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例会速報 2004/02/14 県立湘南台高校
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授業研究：生徒による授業一言メモと「小テスト－追試」システム 鈴木さんの発表
鈴木さんはふだんの授業で行っている、ちょっとした授業実践を共有することが大切だと考えている。今回は二つの話題を提供してくれた。以下、鈴木さん自身による発表メモ。
一つ目は昨年秋からはじめた、生徒の授業評価です。B6サイズのメモ用紙を生徒数分いつも授業に持っていって、最後に数分あまったときに配布して書かせるようにしました。本当は毎時間やりたいのですが、その余裕がなかなかありません。メモ用紙には質問項目として「よくわかった点、印象に残ったこと」「今日の授業でわからなかったこと、質問等」「全体の感想・要望」という３つを書き、枠で囲んでいます。書きたくなかったら「特になし」と書けばいい、名前は書いても書かなくてもいい、という形で、強制力がなく自由に書けばいいという形式にしています。
例会で実際の生徒の書いたものを回覧しましたが、思ったほど書いていないという声が上がりました。私としては、たくさん書かせるより、率直な声を小まめに集めたいという方に主眼が行っています。１時間の授業で、生徒が未消化だったところ、思ったより理解してもらっているところなどが少しは見えてきます。質問欄に書いてあることで答えられるものは答えるようにしています。ただ、毎時間書かせられないというのが一番の課題。もっと小さくして、とにかく鈴木の授業は最後にこれを書くものなのだ、と習慣付けられればいいかと思っています。来年度の課題かな。
二つ目は、「小テスト－追試」システムです。15年以上前に、化学の町井弘明さんから教わった方法です。小テストは基礎を確認する簡単な問題で、教科書・ノートを見てもよいという形式で抜き打ちで行います。学期に数回行います。（実際は定期テストサイクルで１回ずつしかできませんでした。）そして基準点を設け、達していない生徒を放課後等に呼び出して、追試を行います。この追試は合格するまで何回も（その日のうちで可）受けるというもの。実際には、その場で補習をするのです。
ただ補習するよと言っても来ない層の生徒を呼ぶことに意義を求めています。これまで２回この追試・補習を実施しましたが、かなりの数の生徒を呼び出し、その全員がとにかく最低限理解しておいて欲しいこと（理科総合の化学分野なので、たとえば周期表とかモル計算とか）を身につけるまでやらせることができると思います。こういうことをしていると、生徒は「あの先生は見捨てない」と思ってくれます。そういう雰囲気を作るだけでも効果は大きいと自分では思っています。ただ、呼んでも来ない生徒が数人いるのが課題。一番来て欲しい、成績が一番心配な生徒が来ません。その点はまだ他の工夫が必要です。
Y-CASからレビトロン・ゼロまで 山本の発表
増田屋コーポレーションが「U-CAS」を国内で販売し始めたのが１９９４年、衝撃的な出来事だった。以来、磁気浮揚する不思議なコマは、スーパー・レビトロンからレビトロン・ゼロ（２００４年発売）へと進化してきた。YPCはU-CAS発売と同時に、その構造と原理の解明に取り組み、１９９５年にはいち早く全自作磁気浮遊ゴマ「Y-CAS」を完成させた。今回の例会では、これらのコマを一堂に集め、その１０年の歴史をふり返った。写真は奥からY-CAS、初代U-CAS、スーパー・レビトロン、レビトロン・ゼロである。並べて比較するとレビトロン系では浮遊点の高さが大きく改善されていることがわかる。スーパー・レビトロンのベースはずっしりと重かったが、レビトロン・ゼロではずいぶん軽くなり、傾き調整ねじもついて、デザインが洗練されている。磁石の素材をはじめ、改良の跡が見える。
下左は全自作で原理むき出しのY-CASである。大小のフェライト磁石で構成している。安定して浮かせるのは職人技で非常に難しい。傾き調節に非磁性体のねじを使ったアイデアは、Y-CASの方が先である。ベース磁石固定用の銅線は、強力リング磁石を不用意に重ねたときにもけがをしないためのスペーサーも兼ねていた。
