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例会速報 2012/04/29 多摩大学附属聖ヶ丘中学・高等学校
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授業研究：授業開き みんなの発表
年度始めにあたり、毎年恒例の授業開き特集をお送りする。
始めは黒瀬さんの授業開き。黒瀬さんは最近、課題として「できなかったことの復習ノート」を問題集の単元ごとに１題ずつ提出させている。授業開きのプリントの図は『１６歳の教科書』講談社2007のp.87から引用。
また、今年からの取り組みとして、授業の座席を三人掛けにしている。生徒実験で役割のない生徒が出ないようにするためと、ピアインストラクション的な要素を授業の中に取り入れるためである。
越さんは前年度末の「授業納め」の報告。２月の例会で発表された鈴木さんの「２時間でする原子力の授業」に刺激を受けて越さんは「サスティナビリティー(持続可能性)」というテーマで学年末の授業を締めくくった。
環境問題、原子力と放射線、霧箱の動画、発電の原理、原子力発電の利点・問題点、再処理、劣化ウラン弾、内部被曝を防ぐために、再生可能エネルギー、家庭で利用できる自然エネルギー・省エネ技術、そして最後は「ハチドリのひとしずく」の話でまとめた。授業では、資料のプリントとパワーポイントを用いたが、内容が多すぎたために、生徒にとって消化不良に終わってしまったようだ。ただ、原発や内部被曝、サスティナビリティーという言葉が、生徒たちの会話の中に自然に使われた事は、収穫だったといえるだろう。
武捨さんは、新学期になり、昨月購入したiPadを授業に活かす方法を模索している。教員が楽をするためではなく、授業中に生徒に「考えさせる」機会を増やすためのツールにしたい。今まで使っていたカシオのハイスピードカメラの画像や動画を取り込むことはできた。イージーセンスなどのデジタル計測機器との連携ができるようになると活用の幅が広がるかもしれない。（YPCニュース2012年4月号の巻頭言も参照していただきたい）
相模大野高校・相模原中等教育学校での平野さんの授業開き。同校は６年制の中高一貫校に生まれ変わろうとしている。現在、高校２～３年生と中等１～４年生が学んでいる。年度初めの理科の教科会で、「はじめに、ニワトリの姿を思い浮かべてスケッチさせ、次に、実際のニワトリの写真を見ながらスケッチさせる」ことを中１と高２の全クラスで実施することにした。これは、生徒に「先入観にとらわれない観察の姿勢」を身につけさせることと、教師の「生徒の現状の把握」を目的としたものである。今年も例年どおり、約１割強の生徒が足を４本描き、大部分の生徒が全体の体つきに比べて足を極端に細く描いた。
小沢さんの授業開きは、３年の物理Ⅱの授業。発問に対する生徒の考えを、2,3人のグループごとに画用紙に書いて発表させる試みを始めた。「回転台の上にコインを置いて回転数を上げると、先に滑り出すのは内側のコインか、それとも外側か。」「振り子が最下点を通るとき、おもりが受ける力を図示せよ」など、単純な状況設定だが、意見の分かれやすい発問をする。説明中心の授業よりも、生徒はよく考える。ただし、そのためには良質の発問を用意せねばならない。年間通してそれができるかどうかが今後の課題。
缶ビール凹面鏡と雨プログラム 車田さんの発表
車田さんは「理科基礎実験」という選択科目で光を使った実験の授業を行った。
ビールの空き缶の底をピカールで磨いて凹面鏡を作り、太陽光を集光してマッチに火をつけるというプログラムだ。JAXAの以下のURLにあるプログラムを参考にした。YouTubeの動画はここ。
http://edu.jaxa.jp/materialDB/detail/78902
http://edu.jaxa.jp/materialDB/detail/78726
