「卒業研究って具体的に何をするの？」
「研究室に配属されたら、毎日どんなことをする？」
「卒論を書くまでの流れを知りたい」
研究室配属が近づくと、このような疑問を持つ人も多いのではないでしょうか。
理系の卒業研究では、これまでの授業とは違い、まだ答えが分かっていないテーマについて、自分で調査・実験・解析を行い、その成果を卒業論文としてまとめます。
大まかな流れは、
研究テーマを決める
→ 先行研究を調べる
→ 実験・解析を行う
→ 結果を考察する
→ 卒論を書く
→ 卒論発表をする
という形です。
私自身も電気電子系の学科で実験系の研究を経験しましたが、研究室に配属されたばかりの頃は「まず何をすればいいのか」すらよく分かりませんでした。
そこでこの記事では、実際の研究経験も踏まえながら、
- 理系の卒業研究では何をするのか
- 研究室配属後の1年間の流れ
- 卒論はどのように書くのか
- 卒業研究はどれくらい忙しいのか
- 研究がうまく進まないときの対処法
について分かりやすく解説します。
これから研究室配属や卒業研究を控えている大学生は、ぜひ参考にしてください。
理系の卒業研究では何をする？
理系の卒業研究では、自分の研究テーマについて調査・実験・解析を行い、その成果を卒業論文としてまとめます。
研究室や研究分野によって内容は異なりますが、一般的な流れは次の通りです。
- 研究室に配属される
- 研究テーマを決める
- 先行研究や論文を読む
- 実験方法・解析方法を覚える
- 実験やシミュレーションを行う
- 得られた結果を分析・考察する
- 必要に応じて追加実験を行う
- 卒業論文を書く
- 卒論発表を行う
実験系の研究室であれば、試料作製や測定装置を使った実験が中心になることがあります。
一方、情報系や理論系では、
- プログラミング
- シミュレーション
- 数値計算
- データ解析
- AI・機械学習
などが研究の中心になる場合もあります。
そのため、「理系の卒研＝毎日白衣を着て実験する」というわけではありません。
研究室によって、卒業研究の進め方は大きく変わります。
そもそも卒業研究とは？
卒業研究は、大学で学んできた知識を使いながら、特定のテーマについて自分で研究を進める活動です。
授業との大きな違いは、あらかじめ正解が用意されていないことです。
これまでの授業では、
「この問題を解きなさい」
「指定された実験を行い、結果をレポートにまとめなさい」
というように、基本的にはやることが決められていました。
しかし、研究では違います。
例えば、
「この材料を変えたら性能はどうなるのか」
「なぜこのような現象が起きるのか」
「従来より性能を向上させることはできるのか」
といった、まだ答えが分かっていない問題に取り組みます。
そのため、
- 実験がうまくいかない
- 予想と違う結果が出る
- データがばらつく
- 装置が思ったように動かない
- 原因が分からない
といったことも珍しくありません。
むしろ、そこから原因を考え、条件を変えて再び検証することこそが研究です。
研究室に配属されたら最初に何をする？
研究室に配属されたからといって、いきなり一人で研究を始めるわけではありません。
最初は、研究に必要な知識や技術を身につける期間になることが多いです。
研究テーマを決める
最初に、自分が取り組む研究テーマを決めます。
研究テーマの決め方は研究室によって異なり、
- 教授からテーマを与えられる
- 複数の候補から選ぶ
- 先輩の研究を引き継ぐ
- 自分でテーマを提案する
といったケースがあります。
学部4年生の場合は、完全にゼロから研究テーマを考えるよりも、研究室で進められている研究の一部を担当する場合が多いです。
私の場合も、まずは研究テーマの背景や目的を理解するところから始まりました。
先行研究や論文を読む
研究テーマが決まったら、その分野について勉強します。
特に重要なのが「先行研究」を調べることです。
先行研究とは、自分より前に行われている研究のことです。
論文や研究資料を読むことで、
- これまで何が分かっているのか
- 何がまだ分かっていないのか
- どのような実験方法が使われているのか
- 自分の研究にはどのような意味があるのか
を理解していきます。
研究室に入ると、英語論文を読む機会も増えます。
最初は専門用語が多く、1本読むだけでもかなり時間がかかるかもしれません。
しかし、同じ分野の論文を何本か読んでいくと、頻繁に登場する単語や研究背景が分かるようになり、少しずつ読みやすくなります。
4〜6月ごろ｜研究の基礎を身につける
研究室に配属された直後は、本格的に結果を出すことよりも、研究を進めるための準備が中心になります。
例えば、
- 研究背景を勉強する
- 関連論文を読む
- 実験装置の使い方を覚える
- 試料の作り方を覚える
- データ解析方法を学ぶ
- 先輩の実験を見学する
といったことを行います。
実験系の研究では、「測定すること」よりも、その前の準備に時間がかかることもあります。
例えば、
材料を準備する
→ 試料を作製する
→ 測定する
→ データを整理する
という一連の作業を覚えなければなりません。
最初は一つひとつの作業に時間がかかりますが、この時期に基本的な研究方法を身につけておくと、その後の研究がかなり進めやすくなります。
7〜9月ごろ｜実験・解析を本格的に進める