右は最近の製品レビトロン・ゼロ（発売元はテンヨー）である。手ごろな価格、扱いやすさ、浮かせやすさ、しゃれたデザイン、浮遊点の高さなどどれをとってもおすすめで、究極の磁気浮遊ゴマといえる。U-CASよりだんぜん安定しているので、初心者でも比較的簡単に浮かせることができる。まだの人はぜひ手に入れておきたい一品である。
【関連記事】
U-CASの物理 http://www2.hamajima.co.jp/~tenjin/labo/u-cas.htm
Y-CASへの道 http://www.rikanoheya.fks.ed.jp/JKEN/Ycas/ycas.htm
大気圧の威力 長嶋さんの発表
実験はダイナミックであるほどインパクトが強い。長嶋さんはボウリングの球を大気圧で持ち上げるというデモンストレーションに挑戦した。
使用したボウリング球の質量は１５ポンド（およそ７kg）、直径218mm。内径220mmの肉厚のアクリルパイプに入れ、隙間は球の赤道部にセロテープを巻いて調節する。ボウリング球の重心は、球の中心ではなく、穴のあいている方にあるらしい。穴のあいている方が下になると安定するという。実験を繰り返してわかった意外な事実だ。
下の台は空気が入るように井桁に組んである。上部のふたは、ハレパネ、ベニヤを貼り合わせたもので、真ん中に２ｃｍくらいの穴があいている。ここに掃除機のホースを押し当てて吸引するのだ。重いボウリング球がしずしずと浮き上がるとギャラリーから「おお～」と声が上がった。生徒もきっと驚いてくれるだろう。
内部はどのくらい真空になっているのだろう。登山用の高度計を入れて気圧の変化を直接見てみた。意外なことにほんの20hPaぐらい下がっているだけだ。わずか1/50気圧の減少である。実際計算してみてもその通りで、上記のデータからは18hPaの減圧で十分だという結果になる。大気圧が以下に大きいかを示す恰好の教材である。
入手情報：ボウリング球は、近くのボーリング場で廃棄寸前のものをもらってきた。パイプはアクリル製で内径２２０ｍｍ外径２３０ｍｍ。うまくあうサイズのものを見つけるのは大変。長嶋さんの入手先は、菅原工芸（東京）。「はぎれや」か「はざいや」で検索にかかるという。ただし、それでもお値段は数万円とか。掃除機は普通の家庭用のもの。
「こちらはお笑い仕様」と次に長嶋さんが披露してくれたのは、外径６０ｍｍ厚さ３ｍｍぐらいのアクリルパイプで、ビリヤードの玉を持ち上げるもの。何と、筒の上に口を押し当てて「人力で吸う」のである。隙間はビニールテープを巻いて調整、下の部分にアルカリ単４電池を２本に貼り付けて、バランスをとっている。肺に負担がかかるので、子供にはやらせないのが賢明だが、演示としては原理がわかりやすくてよい。
ジャンピング・スターリングエンジンの工作 長嶋さんの発表
土浦工業高校の小林義行先生が開発し、科教協→YPC→越さんと輪が広がって、今やすっかりおなじみになった、スターリングエンジン・ジャンピングミニ。長嶋さんもオリジナルの工夫を加えつつさっそく作ってみた。細かい素材が変更されているものの、基本は試験管とスチールウールと風船という組み合わせである。製作工程がチューンナップされて、より簡単に作れるようになっている。長嶋さんは、ガラス試験管をディスクグラインダで切断する際のノウハウも披露してくれた（右）。さらに例会の席で先輩の越さんからのアドバイスがあり、すばらしく性能アップした。情報交換は新しいアイデアを生む。
二次元安定磁気浮揚 右近さんの発表
先月２月、都立戸山高校で開かれた続KBGK研究会で霜田光一先生が発表されたものを、右近さんがレポートしてくれた。
永久磁石だけで３次元空間に鉄球を磁気浮揚させることはもちろんできない。いうまでもなく、これはアーンショーの定理によるところだ。しかし２次元であればこの限りではない。二つの永久磁石を異なる磁極を向き合わせ、５ｍｍほど離して（間にFDのプラケースをスペーサーとしてはさむ）保持すると、その上側あるいは下側で、磁束密度極大の場所が磁石からわずか離れた位置にできる。磁場はプラケースの面に対して垂直な向きである。鋼球は磁束密度極大の場所に向かう磁力を受け、これが重力とつりあう。したがって、写真右のように逆さまにしてもやはり浮くのである。
