあまり行われていない。従来、コロイド粒子分散系の研究は主に球状粒子を用いてなされてきたが、近年、棒状や円盤状などの形状異方性のある粒子を用いた研究が盛んに行われている。

2𝜇𝑚

2𝜇𝑚

本研究では、形状に異方性のある粒子を軌道角運動量を2𝜇𝑚

図ａ：楕円粒子が回転する様子（反時計周り：27ms毎）
20

は 、球 状 ポ リ ス チ レ ン 粒 子 を 熱 変 形 さ せ て 作 成 し た 楕 円

1816

粒子を光渦にトラップした場合の運動を観察した。その結14

Frequency[Hz]持 つ 光 を 用 い て 回 転 さ せ る こ と を 目 的 と し た 。具 体 的 に果、図のように粒子は光軸に対してその長軸を傾けつつ、光軸を中心に一方向に回転することを見出した。粒子に与える軌道角運動量 l とレーザー強度を変化させた際の回転

12

10
8
6
4

l=3
l=4

2

周波数の変化を図 b に示す。運動の詳細は当日発表する。

0
0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

Laser Power[W]図b：レーザー強度と回転周波数の依存性

E-5

水中で自走するキラルな液晶液滴の運動
九大院理 A

菅真梨子A , 木村康之 A

細胞や生物個体、樟脳船、アルコール液滴など自ら推進力

35.9µm

34.8µmを生み出し自律的に運動する物体、およびその集団は「アクティブマター」と総称され、その運動メカニズムの統一的な理解目指した研究が近年進められている。例えば、溶液中を自己駆動する液滴系では、変形と運動の結合により液滴が様々[図1]

な特徴的な運動を示すことが理論的・実験的に明らかとなっている。本研究では内部に秩序構造を持つ油滴であるコレス
テリック液晶液滴 (図 1) を界面活性剤 TTAB 水溶液中に分Velocity (m/s)

散し、その自発的な運動を研究した。
実験では、コレステリック液晶のらせんピッチとサイズの両方を変化させて運動モード変化を調べた。このためにピッチを固定し、一つの液晶液滴を長時間観察する実験を行った。その結果、液晶液滴の溶解にともない、(1) 液滴サイズが時間とともに単調に減少すること、(2) サイズの減少に伴い、ランダ

コレステリック液晶液滴(左:ピッチ7µm,右:ピッチ20µm)
randomhelical (CLC)
helical (NLC)
straight

40
30
20

Helical(CLC)→←Helical(NLC)

10

ム運動、らせん運動、直線運動と運動モードが変化すること、

20(3) 同じサイズでもピッチが異なると運動モードが変化するこ

30

40

50

60

Diameter (m)と、(4) 液滴速度がサイズに依存すること (図 2) がわかった。

[図2]

40

サイズと速度の関係(ピッチ10µm)

E-6

荷電コロイド粒子の動的電気応答測定
九大院理 A , 九大理 B

齊藤圭太A , 壹岐晃平 B , 木村康之 A

近年、細胞をはじめとするミクロなシステムでの、ソフト形が一致していないが、その一因として、印加した電場に誘起

マターの物性や機能が注目されている。特に、メソスコピッ

された電気浸透流の影響と考えられる。詳細は当日報告する。

クスケールでの力学特性を対象としたマイクロレオロジーの研究が盛んに行われている。本研究では、交流電場を印加し800x10た際の単一荷電コロイド粒子の運動を観測し、マイクロレオ

3

PMR

AMR

8x10

600
',  ''  [a.u]      (passive)

実験では、ポリスチレン球（1µm）を水に分散させた系を用いて、光ピンセットでトラップした粒子を用いた。外場を加えない際の粒子の位置揺らぎの観測（Passive マイクロレオロジー）と、電場を印加した際の周期的な変位を観測（Active

6

400

4

200

2

',  ''  [a.u]      (active)

ロジー測定を行うことを目指した。

-3

0
0
1

マイクロレオロジー）を行い、比較を行った。図は、それぞれ

2

10

図.