実験方法や解析方法を覚えてくると、本格的にデータを集め始めます。
例えば実験系の研究であれば、
「材料の量を変えると性能はどう変化するか」
「構造を変えることで性能を改善できないか」
「条件Aと条件Bではどちらの結果が良いか」
といった形で、一つずつ条件を変えながら実験を進めます。
このとき重要なのが、1回の実験結果だけで結論を出さないことです。
同じ条件で実験しても、結果が多少ばらつくことがあります。
そのため、複数回実験を行い、
- 同じ傾向が確認できるか
- 再現性があるか
- 異常なデータではないか
を確認します。
得られた結果はグラフなどにまとめ、
「なぜこの結果になったのか？」
を考察します。
単にデータを集めるだけではなく、結果の原因を考えることが研究では非常に重要です。
卒業研究では実験がうまくいかないことも多い
卒業研究を始める前は、
「研究ではすごい結果を出さなければいけない」
と思っている人もいるかもしれません。
しかし、実際の研究では、思った通りにいかないことのほうが多いです。
私自身も、実験条件や作製方法を何度も変更しながら試行錯誤しました。
研究では、
仮説を立てる
→ 実験する
→ 結果を見る
→ 原因を考える
→ 条件を変更する
→ 再び実験する
というサイクルを繰り返します。
そのため、うまくいかなかった実験も無駄ではありません。
「この条件ではうまくいかない」
ということが分かれば、それも一つの重要な結果です。
研究では、
実験に失敗した＝研究に失敗した
ではありません。
なぜうまくいかなかったのかを考え、次の実験につなげることが大切です。
10〜12月ごろ｜卒論に使うデータを整理する
卒論提出が近づいてくると、それまでに集めたデータを整理し始めます。
この時期になると、
- どの結果を卒論に載せるか
- 研究目的に対する答えは出ているか
- 追加で必要な実験はないか
- 結果をどう説明するか
を考えるようになります。
研究を進めていると、
「この結果だけでは説明が足りない」
「この条件も比較したほうがよさそう」
という部分が出てくることがあります。
その場合は追加実験を行います。
私自身、この時期になると、それまでバラバラだった実験結果が少しずつつながっていく感覚がありました。
「なぜこの実験をしたのか」
「その結果から何が分かったのか」
という研究全体のストーリーが見えるようになってきます。
1〜2月ごろ｜卒業論文を書く
研究結果がまとまってきたら、卒業論文を書き始めます。
研究室によって形式は異なりますが、卒論は一般的に次のような構成になります。
研究背景
なぜこの研究を行う必要があるのかを説明します。
これまでどのような研究が行われてきたのかを書き、自分の研究につなげます。
研究目的
この研究で何を明らかにしたいのかを書きます。
卒論全体の方向を決める重要な部分です。
実験方法・解析方法
使用した材料や装置、実験条件、解析方法などを書きます。
読んだ人が「どのような方法で研究したのか」を理解できるようにします。
結果
実験によって得られた結果を、グラフや図、表などを使って示します。
考察
結果を示すだけでなく、
「なぜこの結果になったのか」
「この結果から何が言えるのか」
を考えます。
卒論では特に重要な部分です。
結論
研究によって明らかになったことをまとめます。
卒論を書くときに大切なのは「研究のストーリー」
卒論では文章量を増やすことよりも、研究全体の流れを分かりやすくすることが重要です。
例えば、
このような課題がある
→ そこで○○を検討した
→ この実験を行った
→ この結果が得られた
→ その結果から○○だと考えられる
という流れです。
研究背景、目的、実験方法、結果、考察がバラバラではなく、一つのストーリーとしてつながっていると卒論も読みやすくなります。
私自身、研究を進める中で「実験すること」だけでなく、「なぜこの実験が必要なのかを説明できること」が重要だと感じました。
卒論発表では何をする？
卒論を提出した後には、卒業研究の内容を発表する機会があります。
PowerPointなどでスライドを作成し、
- 研究背景
- 研究目的
- 実験方法
- 研究結果
- 考察
- 結論
を限られた時間で説明します。
発表後には質疑応答が行われます。
例えば、
「なぜこの条件を選んだのですか？」
「この結果はどのように説明できますか？」
「別の原因は考えられませんか？」
といった質問を受けることがあります。
発表直前は緊張すると思いますが、自分が長期間取り組んできた研究なので、準備をしておけば答えられる質問も多いです。
卒論発表では、研究内容だけでなく、専門外の人にも分かるように説明する力も求められます。
理系の卒業研究はどれくらい忙しい？
卒業研究の忙しさは、研究室によってかなり違います。
例えば、
- コアタイムがある研究室
- 比較的自由に研究できる研究室
- 基本的に毎日研究室に行く研究室
- ゼミやミーティングの日を中心に集まる研究室
などがあります。
また、同じ研究室でも研究テーマによって忙しさが変わる場合があります。
例えば、実験装置を数時間動かす必要がある研究では、研究室にいる時間が長くなりやすいです。
一方、プログラミングやシミュレーション中心の研究では、環境が整っていれば研究室以外でも作業できる場合があります。
