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工学部を選ぶ理由:受験生と保護者へのアドバイス

はじめに

対象

  • 理系高校生

  • 文理の選択を迷っている高校生

  • モノづくりを将来したい小中高生

  • その保護者の方

伝えたいこと

  • 工学とは,数学・物理・化学を応用(実用化)すること

  • 学ぶために大学に進学することになる

  • 高校で数学・物理が好きだった人は向いているかも

  • 過半数は大学院にいく

  • 就職先は多い

  • 工業とは少し違うかも

  • モノづくりに関わることを体系的に学べるところ

  • 物理・数学に興味がないと職業訓練校みたいになるかも

作成者

  • 国立大学大学院生

  • 工学部機械工学科(大学院もそのまま)

  • 研究室で人工衛星を開発

なぜ書くか

塾でアルバイトしているのですが,来週が共通テストということで受験生がとても真剣に勉強していたため,何かしらの形でサポートしてあげたいと思ったため.

(ただちょっと文字数書きすぎたので、途中から有料にしています。また思いつきで書いたので、文章が冗長でまとまっていませんので、悪しからず。修論が終わったら遂行したいと思います。)




工学部の多様性と選択肢

工学の英語は,Engineeringです.いわゆるエンジニアというのは,工学の人(技術者)のことです.(今では,ITエンジニアのこともエンジニアと略すこともありますが)

ちなみに似た日本語の工業は,Industryです.この辺りからも工学と工業は違うものと考えてください.もちろん工学と工業には深い関係がありますが,工学部にいて工場で何かの部品を作るという経験はあまりしません.

工学のイメージを掴むために誤解を恐れずにいうと,数学・物理・化学・生物を高校よりもさらに勉強して,応用しようという感じです.使う科目や応用先によって,分野が分かれています.

工学部の幅広い分野と応用先

私が所属している大学でいうと,工学部内に

  • 機械工学科

  • 電気電子工学科

  • 電子物質科学科

  • 化学バイオ工学科

  • 数理システム工学科

があります.いわゆる学科と呼ばれるものです.

ちなみに,大学に入ってからの印象ですが『学科選びを間違えると自分のやりたいことが出来なくなる可能性が高い』ということです.

1年の基本的な数学や力学の基礎などは工学部全体で行われていましたが,2年以降他の学科と学ぶことはほぼありません.つまり,ほとんど違う分野のことを学んでいるということです.

私は機械工学科の学生なので機械工の説明しか出来ませんが,機械工学は『熱力学,流体力学,機械力学,材料力学』の四力を基本として,機械周りの制御工学や電気電子工学,情報学などを学びます.

応用先を考えた方が分かりやすいので例を出しながら言うと,

  • 流体力学:パイプを流れる水の流れを計算し,パイプの長さなどを設計(ナビエストークス方程式を多用)

  • 熱力学:高校でやる熱分野の延長線上.エンジンの熱効率など.少し異なるが,伝熱工学でヒートシンクの設計など

  • 機械力学:振動で壊れないような機械の設計など.高校だとバネの力学などで学ぶことの延長線上(固有振動数などで検索?)

  • 材料力学:板のたわみの計算や板材の選定など

とこんな感じです.機械工でも電気電子工学を学びますが,基本的なところを学ぶだけで,電気電子工学科ほどの専門的なことはやりません(とはいっても回路を組んで実験などしますが).

科目の内容などは入ってから理解すればよいのですが,結局何が出来るかというと,機械の設計などが出来るようになります.

例えば,車を自分で作ってみましょう.エンジンがなければ走ることが出来ないので,エンジンが出せる出力やガソリンを燃やして出た熱から得られる熱をどれだけ使えるかという効率によってどれだけの重さ(質量)の車を動かせるか決まると思います.車の形状(先端がとがっている,四角形)によっては空気の流れが変わるため,空気抵抗なども変わるでしょう.また,道の凹凸などで車は振動しますが,この振動によって車が大きく振動(共振)したら壊れてしまいます.上手くバネを設計する必要が出てきます.また,人が乗ったときにフレームが曲がってしまったら困ります.出来るだけ軽く丈夫な材料を使いたいですね.タイヤの回転速度が一定にならず,ずっと加減速してしまうと運転に困りますね.制御しなければ.今ではブレーキなどは電気制御ですが.......

というように,意外に設計・開発は考えることが非常に多いです.
もしかしたら,車を作るというのは工場で組み立てるだけというイメージを持っているかもしれませんが,それは作る工程でも最後の方の工程です.