の応答関数を周波数に対してプロットしたものである。応答310freqency [Hz]

10

10

4

Passive  micro  Rheology(PMR)と Active  micro  Rheology(AMR)  の応答関数。
ʼ’は応答関数の実部、 ′′は応答関数の虚部。

関数の実部を α! 、虚部を α!! で示している。低周波で両者のE-7

コレステリック液晶電気対流中での粒子拡散
九大院理 A

高田哲弘A , 木村康之 A

生体中ではエネルギーを消費して様々なスケールの流れや低電圧で現れる DSM1 は、セルの配向の影響が残っており、方向性のある輸送を誘起することで生命現象が維持されてい空間的に異方的な乱流状態であり、ある閾値以上の電圧で別のる。これらのいわゆるアクティブ流体とその流体中での輸送

乱流状態 (DSM2) が現れる。この乱流状態中のコロイド粒子現象との関係を明らかにすることは、生体をはじめとする複雑の軌跡を観察すると電圧によりその運動の様子が大きく変化

流体系の非平衡輸送現象を理解する上で有用な知見を与えるすることがわかった。この運動を詳しく調べるために最小二と期待される。本研究では、負の誘電異方性と正の導電率異方

乗変位 (MSD) の時間依存性を計算した (図 2)。DSM1 で見性をもち、光学活性を有するコレステリック液晶に閾値以上のられた super diffusion 的挙動が、DSM2 では見られなくなる

交流電圧を印加した際に発生する液晶電気対流を電圧によりことがわかった。詳しいダイナミクスの変化は当日報告する。

非平衡度が制御可能なアクティブ流体とみなし、その中に分散510したコロイド粒子のアクティブ拡散を調べた。コレステリッ

410

ク液晶に閾値以上の電圧を印加すると、始めに格子状パター

32

MSD(m )10

ン (GP) が現れる。その GP 中に分散したコロイド粒子の運動を観察すると、粒子サイズがパターンと比べて大きいときに2

10

16.9[Vrms]
19.8
22.6
25.5
28.3
31.1
33.9
36.8
48.1
50.9
141.4

1

10

0

10

は格子点に粒子がトラップされ、粒子サイズが小さい場合は確

-1

10
20µμm

率的に隣接格子に飛び移る運動が観察された (図 1)。さらに

4 5 6 70.1

2

3

4 5 6 7

1

2

3

t(s)

電圧を印加していくと GP は崩壊し乱流状態 (DSM) になる。

図1: GP中に分散したコロイド粒⼦子

41

図2: MSDの時間依存性

4 5 6 710

E-8複雑液体の局所力学物性測定
九大理 A , 九大院理 B

壹岐晃平A , 齊藤圭太 B , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

近年、複雑流体のミクロレベルのレオロジー測定法とし

10

G',G"(Pa)て、光ピンセットを用いたマイクロレオロジーが、新しい測定法として期待されている。マイクロレオロジーには、測定に必要な試料が少なくすむこと、試料の局所的力学物性が広い周波数領域で測定できる、といった点で有用な測定方
法である。

(a)

1

0.1

G"
G'

0.01

0.001

まず、我々は、プローブ粒子の熱ゆらぎから力10

学応答スペクトルを得るための受動的マイクロレオロジー
測定法を構築し、高分子溶液についての力学応答スペクト

100

G',G"(Pa)

ル測定を目指した。先行研究同様、損失弾性率（G ）の周
波数依存性において両対数グラフを取ると、線形な部分が見られた。（図）しかし、高周波数領域においてノイズが目

1000

(b)

10

1

G"
G'

0.1

立った。そこで、ノイズをできるだけ減らすために、粒子に外力を加え、その応答から力学応答を得る、能動的マイクロ

1

10

100

1000

Frequency(Hz)レオロジー測定法を試みた。外力として、人工的に作成した

図：粘弾性スペクトルの実部(G’)と虚部(G”)の周波数依存性
プローブ粒⼦子として直径1.0μmのシリカ粒⼦子を使⽤用(a)純⽔水 (b)0.5wt%のPolyEthyleneOxide(PEO)⽔水溶液
⻘青の直線は傾き１