ソフトドリンクのアルミ缶と氷結など発泡酒のアルミ缶は素材が違うようで、いくら磨いても鏡のようにならない。ビールのアルミ缶はきれいな凹面鏡となる。太陽光が弱いときは、マッチをマジックで黒く塗ると成功しやすい。ストローで作った照準器が凹面鏡を太陽に正対させるコツだ。
太陽が出ないときの雨プログラムは、スチール缶の側面をサンドペーパー400、600、1000番で順番に磨いていき、ピカールで鏡のように仕上げ、これで、アナモルフォーシスを作る。アルミシートでもできるが、金属光沢を出す作業を生徒に実感させたくて磨かせた。参考にしたURLは下記の通り。
http://www.ngk.co.jp/site/no70/process.htm
http://www.ngk.co.jp/site/no70/print02.htm
日食観測グッズ 山本の発表
5月21日の金環日食を前に、藤沢市科学少年団では5月6日の活動で日食観察のための道具作りと練習を計画している。一番大切なことは子どもたちに裸眼で直接太陽を見ないように指導することである。簡単で安全な観察法をいくつも提示して、いろいろな現象に目を配り、目を休めながら観察させたい。
肉眼観察のためには適切な減光をしなければならない。ただ黒く見えるだけではだめで、目に見えない赤外線、紫外線、波長の短い可視光（青光）が十分に減光されていなければならない。少年団では太陽の眼視観察用フィルターとして定評のあるドイツのバーダープラネタリウム社のアストロソーラーフィルターで観察めがねを自作させる。3cm×4cmにカットしたフィルムをスライドペーパーマウント2枚ではさむと、面倒な工作もなく手軽にめがねが作れる。
一番安全なのはピンホール法。厚紙に大小の穴をあけてピンホールカメラの原理で太陽像を投影する。ピンホール板からスクリーンまで穴の直径の２百倍ぐらいあれば穴の形によらず丸い太陽像が得られる。太陽像の直径はスクリーンまでの距離の100分の１弱になる。穴が大きければ明るいがぼやけた像が、穴が小さければ暗いがシャープな像が得られる。同じ原理で、日食中は木漏れ日がそろって欠けた太陽の形になる。足もとに注目するのも楽しい観察方法である。
本格的な観察に向いているのはピンホールミラー法。ダイソーの工具売り場に並んでいる「のびーるミラー」の表面を黒いビニルテープなどで覆い、カッターナイフで適当な大きさ・形の穴をあける。当日の光量に応じていくつかのサイズを用意するとよい。ミラーの柄の部分をベランダのフェンスや、適当な台座となるものにガムテープで固定し、太陽からの反射光線を、窓から暗くした室内へと導く。ふすまや、壁に貼った白い紙などに投影すると観察やスケッチがしやすい。太陽は時々刻々動いてゆくが、これを追跡するのに、鏡の向きが自由に変えられ、固定が楽なこの道具は便利である。手動のシーロスタットといったところ。
筒と首 鈴木さんの頒布会
ホスト校の鈴木さんから参加者にプレゼント。大きな紙筒は気柱共鳴の実験や音速測定に使えそう。文化祭のおばけ屋敷の放出品の「生首」はバンデグラーフの上に乗せて髪を逆立たせるデモに使う。ちょっと気持ち悪いが・・・。いずれも電車では持ち帰りにくいお土産だったが、何とかするのがＹＰＣ魂。
ソーラーバタフライ 越さんの発表
遠目に見ると本物の蝶の羽ばたきの様に見える太陽電池で動くおもちゃ。直径3ｃｍ程の円盤が回転し、それに取り付けてあるピアノ線が振動する。その他端に取り付けられている蝶が上下に振動し自然に羽ばたくことにより、空気を後方に送り出しその反動で蝶は前に進む。動画では、撮影し易いように円盤の回転軸を傾け、蝶が前進しないようにしている。直射日光でないと太陽電池では動かないが、乾電池でも動かせる。東急ハンズで1050円。ハイスピードカメラによる動画（AVIファイル11MB）はここ。
20面体地球儀 越さんの紹介