機械工学はこのように機械関係のことを幅広く学びます.しかし,その知識は機械でなくとも,橋や机,配管など様々なものが対象となります.
以下の動画は機械工学科の学生ならほとんどの人が見たことあると言えるほど,このような橋なども機械工学科の守備範囲です.

また、制御工学(と電気電子工学)は以下のような動画が参考になります。

他の学科についても簡単に話しておきます.機械工学科と並んで古き良きという感じなのが,電気電子工学科.その名前の通り,電気電子関係のことをやっているイメージです.IC(Integrated Circuit)という単語を聞いたことがあると思いますがこの辺りをやっていたり,組み込み系を学んだり(説明割愛),ワイヤレス給電などをやったりしているイメージです.
イメージという言葉を使っているのは,前述のとおり同じ工学部でも他学科のことはほぼ知らないからです.

他にも電物(電子物質工学科)では半導体などをやっていて,よりミクロな世界を扱っているイメージがあります.量子力学などをより専門的にやっていると思います.

化バイ(化学バイオ工学科)では,生物や化学がメインとなっているイメージです.正直何をやっているのか説明できないくらい知らないです.バイオマスや電池系をやっている?というイメージ.(唯一言えるのは工学部の中で最も女性が多いだろうということ)

ただどの分野も応用的なことをやっていて,メーカなどでは工学部の学生が自分の専門を生かして分担でモノづくりをしているという感じです.

途中で小難しい話をしてしまいましたが,はんだ付けや溶接などを図っとしているわけではありません.

自分の興味を見つける方法

この記事を見てくださっている方は,他の学部とも迷っているかもしれません.正直,他学科すらほぼ知らないので他学部のことなど説明することは出来ないのですが,少しイメージを先に共有しておきます.

理系だと工学・理学・農学・情報学・医学があると思います.
医学についてはあまり分かりません.これは工学部とは少し異なると思っても良いと思います.農学は化学バイオに近いのではないかと思っていますが,こちらもあまり分かっていません.すみません.

理学は,工学同様学科でかなり分かれます.工学と一番近いのは物理学科だと思います.基本的には,基礎的か応用的かという違いだと思います.理学部は,厳密に色々やるイメージです.工学は,実用上のことを考えるために割とむちゃくちゃな近似をしたり仮定をおいたり,数学を道具として扱ったりします.(ほかの学科の違いは分からないので,割愛しますが)

最近見た文書の中で工学と理学の違いを感じたのは,SLIMという小型月探査機の澤井先生の「なぜ,宇宙研はSLIMをやらなければいけないのか?」での以下の文章だった.

ただ当時でも、月は米国のアポロ計画に代表されるように既に表面探査が多く為されてお り、「なぜ今更月面を探査する必要があるのか」、工学研究者の間でも疑問があった。宇宙科学研究所(ISAS)の良いところとして、工学研究者と理学研究者が 1 箇所に集まっておりいつでも議論できるという特徴がある。その特質がここでも活かされることになる。理学研究者によると、月面探査は今でも十分に魅力的であるとのこと。

澤井秀次郎,なぜ、宇宙研は SLIM をやらなければいけないのか?,https://www.isas.jaxa.jp/missions/documents/files/doc_9.pdf

同じ宇宙という分野であったとしても,工学と理学で面白いと思うポイントが異なる.

情報学についても念のため.近年,AIなるものが発展してきている.もうChaatGPTには触れただろうか?私のnoteのプロフィールがも生成AIによって作ったものである.このAI関係のことを学べるところと思うとよいかもしれない.またコンピュータサイエンスも近年非常に人気である(東大でも情報系が人気のよう).しかし,AIも情報学のほんの一部でほかにも様々な分野が存在する.

ここで雑な他学部紹介を終えるが,自分の興味を見つけるためにはその分野で学ぶことを調べて自分が興味を持てそうか判断するとよいと思う.

ここで役立つのが『シラバス』である.

どの大学にもおそらくシラバスは存在しているものと思っているが,今回は割とわかりやすい自分が所属している大学のモノにしました.

講義の内容などが検索できるもので,学部と学年などを入れて検索してみてほしい.取るべき科目の多さや幅広さが分かると思います.

とはいえ,やはり実際に講義を受けた人でないとイメージしにくいとは思います.工学部の中だけで判断するなら,高校時代に好きな科目で判断しても良いかもしれません.