そのため、
「理系の研究室は週何日行くの？」
「研究室には毎日行かないといけない？」
という疑問に対しては、研究室によってかなり違うというのが実際のところです。
研究室選びをするときは研究内容だけでなく、
- コアタイムの有無
- 研究室に行く頻度
- ゼミ・ミーティングの頻度
- 先輩の生活スタイル
- 教授の指導スタイル
- 就活との両立
なども確認しておくと安心です。
卒業研究がうまく進まないときの対処法
卒業研究では、必ずしも研究が予定通りに進むとは限りません。
実験がうまくいかなかったり、原因が分からなくなったりすることもあります。
そんなときは、次の3つを意識すると研究を進めやすくなります。
1．教授や先輩に早めに相談する
研究室には、自分よりその研究に詳しい人がいます。
自分一人で何時間考えても分からなかったことが、教授や大学院生に相談するとすぐ解決することもあります。
特に、
「何日も同じところで止まっている」
という場合は、早めに相談したほうが研究を進めやすくなります。
2．実験条件を一度に変えすぎない
実験がうまくいかないと、さまざまな条件を変えたくなります。
しかし、複数の条件を同時に変更すると、
「何を変えたことで結果が改善したのか」
が分からなくなってしまいます。
できるだけ一つずつ条件を変更し、結果を比較するのがおすすめです。
3．実験記録をしっかり残す
研究では、実験ノートや記録が非常に重要です。
例えば、
- 実験した日
- 使用した材料
- 実験条件
- 測定結果
- 気づいたこと
- 失敗したこと
- 次回試したいこと
などを記録しておきます。
数か月研究していると、過去の細かな条件は意外と忘れます。
実験記録を残しておけば、後から条件を比較するときや卒論を書くときにも役立ちます。
卒業研究を通して身についたこと
卒業研究では、専門知識だけでなく、さまざまな力が身につきます。
私自身、実験系の研究を経験して特に感じたのは、
- 問題の原因を考える力
- 仮説を立てる力
- 仮説を実験で検証する力
- データを整理・分析する力
- 分かりやすく説明する力
- 失敗しても改善を続ける力
です。
授業では用意された問題を解くことが中心でした。
しかし、研究では、
「そもそも何が問題なのか」
「次に何を調べるべきなのか」
から自分で考える必要があります。
この経験は、研究職に進む場合だけでなく、企業で仕事をするときにも活かせると感じています。
これから卒業研究を始める人へ
研究室に配属されたばかりの頃は、分からないことが多くて当然です。
専門用語が分からない。
論文を読んでも理解できない。
実験装置の使い方も分からない。
私自身も、その状態から研究を始めました。
最初から研究を完璧にできる必要はありません。
大切なのは、分からないことを一つずつ減らしていくことです。
論文を1本読む。
実験方法を一つ覚える。
グラフを一つ作る。
結果について一つ考える。
そうした小さな積み重ねによって、少しずつ自分の研究が形になっていきます。
実験がうまくいかないこともありますが、その過程も研究の一部です。
失敗を怖がりすぎず、先生や先輩に相談しながら研究を進めてみてください。
よくある質問
卒業研究は4年生から始まる？
多くの大学では、3年生後半から4年生にかけて研究室配属が行われ、本格的な卒業研究は4年生から始まります。
ただし、配属時期や研究開始時期は大学・学科によって異なります。
卒業研究では毎日研究室に行く？
研究室によって異なります。
コアタイムが設定されている研究室もあれば、比較的自由に研究を進められる研究室もあります。
研究室訪問の際に、先輩へ実際の登校頻度を聞いておくのがおすすめです。
卒業研究で結果が出なくても卒業できる？
卒業研究では、期待した結果が得られないことも珍しくありません。
重要なのは、何を目的に研究し、どのような実験を行い、その結果から何を考えたのかをまとめることです。
具体的な卒業要件は大学や学科によって異なるため、自分の所属大学のルールも確認してください。
卒論は何文字くらい書く？
卒論のページ数や文字数は、大学・学科・研究室によって異なります。
文字数だけを目標にするよりも、研究背景から結論までを論理的につなげることが重要です。
まとめ｜卒業研究は「自分で考えて答えを探す」経験
今回は、理系の卒業研究では何をするのか、研究室配属から卒論発表までの流れを紹介しました。
卒業研究の大まかな流れは、
研究テーマを決める
→ 先行研究を調べる
→ 実験・解析を行う
→ 結果を考察する
→ 追加実験を行う
→ 卒業論文を書く
→ 卒論発表を行う
という形です。
研究室に配属されたばかりの頃は、
「自分に研究なんてできるのかな」
と不安になる人もいると思います。
しかし、研究は最初から一人ですべてできる必要はありません。
教授や先輩に教えてもらいながら、少しずつ研究方法を覚えていきます。
卒業研究は大変なこともありますが、大学で学んできた知識を使いながら、自分で考え、試し、改善する経験ができる貴重な機会です。
これから研究室配属や卒業研究を控えている人は、分からないことを一つずつ減らしながら、自分の研究を進めてみてください。
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