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バイオナノテクノロジー

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令和元年度以前入学者 バイオナノテクノロジー
教員名 茶圓茂
単位数    2 学年    3 開講区分 文理学部
科目群 生命科学科
学期 前期 履修区分 選択必修
授業の形態 オンデマンド型の遠隔授業（Blackboardを用いて、資料（動画・スライド）を配信し、掲示板を用いて学生の達成度確認小テスト、学生から教員への質問など、教員、学生の双方向のやり取りをする。）12回と課題研究３回を組み合わせる。
授業概要 半導体分野では,その小型化, 集積化が急速に進み,手のひらサイズの電子機器を生み出してきた。 そして将来, ナノメートルサイズの加工技術, ナノテクノロジーによって革新的素子が生み出され, さらに大きく社会を変えると期待されている。このナノテクノロジーは微細加工技術の延長として考えられているが, これはマクロなものを削っていく「トップダウン」手法である。これに対するのが「ボトムアップ」という,「原子・分子から高度の機能をもつ構造を創る」手法である。これは 生命が数十億年かけて作りあげてきたタンパク質やDNAなどのように原子・分子からナノサイズの構造を作りあげる手法である。このことからバイオの構造構築とナノテクノロジー を融合させたバイオナノテクノロジーが注目されている。授業では, このバイオナノテクノロジーに加えて ナノからマクロなサイズまでの生物の構造を模倣して「ものつくり」に生かすバイオミメティクスについても解説する。
授業のねらい・到達目標 ＜知識＞
・バイオ分子のサイズ、構造、、精巧な認識能力、自己集合などの特徴を十分に理解し, 説明できる。
・バイオ分子を観察できる顕微鏡の原理と操作法を理解し, 説明できる
・バイオ分子の構造, 認識能力を医療分野に応用した技術を説明できる。
・バイオミメティクスを使った製品とその原理を十分に理解し, 説明できる。