  • 機械工学科:数学・物理(力学・熱)

  • 電気電子工学科:数学・物理(電気回路・電磁波)

  • 化学バイオ工学科:化学・生物

  • 数理システム工学科:数学

  • 電子物質科学科:数学?,物理(原子?電磁波)

高校の科目の延長線上にあるようなものなので,苦手でどうしようもなければ大学生活は苦痛になるかもしれません.(とはいえ,機械工学科でも鋼の変化を学ぶといった科目もありますので,力学が出来なくても得意なところを活かしていければ問題ないですが)

ただやはり興味を見つけるためには,大学卒業後のことを考えるのが良いのではないかと思います.

例えば,自動運転をしたい場合,実は工学部機械工学科の守備範囲内です.ゲーム開発がしたい場合,工学に来るとなかなか難しいと思います.大学に進学する前の段階で,将来を考えるのは非常に難しいかと思いますが,それでも何となく絞らないと難しいと思います.

機械工学のように幅広い範囲ではなく、もう少し具体的な航空宇宙工学科というものもあるようです。

(やりたい事が決まっていたとしても、教授職の方達の退官や他の大学にいってしまうなどがあると、研究できなくなる可能性があります。退官は師事したい先生の年齢を調べれば何とかなりますが、他大への移動は運ですね。)

ここで、私が機械工学科を選んだ理由を話しておきます。

元々愛知県出身なので、モノづくりが身近な存在でありました。ですので、将来はエンジニアとして働きたいということで工学に行くことは何となく決めていました。また、高校時代物理や数学が好きだったというのも工学を選んだ理由です。(理学の就職先が高校時代から分からなかったので、若干消去法的に工学を選んだ節もありますが)

工学部の中でも複数の学科があることは説明しました。私は高校時代、オープンキャンパスに参加していないので学科についてよく分かりませんでした。そんな中学科選びに迷っていましたが、決定打になったのは大学で人工衛星を開発しているのは機械工学科ということを知ったことでした。
せっかく大学で何かをやるなら大学でしか経験ができなそうなことをしたいと思っていました。(不純な理由かもしれませんが)

また、モノづくり界でよく聞くのは、大きな機械の一部の部品しか開発できない(会社の歯車になる?)ということを聞いていました。
それなら、大学時代に一つの機械全体を作る経験をしておきたいと思っていました。(今思うと割とよい選択だと思います)

まぁそんなことで、何やかんやで目的としていたことは達成できたわけです。(こればかりは運な気がします。宇宙業界はブラックという噂のおかげで何故かうまく行った感じです。)

おそらく、物理や数学、モノづくりに対して何も興味が沸かないという人も中にはいると思います。友人にもそういう人がいますが、何とか大学院にいって、できるだけ楽な研究をしようと頑張っている人もいます。
これは、大学、大学院を職業訓練校的に使っている気もします。そういう人は、資格のような感じで大学に来ている感じです。
もしかしたら、そういう感じの方が興味を持てるという人がいるのかもしれません。


工学部受験のポイントと注意点

共通テスト対策

念のために,共通テストは受験における一次試験のようなものです.多くの大学で,一次試験として採用しています.
昔の共通一次?ですかね.私の時はセンター試験でした.記述を追加しようとして失敗した名前だけ変わったセンター試験というイメージです.基本マーク形式の試験です.
今年は1月13日,14日に行われます.

私はセンター試験の時代の旧世代人間ですが、科目が多くて大変だった記憶があります。

私立を受けるのであれば三科目受験などもあった気もしますが,国立を受けるならば全科目受ける悲痛用があったと思います.

理系ならばおそらく数学・物理・化学(・英語)で差はそこまでつかないと思います(多くは8割以上とるのでは?).よって,案外国語が重要だと思います.大学入って,ひたすら日本語や英語の文章を読まされます.そこで論説というのは大事なんだと気づきました.ただ古文漢文という,なぜ勉強させられるのか未だに分かっていない分野がありますが,この分野は対策すれば点は取りやすい(浦島太郎かもしれませんが)ので対策しておくことを勧めます.

あとは社会科目を何にするかだと思います..地理B,現社,倫政などありますし,高校の方針次第ですかね.

対策になっていない気もするのであえて言っておくと、『とりあえず納得するスキル』があると良いかもしれません。(考える癖があることは重要です。)あくまで点取りゲームでしかないので、そこは少し割り切る必要があったなと思います。

二次対策

各大学ごとの試験です.共通テストの1か月後?くらいにあります.

工学部だと,数学・物理・化学・英語のところが多いのではないかと思います.

前期・中期・後期あるので,学部だけでなく大学選び頑張ってください.

私は私立を受けていないですが,共テ後に割とすぐにあるので準備期間等注意してください.(あと私立の出来で少しメンタルにくるようです)

(後期受験は、倍率に対して実際に受けに来る学生が少ないので、それはそれで少しメンタルに来ました。)

受験は点取りゲームなので,点の取り方は高校の先生や塾の先生等に聞いてください.