千葉の浜田さんが、震源データ、球を２０面体に変換するソフトなどを用いて自作した、プレートが色分けされた正20面体の地球儀。少し厚い紙にプリントし、生徒に作らせると、プレートに親しんでもらえる。なお、各学校に配付されているJSTの「サイエンスウインドウ」2012年春号に、正4面体のプレート地球儀が掲載されている。
ぱたぱた 車田さん、市原さんの発表
車田さんは昨年の韓国の科学の祭典でこのパタパタの工作教室を見た。正方形に配置された４つのキューブを乗せた台紙を振ると一瞬で絵柄が変わる。元ネタは「岐阜物理サークルニュースNo.223」にある。戸村浩さんが考案し、「トムキューブ」という名前までついていた。岐阜物理サークルでは、紙工作で4つのキューブを作ってから糸を付けて作成していたが、韓国では、発泡スチロールの固いキューブを使い糸を付けるだけで工作の時間短縮を図っていた。車田さんは東急ハンズで売っている立方体木材（50個で525円）を使った。
このトムキューブを市原さんはハイスピードカメラで撮影した。スローで見ても不思議な動きだ。市原さん撮影のハイスピードカメラによる動画（AVIファイル31MB）はここ。例会で紹介した映像はここ。岐阜物理サークルの「トムキューブ」（写真右）については下記を参照のこと。
http://www1.ttcn.ne.jp/~a-nishi/tomcube/tomcube.html
http://www.straycats.net/html/news223.html
明治大学錯視ミュージアム 車田さんの紹介
２０１０年ベスト錯覚コンテストで優勝された、明治大学の杉原厚吉先生の作品が展示されている錯視ミュージアムが明治大学駿河台キャンパス近くのマンションの1室にある。画廊のような雰囲気である。一階が飲み屋さんの二階にあり、ちょっとわかりづらいが、中に入ると当番の院生が色々と解説してくれる。毎週土曜日午前10時から午後5時まで週１回しかあいていないが、お勧めのスポットだ。交通アクセス等は次のURLを参照。
http://compillusion.mims.meiji.ac.jp/access.html
くっつくボールペン 佐藤さんの発表
佐藤さんは、かつてボールペンをタコ糸で切断できるかと思い試したところ、摩擦熱でプラスチックがとけ、短時間で切ることができた。とけて煙りもでた。ならば、ボールペン同士を素早く擦り合わせたら接着できるのではないかと考え、試したのがこの実験だ。
普通の事務用ボールペンの軸どうしを激しく擦り合わせる。擦り合わせるスピードが勝負だ。遅いとくっつきがよくない。また、ボールペンの面どうしよりも、角の部分を擦り合わせた方が有利だ。
擦ってくっつける技術は、振動溶着や超音波溶着として知られてる。ウィ キで「溶着」を見ると、超音波溶着（15 - 50キロヘルツ程度の超音波振動を圧力とともに部材に加え生じる摩擦熱で接合する方法。……）などとでている。
登り虫・その後 石井さんの発表
2008年9月例会で石井さん自身が「テントウムシ」のタイトルで披露した、立てた棒を虫が登っていくように見えるおもちゃの再考。原型は「おもちゃの科学２」（戸田盛和著）に紹介されている。
しかけはネオジム磁石をつけた発泡スチロール片が、水を満たした塩ビのパイプの中に入っている。鉄片や小さな磁石がついた小物体（クライマーと呼ぶ）をパイプの外につけると、浮き上がる内部の磁石に引かれて登っていく。竜の絵をつけて「登り竜」とか、折り鶴をつけたりするとめでたい。まち針の先をつけて棒を斜めに構えると回転しながら登っていくのも面白い。
コイルを途中に置くと、浮き磁石が通過するときに誘導電流でLEDを点灯させることができる。ただし、速度が小さいので巻き数を多くしなければならない。石井さんはフィルムケースに0.1mmホルマル線を2000回巻いた。
理系の子 車田さんの紹介