浮上の原理を説明する右近さん。この現象は、先日新聞紙上をにぎわした、岩手高校の佐々木修一先生の実験と似ているが、原理は若干異なる。佐々木先生の場合はかざす磁石は１個（あるいは複数個をつなげたもの）だが、その下に来る鋼球が反対向きの磁場を作り、かざす磁石と一層めの鋼球の作る合成磁場極大の場所が磁石から離れた位置にでき、二列目の鉄球が浮くというものだ。
ローリッツェン検電器 山本の発表
ローリッツェン検電器とは、かつて放射性物質の定量に使われた、放射能測定器である。仁科芳雄らが、原爆投下後の広島で調査を行ったとき携えていった計測器も同種の装置だったという。縁あって、廃棄されたものを譲り受けた。
原理は箔検電器と似ていて、電極に指定された電圧を加えて電荷を与えると、静電気の反発でファイバーが開き、放射線が電離作用を起こすと、空気中に生じたイオンで電荷が中和されてファイバーがしだいに閉じていくというもの。この時間変化を測定して放射能を測る。
金属の箱に顕微鏡をとりつけたような構造で、アルミのステージ上に放射性の試料を置き、シャッターを開いて測定を開始する。下右は顕微鏡の視野。
クッション材の使い道 黒柳さんの発表
梱包に使われる袋の大きなクッション材。ちょうど手のひらサイズなので、思いっきり握りしめると、体積が縮み、ボイルの法則や断熱圧縮による温度上昇が体感できる。手に入ったら処分する前に生徒に実験させよう。何でも理科教材になる。
安価な放射温度計 益田さんの発表
口紅サイズの小型放射温度計。測定範囲は－22～110℃、測定時間は15秒程度です。先端に「熱電堆（サーモパイル）」という赤外線をキャッチして温度を測るセンサーがあり、対象物に向けるだけで非接触で表面温度が測れる。放射温度計はこれまで１万円以上したが、これは東急ハンズや、秋葉原の千石通商で￥3000円（税別）で販売されている。測定精度はともかく、安価なので気軽に利用できるおすすめのアイテムだ。
プラズマボール 益田さんの発表
例会で何度も紹介されているプラズマボールだが、益田さんは東急ハンズで1980円で販売されているのを発見した。大きさはかなり小さいが、きれいな放電模様が見えた。スイッチの切り替えで、周囲の音に反応して光るようにもなる。
簡易気圧計 鈴木さんの発表
鈴木さんは、YPC特製「簡易真空実験セット」用のオプションとして、簡単に製作できて圧力の推定やボイルの法則などに使えるものを考案した。以前、小沢さんがボイルの法則の生徒実験としてストローをガムで封をするという方法を紹介していたが、その改良版で、いたって簡単に作れるのがポイント。
使うものは、透明チューブ（写真容器内のピンク色のもの）。１０ｃｍくらいに切って、コップに入れた水に差込み、上を１センチほど残して、上の口を釘の頭やBB弾などでふさぐ。持ち上げて入っている水が落ちなければ完成。減圧タンクに入れて注射器真空ポンプで減圧して観察する。目盛りをつければ、２分の１気圧、３分の１気圧、と気圧変化を見ることができる。水がみるみる出て行くのが不思議に思える。
また、圧を戻すと水が元に戻っていくのも不思議な感じがする。こういうものを見せると、空気の圧力の理解が進む。
詳しくは次号ＹＰＣニュース、および鈴木さんのＷｅｂサイトhttp://homepage2.nifty.com/suzukitakeo/に掲載されるので、ご覧いただきたい。
３Ｄクリスタル 市江さんの発表
アクリルのブロックの中にレーザーで描き出したレリーフである。東急ハンズ横浜店でオリジナル３Ｄクリスタルの撮影が行われているとの右近さん情報を聞きつけ、市江さんはさっそく愛娘を連れてでかけた。
売り場隅に板で囲ってつくられた窮屈な暗箱の中で椅子に腰掛けて撮影をする。三脚に水平に固定された５０ｃｍぐらいの木の棒の先に２台のＣＣＤらしきカメラが取り付けられ、それがＰＣに接続されている。背後にカメラはないので、３Ｄといっても前面だけで背中の像はない。撮影は２秒程度で、画像はその場で確認でき、気に入らなければ撮り直しもしてくれる。実物の仕上がりまでは１週間程度。ご覧の通りなかなかリアルなできばえで、よい記念になりそうだ。
今のところ３Ｄの撮影は常設ではなく、定期的に行っているだけなので、撮影をしたい場合は来店前に電話で確認を。
電磁界テスター 山本の発表
まだ疫学的には決着していないが、携帯電話やＯＡ機器が発する電磁波の健康への影響が取りざたされ、電磁界測定器具がそこそこ売れているようだ。噂を聞くとなんとなく不安だが、電磁波といわれてもよくわからないので、ブラックボックスではあるが、測定器に頼ろうという心理だと思われる。お手ごろ価格で手に入るものもある。