＜能力＞
この科目は文理学部生命科学科（学士（理学））のディプロマポリシーDP3,4,8に対応している。およびカリキュラムポリシーCP3, 4, 8に対応している。
・既存の知識にとらわれることなく, 物事を論理的・批判的に説明できる（DP3-2)
・日常生活における現象に潜む科学的問題を見出し,専門的知識に基づいて説明できる（DP4-2)
・継続的に自分の学修経験を振り返り, 分析することができる（DP8-2)
授業の方法 5月11日から8月1日までの授業実施日（12回）にblackboardを通して、オンデマンド教材を配信する（各回15分程度✕３）。受講生はその教材を視聴し学修すること。また課題を解き、指定期日までに指定の様式で提出すること。Blackboardの掲示板機能を通して「質問」と「議論」の機会を提供する。課題研究(3回）については最終提出期限を8月8日とする。
授業計画
1 『ガイダンス』
授業のテーマや到達目標および授業の方法について説明する（オンデマンド授業）。
【事前学習】シラバスを事前に確認し, ２年生必修科目である「分子生物学１」「生化学２」の中の ”タンパク質" "DNA" " RNA" について復習しておく。 （2時間）
【事後学習】バイオナノテクノロジー が社会にもたらすもの、を説明できるようにする。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
2 『バイオナノテクノロジーとは』
バイオナノテクノロジー の誕生の背景にあったナノテクノロジー、そしてバイオが融合したバイオナノテクノロジー への流れについて学ぶ（オンデマンド授業）。
【事前学習】Blackboard配布教材「バイオナノテクノロジー 」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】「バイオナノテクノロジー」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
3 『バイオのナノ構造』
「生体内の分子機械」を具体例としてその構造を学ぶ（オンデマンド授業）。
【事前学習】Blackboard配布教材「バイオのナノ構造」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】「バイオのナノ構造」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
4 『人工生体膜』
人工的に作成された生体膜にはどういう機能を持たせることができるかを学ぶ（オンデマンド授業）。
【事前学習】２年生必修科目である「分子生物学１」「生化学１」の中の ”脂質"ついて復習しておく。さらにBlackboard配布教材「人工生体膜」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。 （2時間）
【事後学習】「人工生体膜」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
5 『バイオNEMS（ナノアレイ技術）』
(NEMS:Nano Electro Mechanical Systems) nmサイズの構造の電子回路とバイオが結びつくバイオNEMSは社会に何をもたらすかを学ぶ。（オンデマンド授業）
【事前学習】Blackboard配布教材「バイオNEMS」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。 （2時間）
【事後学習】「バイオNEMS」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
6 『ナノ計測操作』
ナノの構造物は特殊な顕微鏡を使って解析, 操作されている。この顕微鏡の原理を学ぶ（オンデマンド授業）。
【事前学習】Blackboard配布教材「ナノ計測操作」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。 （2時間）
【事後学習】「ナノ計測操作」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
7 『DNA origami』
DNAをあたかも「折り紙」のようにしてナノサイズの構造を作る原理と応用例を学ぶ（オンデマンド授業）。
【事前学習】Blackboard配布教材「DNA origami」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。 （2時間）
【事後学習】「DNA origami」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
8 『メディカルナノテクノロジー』
従来型の医療をナノテクが変えようとしている。その内容, 問題点, 展望を学ぶ。（オンデマンド授業）
【事前学習】Blackboard配布教材「メディカルナノテクノロジー」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。 （2時間）
【事後学習】「メディカルナノテクノロジー」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
9 『創薬』
従来の医薬と異なり, 患者個人の体質にあった医薬がナノテクの技術で創られようとしている。その原理と将来の展望を学ぶ（オンデマンド授業）。
【事前学習】Blackboard配布教材「創薬」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。 （2時間）
【事後学習】「創薬」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
10 『バイオミメティクス序論』
生物はナノからマイクロまでの各階層で特徴的な構造をし機能している。その構造を模倣して「ものつくり」に生かすバイオミメティクスを学ぶ（オンデマンド授業）。
【事前学習】Blackboard配布教材「バイオミメティクス序論」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。 （2時間）
【事後学習】「バイオミメティクス序論」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
11 『生物表面の高機能性を模倣したバイオミメティクス』
ハスの葉の超撥水性,モルフォ蝶の鮮やかな色の鱗粉, 垂直のガラス板に貼りつくヤモリなどの具体例を挙げて, その構造の詳細, 及びどのように製品化されているかを学ぶ（オンデマンド授業）。
【事前学習】Blackboard配布教材「生物表面の高機能性を模倣したバイオミメティクス」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。 （2時間）
【事後学習】「生物表面の高機能性を模倣したバイオミメティクス」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
12 『生物の構造とメカニズムを模倣したバイオミメティクス』
音のしないフクロウの風切羽, コオロギの気流感覚毛, タマムシの温度感受細胞などの具体例から, それらの機能となる原理を学ぶ（オンデマンド授業）。
【事前学習】Blackboard配布教材「生物の構造とメカニズムを模倣したバイオミメティクス」に提示された設問（赤字表示）に対して自分なりの考えをまとめておく。 （2時間）
【事後学習】「生物の構造とメカニズムを模倣したバイオミメティクス」教材の設問の答えを授業で確認し, 事前の自分の考えと照らし合わせ修正, 内容を説明できるようにする。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
13 『理解度の確認とまとめ 1』（課題研究）
第2回～7回の内容について理解を深める。
【事前学習】バイオ分子のサイズ、構造、、精巧な認識能力、自己集合などの特徴、バイオ分子を観察できる顕微鏡の原理と操作法を復習しておく。 （3時間）
【事後学習】理解度の確認とまとめ 1の課題研究のレポートを翌週提出すること。 （2時間）
14 『理解度の確認とまとめ 2』（課題研究）
第8,9回の内容について理解を深める。
【事前学習】バイオ分子の構造, 認識能力を医療分野に応用した技術を復習しておく。 （3時間）
【事後学習】理解度の確認とまとめ 2の課題研究のレポートを翌週提出すること。 （2時間）
15 『理解度の確認とまとめ 3』（課題研究）
各回の内容について理解を深める。
【事前学習】バイオミメティクスを使った製品とその原理を復習しておく。 （3時間）
【事後学習】理解度の確認とまとめ 3の課題研究のレポートを翌週提出すること。 （2時間）
その他
教科書 特に使用しない。必要な教材はBlackboardを介して配布する。
参考書 授業中に紹介する
成績評価の方法及び基準 レポート(40%)、授業参画度(60%)
レポート(40%)：3回の課題研究に対するレポーを提出してもらい、その点数を評価する。
授業参画度(60%)：オンデマンド教材の視聴状況と各回での小テストの回答状況を評価する。
オフィスアワー オフィスは本館６階生命科学科と化学科の共用研究室06050室。各回授業終了時にアポイントメントをとること。

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