「理系の子―高校生科学オリンピックの青春」ジュディ ダットン (著), Judy Dutton (原著), 横山 啓明 (翻訳) 、文芸春秋社。
アメリカのインテル「国際学生科学技術フェア」の実話。2009年に参加した学生6人の内容と過去の伝説の受賞者のエピソードが書かれている。下記に書評がある。
http://d.hatena.ne.jp/huyukiitoichi/20120331/1333197281
すごい実験 市原さんの紹介
「すごい実験」多田将著（イースト・プレス）。市原さんは、例会の前日、池袋のジュンク堂での講演会に行ってきた。ＫＥＫの「この世でもっとも巨大な装置で、この世でもっとも小さな物質をつかまえる」Ｔ２Ｋ実験をわかりやすく説明した本だ。高校生対象に行われた４回の授業を本にしたらしく、物理を選択していない生徒にも理解できるようにかかれている。
はやぶさのLEGOキット 佐々木さんの紹介
佐々木さんは、はやぶさのＬＥＧＯキットを見つけ、早速購入した。届いたばかりで組み立てていないそうだが、説明書や完成図を見る限り、かなりデキが良さそうだ。エンジンの形状など、細部までこだわりが見られ、相当な「はやぶさファン」が作ったのだろう。川口先生のフィギュアまでついているところが笑える。スターウォーズやスペースシャトルの高価なキットと比べると、お手ごろ価格で楽しめる。
宇宙飛行士の募集要項 佐々木さんの発表
佐々木さんは自宅で懐かしいモノを発掘した。平成10年、宇宙開発事業団時代の「宇宙飛行士募集要項」である。佐々木さんは当時サラリーマンをしていたが、新聞で募集記事を見つけて取り寄せた。「資格があるのなら受けよう！」と思っていたものの、「3年以上の研究・開発実務経験」なし。それ以前に「英語が堪能」のところであきらめたとか。
最近の応募資格はもう少し幅広くなっているそうだが、志願書、調査書、経歴書などの様式は似たようなものだろう。ご参考まで。
原子から素粒子へ 山本の紹介
西條敏美さんの「測り方の科学史」シリーズ第二弾。「原子から素粒子へ」（恒星社厚生閣）3200円。ドルトンに始まって現代のクォークやニュートリノの研究に至るまで、ミクロの粒子のサイズや質量を「いかにして測ったか」が原典にもとづいて詳しく解説されている。
電気素量を決定した有名な「ミリカンの油滴実験」を例にとると、教科書に載っている実験に至るまでに、タウンゼント、トムソン、ウィルソンら先人たちの先行実験があり、ミリカン自身も試行錯誤をくり返した過程が詳細に語られている。
はやぶさ・世界初を実現した日本の力 山本の紹介
「はやぶさ・世界初を実現した日本の力」川口淳一郎著（日本実業出版社）1300円。はやぶさ本はあまたあるが、３本の劇場映画のシーンをふんだんに載せながら、映画に「描かれざる想いと真実」をプロジェクトリーダーの川口先生自身が振り返る。撮影秘話も満載で、はやぶさ映画を見た人なら、本書を読めばもう一度見たくなるに違いない。
平成24年度全国学力・学習状況調査の問題から 平野さんの発表
4月17日に実施された学力・学習状況調査の小学校理科第２問(1)の、「虫眼鏡の操作方法」についての問題は非常に勉強になった。それに対する国立教育政策研究所の解説には、「動かせないものに対しては、虫眼鏡の方を動かし焦点を合わせる操作技能が求められる。」とある。一方、中学校理科の教科書には「ルーペを目に近づけて固定し、顔を前後に動かして、よく見える位置を探す。」とある。一般に、虫眼鏡とルーペは、何が違うのだろうか？
二次会 永山駅前「新撰組」にて
18人が参加してカンパーイ！多摩大附属聖ヶ丘が会場の時は過去二回とも例会出席者が非常に少なく、「交通の便のせいか」と嘆く声が聞かれ、心配されていたが、今回の例会は大変盛況だった。二次会にもこれだけの参加者があり、面目躍如と言ったところ。
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