写真は教材屋さん経由で入手できるテスターの一例。電源スイッチを入れるだけの簡単操作で、測定対象の近くに置くと、数字が表示される。もちろん、数字が少ないほど電磁界は弱くて安心というわけだ。近くで携帯電話を操作すると、大きな数字が示される。でも扇風機のモーター部に近づけてもかなりの数字になる。
そもそも、この機械はいったい何を測っているのだろう。電磁界テスターとはいうものの、単位はｍＧ（ミリガウス）となっているから、数字は磁界の強さを表しているらしい。しかしただの磁力計ではなさそうだ。
分解して中を見てみる。中央にコイルがあって、電磁誘導起電力をモニターしているようだ。つまり変動磁界の測定器ということか。ゲートおよびオペアンプと推定されるＩＣが二個実装されているほかはこれといった部品もなく、いたってシンプルな作り。
変動磁界に反応しているなら、モーターや、ＡＣアダプタが強く反応したのもうなづける。取説の周波数範囲は400Hzまでとなっていて、携帯電話の周波数は対象外だが、これも強く反応する。
電磁誘導センサーとしての面白い使い方は、これを持って廊下を走ってみることである。磁界を横切る導体には誘導起電力が発生する。止まっていると表示は０だが、走り出すと地球磁場を横切るので、速度を反映して表示が上がる。絶対速度計として使えるかもしれない。
つまり、この程度の計測器では何を測っているのかわからないのである。量的な評価はもちろん、気休めにも使えないと考えた方がよい。電磁誘導の応用例として割り切って教材にすることだ。
そもそもEMF FIELD TESTERというネーミングが正しいとは思えない。EMFはelectromagnetic
fieldのことだから、EMF TESTERで十分なはずではないのか。
アセチレンランプ 鈴木さんの代理発表
今、ＹＰＣで流行している、アセチレンランプ（カーバイドランプ）。ここ数回の例会で毎回、紹介されている（化学ネタなのに！）。このアセチレンランプの記事を見た宮崎県の足立富男さんが、鈴木さんに貴重なコレクションを送付してくれた。
数十年前、金属鉱山で使用していたという、アセチレンランプの現物、骨董品的な珍品である。足立さんの思い出の品とのことで、数ヶ月限定でお借りすることになった。水野さんが購入したものより小型で、平松さんの真鍮製のものとほぼ同サイズ。ちがうのは反応タンクとバーナー部分離していること。反応タンクはベルトに差し入れ、バーナーはヘルメットに装着するのだそうだ。
例会でさっそくカーバイドを充填して水をたらし、アセチレンを発生させて点火。ロウソクのより明るく、少々の風では吹き消えない確かな灯りだ。
足立さんからこうして教具を送っていただくのは３回目。こういうネットワークは本当に力になる。
鈴木さんは、この例会後、早速化学の授業で見せた。生徒には、電気のコンセントも電池もなくカセットボンベやガスの栓もなく、その場で燃料を発生させて火をつけるという機構が新鮮に写るようで、昔の人はよくこんな装置を思いつきますね、という反応が返ってきたという。我々が考える以上に、彼らにとって面白い教具なのではないだろうか。
ミニ・フリスビー 越さんの発表
東急ハンズで実演販売されていたという、 かわいらしい室内用フリスビー。珍しい物好きの越さんは早速購入してみた。「指パッチン」の要領で回転をかけて飛ばす。小さい方は4枚入り450円。普通に投げても飛ばせるが、回転を強くかけるために、指パッチンで飛ばすと、安定した姿勢で飛行する。
素晴しきヒコーキ野郎 越さんの発表
ライト兄弟の動力飛行百年に刺激されてこのところ飛行機にハマっている越さんが、古い映画を紹介してくれた。以下、越さん自身によるコメント。
ライトフライヤー１号の復元機を見たのをきっかけに、1910年の飛行機によるドーヴァー海峡横断レースを描いた「素晴らしきヒコーキ野郎」という古い映画(70年頃、アメリカ)をビデオで見た。当時の色々な飛行機が登場するばかりでなく、各国のお国柄がデフォルメされ描かれていて面白い。また、例によって日本が誤解されて紹介されている。
左の写真は、イタリア代表の主翼が円形の複葉機で後方にフランス人とドイツ軍人が乗ったガス気球（当時は水素を使用していた）２機が浮かんでいる。右は日本代表の複葉機(操縦者を演じるのは若き日の石原裕次郎。