疑似白色雑音信号を入力し、受動的マイクロレオロジー法と同様の方法で測定した。当日はその結果も併せて報告する。

E-9

100

Frequency(Hz)粒子間結合の制御による超安定コロイダルガラスの形成
九大院理 A吉原公貴A , 岩下靖孝 A , 木村康之 A

近年、有機分子の蒸着薄膜系において、優れた動力学・熱成した。次に、溶媒の塩濃度を上げることにより、分散状態

力学的安定性を持つ「超安定」ガラスが実現された。我々は、を保ったままパッチ間を結合しクラスターを形成することにバルク系に適用可能な新規のガラス超安定化機構を、コロイ成功した。このクラスター−モノマー混合状態においても、

ダルガラスをモデル系とし実証することを目的として研究をモノマーと同様に密度に依存した緩和挙動を観察すること行っている。具体的には、運動性の高い単粒子（モノマー）のができた。このように、上記超安定機構に必要な、ガラス化

ガラス状態を形成し、そのままモノマーを結合しクラスターと結合ボンド形成のキネティクスの独立な制御に成功した。
（a）化する。すると、運動性の劣るクラスターを直接ガラス化し

金パッチ

（b）

密
度

（c）
密
度

パッチ粒子

たのでは到達し得ない高密度（＝超安定）なガラス状態が実10現されると予想される [尾澤岬, private communication]。実MSD [µm2]

シリカ粒子

塩添加

験では、金のパッチを持つシリカ粒子（粒径 2.7 µ m）を

1

高

0.1

作製し、金パッチを疎水化した。この粒子を同量程度のシリ

1

クラスター

カ粒子（粒径 2.0 µ m）と純水中で混合し、沈殿により形

10100
Elapsed Time [s]

1000

高

成された単粒子層内の粒子密度を傾斜セル内でさらに増加さ

図：（a） 金パッチ粒子のクラスター化の模式図。溶媒を塩溶液で置換し、金パッチを結合する。
（b） パッチ粒子の一部がクラスター化された後の粒子中心の軌跡（～2h）。パッチ粒子の割合が高いため、高密度な領域（画像下部分）では結晶的になっている。（ｃ） 粒子の平均二乗変位（MSD）の密度依存性。低密度では流体的、高密度では固体的な挙動が見えている。

せ、モノマー粒子バイナリ系の２次元コロイダルガラスを形

42

E-10

induced charge electrophoresis による自己推進運動の粒子形状依存性
九大理 A , 九大院理 B

江頭奈津実A , 岩下靖孝 B , 木村康之 B

動物の群れから細菌集団など、能動運動をする「粒子」集団はアクティブマターと呼ばれ、個々の運動性と相互作用のバランス
により多様な集団運動が現れる。我々は交流電場下で ICEP（Induced Charge Eelectrophoresis）により自己推進する金属−
誘電体ハイブリッド微粒子（ヤヌス粒子）に注目した。この系では、金属部と誘電体部の電場応答の差によって自己推進力が生じ、金属部の誘起双極子が相互作用に大きく影響する。そこで任意の 2 次元形状を持つ微粒子を作成できるソフトリソグラフィ
を用い、形状によって自己推進性と相互作用のバランスを制御し、多様な運動状態を実現することを目指し研究を行っている。
今回は様々な形状の長方形粒子や正三角形粒子を作成し、自己推進運動の形状依存性を調べた（図 ab）。図 a にあるように、水中に分散した粒子に交流電場を印加すると金属面が電場と平行になるように立ち上がり、自己推進運動を示した。長方形粒子の幅が 1.6 µm、2.8 µm では運動の速さに幅依存性は見られなかったが、長さ l の増加につれて速さは単調に減少した（図 c）。ま
たこのとき、球状ヤヌス粒子の場合と同様に [S. Gangwal et al., P hys. Rev. Lett. (2008)]、同形状の粒子の速さは電場に対し単調に増加した（図 d）。このように、ICEP による運動が形状に大きく依存することが分かった。

E-11

光重合を用いた液晶の非平衡構造を保持したゲルの作製
九大工 A

児島亮平A , 岡部弘高 A , 河野真也 A , 原一広 A , 日高芳樹 A

電気対流などによって液晶に生じる自己組織化構造は、電180圧を印加した非平衡状態でのみ保持されるため、自立材料として利用するには固定化する必要がある。そこで本研究

160

透過光強度[a.u.]