受験の注意点

  • 他学部への移動は基本できない

  • 他学科もよほどのことがないと移動できない

  • 同じ学部でも違うことを学科ごとにやってるので行きたいところ間違えると終わる

  • だいたい学科の希望順位などを選べる(第一志望は機械工学科、第二希望は電気電子工学科など)

  • やりたいことがあっても、教授が退官されたり、違う大学へ行くこともあったりして、できなくなる可能性もある(その場合、外部の大学院に行くなどの選択肢もある)

  • 数学や理科の配点が高いことが多い


工学部での学びと将来の展望

実践的な学び

機械工学の実験では、エンジンの燃焼試験など様々なことを経験できますし、1年次では工学部全体でロボットコンテストが開かれたりしています。

ただし、応用(実用)ということを言いつつも、あくまで学問の範疇なので、実際に工学の知識を応用しているのはメーカです。
工学のイメージは、その前段階のお試しという感じです。

実践的な学びは、学んだことを課外活動で活かすことで学ぶことができます。(自主性を持たなければいけません)

大学の講義以外にも部活やサークルとしてものづくり活動に参加している人も多いです。有名なのは、鳥人間コンテストをやっているサークルですが、ロボコン(ロボットコンテスト)やレスキューロボットの大会、宇宙系のCanSatなどがあります。私も過去CanSatをやっていましたが、モノづくりに触れる良い機会でした。

部活以外にもモノづくりを行える機会は少なくないです。しかし、これは所属する研究室次第という話にもなります。

自分が所属している大学だと4年から研究室に配属されます。おそらく研究室というものが想像しにくいのではないかと思いますが、教授の元に学生がついて、教授の専門分野の研究を行うというものです。
以下のHPは私が書いているものですが、学部4年から大学院生まで同じ研究室に所属して、同じ分野だけど異なる研究をしています。

私が所属している研究室は、人工衛星を開発しています。詳細については省きますが、機械工学科の分野の中では最もロボット作りをしているところではないかと思います。

人工衛星というシステムもじっくり考えてみると幅広い知識が必要となります。以下のようにシステムが絡み合ってできています。

このように実際にモノづくりができるというもの機械工学科のメリットではあります。

また、他にも研究室では企業と連携して研究・開発していることが多いです。なので、工学という実用的な分野を活かして企業とのやりとりを経験できるというメリットもあります。

その代わりと言っては何ですが、華のある大学生活を思い浮かべていると地獄をみるかもしれません。

研究室への配属

さて、先ほど4年生で研究室に配属されるといいました。

これは逆にいうと、3年生までは学科の専門科目を受ける必要があるということです。一応、同じ学科の中でも複数のコースに分かれています。例えば、機械工学でいうと宇宙環境や知能、光電精密です。これは3年で分かれます。しかし、結局はやることはほぼ同じで学部3年まではほとんど知識の差はありません。

4年生で研究室に配属されるというのは、想像以上に大変です。
例えば、あなたが宇宙関係の研究室に行きたいとしましょう。

十何個ある研究室の中で、自分の行きたい研究室にいけるかどうかは成績などで決まります。

また、研究室に行けても、大学院に行かない場合はやりたかったことは1年もできません。

もし、大学院に行く場合は、8月ごろに大学院試験と呼ばれる試験を受けることになります。大学院に行っても、就職する場合は大学院の1年生で就活をすることになります。

つまり、大学でもひたすら講義を受けさせられ、再び大学院試験という受験を経て、大学院では就活やさらなる研究をすることになります。
入ってから、勉強が楽しくないとあまり良い生活は送れないと思います。

一応補足すると、高校時代からやりたいことがある場合は実現できる可能性があります。自主性が必要ですが、1年次から教授などに頼み込めば研究室に入り浸って研究することもできます。(部活のようなもので単位などは出ませんが)

就職や進学の可能性

工学部の先の道はいろいろありますが、

  • 大学院に進学

  • 就職

がメインです。多くの工学部生は大学院に進学すると思います。

まずは、大学院というものについて簡単に説明しておきます。
大学院は、大学の研究をさらに2年間続けようというイメージで良いと思います。大学の次のステージです。この大学院でも講義を受けて単位を取る必要があります。(前述したシラバスにも載っているはず)

大学院の中でも段階?があって、修士と博士というものがあります。
大学4年間を終えた後、大学院で2年間学び論文(修士論文)を出して通れば修士という学位が貰えて、さらに大学院に3年間行き博士論文(とジャーナルに論文)を出して通れば博士という学位が貰えます。