映画の中で目を引いたのが、アメリカ代表の飛行機とフランス代表の飛行機だった。
前者はライトフライヤーを思わせる箱型複葉 後プロペラであり、後者は、翼幅５[m]ほどのサントス
=デュモンの「ドゥモワゼル(トンボ号)」をモデルにしていたようである。
書籍紹介 宮崎さんの紹介
宮崎さんが、二冊の本を紹介してくれた。
「量子力学とはなんだろう」長岡洋介著 岩波ジュニア新書￥780＋tax
新しいカリキュラムの物理Ⅱでは物性論が入ってくるが、上記の本は生徒向けに書かれていて、薦められる。教員の勉強にもちょうど良いかも。
「物理学者たちの２０世紀」アブラハム・パイス著 杉山滋雄他訳 朝日新聞社￥3800＋tax
「神は老獪にして」で有名なパイスの自伝であるが、彼の生きた20世紀の物理のガイドブックにもなっている。ちょっと厚めで読みごたえがありそうだがお薦めの一冊だ。
遺伝子組み替え納豆 車田さんの発表
日本で初めて「遺伝子組換え」の表示を行った食品が登場した。遺伝子組換え納豆「納豆のススメ」である。
車田さんは、総合の時間で環境についての学習の中で、遺伝子組換を扱い、その教材とした。遺伝子組換え食品は表示義務があり、生徒に食品売り場にある遺伝子組換え食品を調べさせたところないことがわかった。納豆・揚げものなどの大豆製品からポテトチップやコーンを原料としたスナック菓子・牛乳パックの表示が「遺伝子組換え大豆は使用してません」「遺伝子組換え原料は使用してません」となっていた。「遺伝子組換え○○を使用」はないのかと探してみたところ、インターネット販売で遺伝子組換え大豆使用の表記がある「納豆のススメ」があることを知り、早速購入してみたという。
勤務校のエリアの西友とダイエーの食品売り場で直接「遺伝子組換え食品」を探しているのだがと直接たずねたところ、危ない・売れない・店のイメージダウンという返答があった。勤務校の家庭科の先生からも危険という答えが返ってきたというが、教材という点では非常に興味を示してくれたそうだ。
なお、筆者も車田さんも試食してみたが、味・食感共に普通の納豆と何ら変わらなかった。
「納豆のススメ」の購入先と販売の経緯については下記URLを参照のこと。
http://www.a-hitbio.com/news/index.html
http://www.a-hitbio.com/product/natto.html
Ｄｒ．ＤＡＱ 山本の発表
Dr.DAQ（ドクター・ダック）は、英国のPico Technology社が提供するデータロガー（パソコン計測アダプター）である。
本体はタバコの箱より一回り小さいコンパクトサイズで、CdS光センサ、コンデンサーマイク音センサ、半導体温度センサが基盤上に実装されており、外部センサとしてサーミスタ温度センサプローブ２個とｐHセンサプローブが付属する。電圧や抵抗の測定端子もあるので、自作のセンサを接続することも可能だ。パソコンへは付属のパラレルケーブルでプリンタポートに接続する。それ自体に電源やメモリーは搭載しておらず、必ずパソコンに接続して使用する。ソフトウエアCDと英文マニュアルもついていて、インストールすればすぐに計測が始められる。
日本では秋月電子通商が扱っていて、通販でも入手できる。http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=sensor&s=popularity&p=1&r=1&page=#M-00181
気になるお値段は何と\15800。
左は、付属ソフトウエアPicoScopeの画面。オシロスコープ的なリアルタイム表示ができる。ほかに、データのファイル保存、呼び出し、グラフ化などをカバーするPicoLogがある。機能はシンプルで、あまり使い勝手がよいとは言えないソフトだが、なんといっても格安なので我慢しよう。
二次会 湘南台駅前「甘太郎湘南台２号店」にて
１３人が参加してカンパーイ。湘南台駅周辺は百円ショップ「ダイソー」をはじめ、YPC好みのショップが多い。例会終了後二次会までの間をあけて、ショッピングタイムを設けた。前回例会で紹介したHeartWarmerなどの売れ行きがよかったようだ。
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