では、「光重合」による固定化（ゲル化）を試みている。サンプルセルは、代表的なネマチック液晶である MBBA に
光反応性モノマー RM257 と光重合開始剤 Irgacure 651 を混ぜた液晶試料を、2 枚の ITO ガラスの間でプレーナー配向させることによって作製した。まず予備実験として、サンプルセルに紫外線を照射することによってゲル化させた液晶が、元の液晶の光学的異方性を保持していることを確

140
120
100
80

認するために、クロスニコル下で回転させ、透過光強度の変化を調べた（図）。次に、平衡状態へ緩和する非平衡過60程で現れる「アンビリックパターン」のゲル化を試みた。

0

50

100

150

200

250

回転角[deg]

43

300

350

E-12

遊走微生物懸濁液のマクロレオロジー測定
九大理 A , 九大院理 B

三谷一晃A , 棚町昂平 B , 水野大介 B

細胞の力学特性は主に細胞骨格のネットワークによって決駆動した。スピロプラズマは全長約 5 μ m の細胞壁を持た定されている。細胞内部では生体高分子からなるネットワー

ない細胞の一種で、幅約 150nm の螺旋構造を持ち、この構

ク (アクチン) がモーターたんぱく質 (ミオシン) との相互作

造を左右で切り替えることによって粘弾性体中を遊走する。

用によって、非熱的なゆらぎを生成し、細胞内を非平衡状態

応力を印加してせん断応力を計測する「応力制御型」のマクにしている。こうした非平衡系のレオロジーを計測すること

ロレオメーターを用いて遊走微生物懸濁液のずり粘弾性ので、細胞内部の構造緩和の非平衡動力学に関する知見が得ら測定を行った。一定応力を印加し構造緩和を誘起しつつ、微れる。しかし、細胞骨格の再構成モデル (アクチン・ミオシ

弱な正弦波応力も印加して、粘弾性の周波数応答を求めた。

ンゲル) は制御が難しく、巨大な非熱的ゆらぎによってネットワークが不安定化され崩壊してしまう。近年、アクティブ
マターと呼ばれる遊走微生物の懸濁液が、非平衡系に特有の集団運動やパターン形成、ゆらぎを示すモデル系として用いられている。これらの試料では、分散媒が単純な粘性液体であり、遊走微生物が非熱的なゆらぎを生成してもメソスケー
ルでの構造緩和は誘起されない。そこで、本研究では弾性体中を安定的に遊走出来る微生物 (スピロプラズマ) によって、

図1.キサンタンガムの粘弾性測定

高分子鎖 (キサンタンガム) からなる絡み合いゲルを非熱的に

E-13

光散乱を用いたアガロースの相分離の研究
九大院理 A

上瀧守A , 鴇田昌之 A

ゲルの構造はゲル化のメカニズムに強く依存する。特にアンから Debye-Buche の式に基づいて相関長を求めた。そのガロース水溶液においては熱力学的な不安定性に起因する濃結果、急冷実験でわかった相分離温度より高い温度でピーク

度揺らぎがゾルゲル境界付近で生じることが知られている。

が現れることがわかった。発表では、その特異性の原因につ

我々はこれまでにアガロース水溶液をゾルゲル転移点以下

いてこれまで得られている結果とも比較しながら議論する。

の温度に急冷した場合についての実験を行った。急冷した場
合にはゲル化とスピノーダル分解による濃度揺らぎが同時に進行することで、その揺らぎが高分子網目内に凍結されていた。本研究では、ゾルゲル転移点以上の温度から少しずつ温度を下げてアガロースを冷却させることによって網目構造にどのような変化が生じるか光レーザー散乱実験によって明らかにすることを目的としている。本実験においては 1 ℃温度を下げてから次に温度を下げるまでに一日以上時間をおいた。調製した試料を冷却する恒温セルは光学系の光線上に設置しており、このセルの温度を変化することでアガロースの冷却と散乱パターンの測定を行なった。得られた散乱パター

44

E-14

ガン化誘導細胞のマイクロレオロジー
九州大学 A

永尾渉A , 梅田勝比呂 A , 西澤賢治 A , 水野大介 A

生体には、日々生じる変異細胞が周辺の正常細胞との競合に敗れて駆除される機構 (細胞競合) が存在する。細胞競合における勝者と敗者を分ける過程では、遺伝子的・生化学的な因子以外に、細胞や周囲環境の力学的な特性や物理的な力による相互作用も重要な役割を果たしている。しかしながら生きた細胞内の力学環境が決定される物理メカニズムは殆ど分かっていない。本研
究では、癌関連因子 (Ras) を薬物依存的に発現する細胞株（北大藤田研提供）を用いて細胞競合の力学的側面を調べた。細胞内部の力学的性質は、光トラップ・光干渉を用いるマイクロレオロジー法により求めた。この測定法では、細胞内に打ち込まれた

