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生物物理学

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令和２年度以降入学者 生物物理学
教員名 斎藤稔
単位数    2 学年 3･4 開講区分 文理学部
科目群 生命科学科
学期 後期 履修区分 選択必修
授業形態 対面授業
Canvas LMSコースID・コース名称 S02826A05　2024生物物理学（斎藤稔・後・水4）
授業概要 生物物理学の最先端分野として生命システムにおける自己組織化現象を学ぶ。複雑な生命システムの形成メカニズムを理解するために必要な基礎知識・技術を学ぶ。
授業のねらい・到達目標 ＜授業のねらい＞
生命システムは多様な生体分子・化学反応，極めて多くの細胞から構成される複雑なシステムである。この授業では，そのような複雑な生命システムがどのように形成されるのかを理解するために必要な基礎知識・技術を学ぶと共に，最前線の研究成果に関する知識を身に付ける。

＜到達目標＞
生物物理学は各階層における生命現象の物理的基礎を理解し，その階層をつなぐ原理原則を見いだすことによって生命現象を解き明かす分野である。このような生物物理学の最先端分野である生命システムにおける自己組織化現象を学ぶことを通して，生物物理学の目的・意義を理解することを目標とする。

＜ディプロマポリシーとの関係＞
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及びカリキュラムポリシーCP3, 4に対応している。
・物事を既存の知識にとらわれることなく，科学的根拠に基づいて論理的・批判的に考察し，説明することができる。（A-3-3）
・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解決策を提案できる。（A-4-3）

＜日本大学教育憲章との関係＞
各回の授業・事前学習・事後学習を通して，日本大学教育憲章にある以下の能力を身につけることを目標とする。
A-3 (DP3・CP3) 論理的・批判的思考力
A-4 (DP4・CP4) 問題発見・解決力
授業の形式 講義
授業の方法 物理システムと生命システムが形成される共通の物理理論を学んだ後，それらの静的な形成メカニズムおよびその事例について話をする。次に，その物理理論の適用限界について話を進め，生命システムに特有な動的な形成メカニズムおよびその事例について話をする。随時，新聞・雑誌記事，論文によって最前線の研究成果を紹介し，最後に課題の文献を読んでもらい，その内容をレポートとしてまとめてもらう。
Canvas LMSで教材配信と課題提出を行う。小テストや課題については，翌週の授業で解説・全体講評を行い，またそれらをCanvas LMSでも配信する。また，Zoomやメール，Canvas LMSなどを通じて，教員からのコメントを伝えるとともに「質問」や「議論」の機会を提供する。
対面授業に参加できない場合は，対面授業終了後，Canvas LMSに記載している期日までに動画を視聴し，課題を提出する。
履修条件 なし　　
授業計画
1 ガイダンス：生物物理学概説，自己組織化現象概説
【事前学習】シラバスを事前に確認し，授業全体の流れを理解しておくこと。 （2時間）
【事後学習】第２回以降の授業に備え，講義内容を復習すること。 （2時間）
【授業形態】対面授業
2 自己組織化現象を学ぶための物理の基礎（１）：熱と温度，熱力学第１法則
【事前学習】第１回目の授業終了時に配布した資料を参考に熱と温度，熱力学第１法則について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
3 自己組織化現象を学ぶための物理の基礎（２）：熱力学第２法則
【事前学習】第２回目の授業終了時に配布した資料を参考に熱力学第２法則について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
4 システムの秩序性を測る物理量，エントロピー
【事前学習】第３回目の授業終了時に配布した資料を参考にシステムの秩序性を測る物理量，エントロピーについて予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
5 エントロピー的な力とエネルギー的な力，自由エネルギー
【事前学習】第４回目の授業終了時に配布した資料を参考にエントロピー的な力とエネルギー的な力，自由エネルギーについて予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り、その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
6 静的なシステムの形成メカニズム，静的な自己組織化
【事前学習】第５回目の授業終了時に配布した資料を参考に静的なシステムの形成メカニズム，静的な自己組織化について予習をし，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
7 静的な自己組織化の例（１）：磁性体，合金
【事前学習】第６回目の授業終了時に配布した資料を参考に磁性体，合金について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
8 静的な自己組織化の例（２）：タンパク質の構造形成，生体膜の構造形成
【事前学習】第７回目の授業終了時に配布した資料を参考にタンパク質の構造形成，生体膜の構造形成について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
9 静的な自己組織化の例（３）：脳の記憶メカニズム
【事前学習】第８回目の授業終了時に配布した資料を参考に脳の記憶メカニズムについて予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
10 平衡系と非平衡系
【事前学習】第９回目の授業終了時に配布した資料を参考に平衡系と非平衡系について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
11 動的なシステムの形成メカニズム，動的な自己組織化
【事前学習】第１０回目の授業終了時に配布した資料を参考に動的なシステムの形成メカニズム，動的な自己組織化について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
12 動的な自己組織化の例（１）：ベナール対流，ベロウソフ・ジャボチンスキー反応（ＢＺ反応）
【事前学習】第１１回目の授業終了時に配布した資料を参考にベナール対流，ベロウソフ・ジャボチンスキー反応（ＢＺ反応）について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
13 動的な自己組織化の例（２）：サーカディアンリズム，細胞周期、解糖サイクル
【事前学習】第１２回目の授業終了時に配布した資料を参考にサーカディアンリズム，細胞周期、解糖サイクルについて予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
14 動的な自己組織化の例（３）：筋収縮，神経興奮，脳の動的活動
【事前学習】第１３回目の授業終了時に配布した資料を参考に筋収縮，神経興奮，脳の動的活動について予習し，疑問点をメモしておくこと。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】講義を振り返り，その内容をノートにまとめておくこと。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
15 授業内試験とその解説
【事前学習】第２回～第１４回の内容を復習すること。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】学修した内容の整理をすること。これにより「論理的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
【授業形態】対面授業
その他
教科書 なし
参考書 授業中に指示する
成績評価の方法及び基準 レポート(30%)、授業内テスト(40%)、授業参画度(30%)
授業参画度は毎回のリアクションペーパー等で評価する。
レポートは授業項目ごとに課し，提出してもらう。
授業内テストを学期末に行う。
オフィスアワー メールやCanvas LMSなどを用いて，あるいは本館６階６０６号室（斎藤研究室・随時）で質疑応答する。

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