工学部の学生は、過半数は修士の過程に進みます。しかし、博士に進む人は多くはないです。旧帝大と呼ばれる大学だとそれなりに博士の人は多いです。

こういう環境なので、学部での就職活動は厳しいものがあります。周りが修士の学生が多いので、相対的に低く見られてしまうことがあると思います。

ただもちろん学部での就職がないわけではありません。総合職の採用は難しくても大手の企業に入れたり、自分の行きたい企業に行けたりします。ただ総合職でない就職などを調べておいて自分のやりたいことができるかどうかを調べておく必要があると思います。

修士課程は、前述の通り、博士に進むか就職するかという判断になります。ただ大学院にいて、日本において博士課程というのはあまりメリットがないように感じます。海外では博士(Dr.)がないと就職できないところなどがありますが、日本だと教授職などしかないのではないかと思います。

修士課程での就職活動は割と易しいです。おそらく高校・大学までは、高校名や大学名で判断されることが多いと思います。受験の成果で判断されることが多いと思います。しかし、大学院では研究や活動を見られます。よってある程度のネームバリューがあれば旧帝大と駅弁大学でも十分に戦えます。

さて、先に博士のことを言っておきますが、正直よくわかりません。研究員として働くことを選んだり、企業の博士枠採用などもあります。しかし、博士に行ったからと言って教授職になれるとは限りません。ただ専門性は深まると思いますので、自分の研究によほど興味があればという感じになると思います。(修士課程でも何年学生をやっているんだと言われることもあるので博士に行くには相当の決意がいると思います。)

さて、修士課程の就職先ですが、割と幅広いです。おそらく多いのはメーカが多いと思います。車会社や重工業、部品メーカから化学メーカ、材料メーカなどが多いです。機械工学からは化粧品などの開発なども行く人がいるようです。他にもたくさん道があって、SIerと呼ばれるソフトウェア系の会社やコンサル会社、シンクタンクなどにも行く人がいます。

公務員になる人も一部います。
あまり教師になる人をみませんが、機械工学科では工業高校の教職資格しか得ることができないようです。工学部の中でも数理システム工学科などは数学の教師などを取れるようです。

抽象的なことが多くなったので、少し具体的な話をします。
私がメーカに行くので、その周りの仕事について。

  • 製造技術:モノづくりの工程を効率化したりシステム化したり

  • 先行開発:設計段階のものを作ってみて、評価するなどなど

  • 品質保証:ものが製品としての基準を満たしているかなど

トヨタ自動車の工場見学をするとイメージが変わるかもしれません。

この過程を考えたり、この装置を設計するのも工学の仕事です。

設計・開発でいうと、シャシーの設計やエンジン開発などさらに細かく分割された領域で仕事を行います。

車のような部品が多く、大きいものだと開発は大変で、それぞれが別の仕事をすることが多いイメージです。

逆に、プリンタのメーカなどは小さい製品のため、開発の流れを幅広く経験できるということを聞いたことがあります。

機械工学だと自動車関係(と言ってもめちゃくちゃ幅広いですが)や大型の機械を作る重工業などが多いイメージです。

ただ基本的に何にでも機械や構造物が使われているので、専門を活かしやすいというのが機械工学にはあると思います。

他でいうと電気電子工学などは、マイコンの開発やSoCの設計などをしているイメージがあります。また電気技術者なども多いです。こちらも電気関係のことが専門になるので、さまざまな分野で応用できます。

電気物質科学科は、半導体を取り扱ったり、電池なども専門です。今の流行りと言っては何ですが、半導体不足であれだけの影響を受けたことからも分かる通り、できるだけ小さく電子回路を組めるというようなメリットは計り知れないものがあります。また、スマホや人工衛星でも使われていますが、電池などの分野は非常に発展しています。

というように学科ごとでも就職先は結構変わる傾向にはありますが、大学院まで来ると自分がやってきたことで勝負できるというところもありますので、その観点も踏まえて学部選びをしてみてください。


おわりに

冗長になってしまいましたが、主に機械工学科の立場から工学部について語りました。

ご購入いただき誠にありがとうございます。

皆様の受験が上手くいくことを願っております

何か疑問がございましたら、以下にご連絡ください。

hattori.sat@gmail.com 



人工衛星を大学で開発しています! いずれは宇宙や衛星,ロケットを題材とした高校生や一般向けの教材を作りたいと考えています!! もしよろしければ応援していただければと思います! 教材をkindleで売る費用や活動費(インタビュなど)で使わせていただきます.