1 マイクロメートルのメラミン粒子の変位を観測することで、自発的な揺らぎと粘弾性が求められる。まず、競合状態とは無縁の通常の MDCK 細胞および Ras 発現前後の MDCK 細胞の力学的性質を解析するために、コラーゲンゲル上に疎らに播種した孤立細胞や、同種の細胞からなる細胞シート内部の力学特性を計測した。次に、Ras 変異細胞と正常細胞とを共培養することで両者の競合状態を作り出し、競合状態に置かれた細胞の力学的な性質の時間的変化を計測し、非競合時の細胞と比較した。当日は測定結果および、結果に伴う議論を行う。

E-15

遊走微生物懸濁液中における非平衡揺らぎの統計分布
九大理 A , 九大院理 B

福本昂平A , 池永匡宏 B , 諸留寛大 B , 安藤祐貴 B , 水野大介 B

力生成体により駆動されたアクティブマターや生体シス

中では非ガウス分布になり、裾野が広がっていた (図 1)。そテムなどは非平衡状態となっている。この非平衡状態を理解の統計分布を熱的なゆらぎのガウス分布と比較することで、するためには、力生成体として遊走微生物が懸濁した溶液中

非ガウス性の物理的起源を明らかにできる。当日は濃度にに分散させたコロイド粒子のゆらぎを観測することが有効

よって変化する非平衡ゆらぎの統計分布について議論する。

である。本研究ではコロイド粒子の軌跡を観測し、ゆらぎの確率密度分布を求めた。遊走微生物は密閉空間内では養分や酸素が足りず、短時間で遊走を停止する。これを防ぐために
チャンバーを従来のものから改良を行った。具体的には、半透膜であるセルロース膜を上から貼り付け、その上に培養液をのせて測定を行った (図２)。これにより培養液が交換可

図２

能となるため、より高濃度・長時間な条件で測定を実行する
ことができる。熱的なゆらぎの統計分布はガウス分布になる

図１のに対して、遊走微生物によって非平衡状態になった懸濁液

45

E-16

全入大学でのアクティブ• ラーニング
久留米工業大学 A

酒見龍裕A , 野田常雄 A , 江藤徹二郎 A , 堀憲一郎 A , 巨海玄道 A , 中村文彦 A

現在、文部科学省は、小学校から大学に至る授業に課題解で，授業する場所を講義室から実験室へ移し，学生間の距離

決型能動的、いわゆるアクティブ• ラーニング (AL) 要素のを近くした。また，各グループを 4, 5 名の親しい学生で構成

導入を求めている。これまでの研究から，十分な知識を有すすることを認めた。さらに，教員が各グループの間を巡視し，る成績上位の学習者には AL 型教育が可能であるが，知識の議論が出来るだけ具体的になるようにサポートした。その結積み上げが不十分な学習者に対しては AL 型教育が十分機

果，最下位クラスでもお互いに教え会いながら課題に取り組能しないとされてきた。本学のような地方私立の単科大学でむ姿勢が出来るようになった。テストの面からは、図のようは、入学する学生の学習履歴は多岐にわたるため、このように上位/下位クラスとともに、ポストテストの点数が伸びる結な大学で可能な AL 型授業の方法を模索し，AL 型教育が多果となった。実際の指導法等、詳細はオーラルで発表する。

様な学習履歴を持つ学習者に対して実施可能か検証した。対象は、1 年必修科目の物理学の授業とし、入学時に行ったクループ学修を中心とした AL を行った。授業では課題を提供
し①個人で課題に取り組む（５〜１０分）②グループで課

題に取り組む（５〜１０分）③学生によるプレゼン④教員による解説（演示実験を含む）を行った。最上位クラスではAL 実施初回から①〜④までをほぼこなせたが，最下位クラスではグループワークにおいて，無言のままほとんど議論が

8
6

1

1

6

1

3

3

2
2

1

1

3

2

1

1

1
1

4

1

2

2 1

3

2

6

2

0 1
0

進まず，各個人がじっと課題を見つめる状態が続いた。そこ

E-17

上位クラス

10
ポストテスト点数

ラス分けテストをもとに、最上位と最下位クラスに分けてグ

下位クラス

12

5

2

4

6

8

プレテスト点数10

12

理科 × ものづくり教材としてのピタゴラ装置
久留米工業大学工学部教育創造工学科 A

葉山ひよりA , 稲又翼 A , 江島正太郎 A , 佐々木みゆ A , 中村美紗A
教育創造工学科は中学校・高等学校の理科・数学教員養成課程の学科である。理科コースでは基礎的な実験技術を身につけるが，基礎以外のものは講義や演習で各自が修得せねばならない。入学時アンケートにおいて，理科の実験をしたいと回答したのは 64 ％に上ったが，同時に 54 ％の学生が実験に対し不安を感じていることがわかった。理科の基礎知識を問うプレテストでは，成績格差や低学力層の存在はもとより，短い試験時間にさえ集中できず白紙提出する学生が見られた。このような学生の特性として、高校理科の履修科目数が少ないことや将来に対する目的意識の欠如などが挙げられる。そもそも実体験に乏しく，現実物を創造することはもとより，それを想像することすらできない者も多い。学生がものづくり力を身につけた理科教員となり，子どもに様々な体験を与えられるようにするためには，まず学生自身に面白いと思わせ，やってみようと思わせることが必要である。そこで，学生の興味を掻き立てる自発的な実験の取り組みを促すプロジェクトとして，「理科×ものづくり教材としてのピタゴラ装置」の製作を行った。NHK 教育テレビで放送されている「ピタゴラスイッチ」に登場するピタゴラ装置は主に力学的な運動の連鎖で構成されるが、その中に化学反応を取り入れて構成した装置を製作した。化学反応を連鎖させる仕組みは化学と物理の知識と工作技術が必要となった。完成した装置をイベントで公開し，来場した子どもに実演解説する体験を実施した。今回はこの理科×ものづくり教材としてのピタゴラ装置の製作過程と実演公開の様子と，装置の製作経験がもたらした教員
志望学生への効果について報告する。

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久留米工業大学基幹教育センターにおける物理教育体制の構築
久留米工大基幹教育センター A , 久留米工大教育創造工学科 B , 久留米工大建築設備工学科 C

巨海玄道A ,

中村文彦 B , 金井政宏 B , 野田常雄 B , 中島康博 B , 江藤徹二郎 C , 酒見龍裕 A
久留米工業大学基幹教育センターにおける物理教育体制の構築
久留米工大基幹教育センターＡ、久留米工大教育創造工学科Ｂ、久留米工大建築設備工学科Ｃ巨海玄道Ａ、中村文彦Ｂ、金井
政宏Ｂ、野田常雄Ｂ、中嶋康弘Ｂ、江藤徹二郎Ｃ、酒見龍裕Ａ
久留米工大基幹教育センター（以下「本センター」と略）は平成 28 年 4 月より発足した物理及び数学の初年次・リメデ
イアル教育を担当する施設である。現在はセンター長、助教、事務員、非常勤講師、それぞれ１のスタッフで運営されている。
昨年の利用者は延べ約 600 人であった。全学生が 1000 人に満たない規模の大学なのでそれなりの利用者があったと言える。本
センターでは講義と密着した指導体制を築いており主に成績下位の学生が利用している。指導を受けた学生の成績は追跡調査により伸びていることが明らかにされている [1]。学生の基礎学力の低下は目に余るものがあるため 29 年度新しく以下のような体制を構築した。１）入学前教育の試行、２）数学のクラス分けを行い能力別クラス（高い方から）Ａ，Ｂ，Ｃに分けて指導を行った。１）は数学のみとして推薦入学者が多いＹ高校に対して思考という形で行った。２）は各クラスにＴＡを 2 名配置して指導を行った。特にＣはセンターの助教に張り付いてもらい、クラスの学生数も少なくして指導を行った。このようなクラスの指導の実態について報告したい。
参考文献 [1] 野田常雄：久留米工大基幹教育センター年報 (2017) pp.10̶12.

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