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例会速報 2014/08/23 八王子セミナーハウス
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八王子セミナーハウス 宿泊例会会場
年に一度の夏季合宿例会は一昨年好評だった「八王子セミナーハウス」で行われた。いくつかの大学が出資して作られた合宿研修施設で、一般の人も利用できる。山の斜面を利用した広大な敷地に宿泊施設を伴ったいくつもの研修棟が分散して建てられており、貸別荘のようなたたずまいである。新しい施設ではないが部屋はきれいでWiFiも完備。研修室が夜まで使えるのでＹＰＣの合宿例会にはもってこいだ。神奈川や東京から比較的アクセスしやすいのも好条件である。
見守っている羊 舩田さんの発表
「首振りドラゴン」、緒方さんの「ふりむきブルテリア」と同様な工作物。実際は鼻が凹んでいるのだが、動物の鼻は出ていると思い込んでいる人には思い込みによる錯視で普通に鼻が出て見える。片目で見ると遠近法が崩れるのでより凸に見えるようになる。右下からライトを当てたり、あごの部分を影のように濃くするとさらに出っ張って見える。「理科の探検」秋号でも紹介している。
はりがねアメンボ 舩田さんの発表
表面張力を説明するのに便利な工作物。細い針金で作る水に浮くアメンボもどきだが、よりアメンボらしくするための工夫はよい教材になる。見本は足4本だが、本物らしく足を6本にしたり、頭と胴体、しっぽの部分をつくったりしてみてほしい。バランス良くすべての足を同時に着水させないと水没する。
誘導起電力の正負 水上さんの発表
3V用の普通の電圧計つないだ500回巻きのコイルに、ネオジム磁石５～６個を重ねた「強力棒磁石」をコイルに出し入れすると、電圧計の針が0.2V程度まで振れる。誘導電流が流れだす側の端子が高電位(正)であることを「論より証拠」的に納得させるための実験である。
生徒が陥りやすい、「電流は＋から－に流れるので、誘導電流が電流が流れ込む端子が＋、流れ出す端子が－」という誤概念を打ち消すのに役立つ。水上さんは、最初の体験なので絵誘導起電力を増幅せずに生の測定として示したかったと述べていた。検流計と電圧計を並列に接続し、両者の針の振れ方を示すせば誘導電流の向きと誘導起電力の正負の関係をダイレクトに示せるだろう。
凝縮熱 田代さんの発表
この夏は豪雨被害が多かった。大雨時の気象解説では「大気が不安定」という言葉をよく聞く。温暖湿潤な気塊の上に寒気が入り込むと、温暖な空気のかたまりが上昇し始める。このとき断熱膨張で温度が下がるが、湿潤な気塊の場合は水蒸気の凝縮により発生する潜熱のため、乾燥気塊の場合に比べ、上昇高度あたりの気温の低減率が小さい。これが「湿潤断熱減率」である。周囲の大気より断熱減率が小さいと気塊の上昇が止まらなくなる、「絶対不安定」という状態になる。
田代さんは湿潤空気が凝縮熱のため冷えにくいということを実験で示したいと試行錯誤している。乾燥したまま加熱したものと、中を水でぬらして加熱したものと二つのフラスコを用意し、両方を放置して冷ます（写真左）。
凝縮熱で水蒸気がある方が温度の下がり具合が小さいことを期待したがやってみるとあまりはっきりした違いは出ない。ガラスの熱容量が大きいせいかもしれない。それならばとアルミ缶でやってみた（写真右）。確かに温度の下がり具合の差は大きくなったが、今ひとつインパクトに欠ける結果だった。
トンデモな中学理科の参考書 市原さんの発表
市原さんは中学理科の参考書の間違いが、ネットで話題になっていたと紹介してくれた。「実践ビジュアル教科書」とうたっているが、検定教科書ではない。その内容たるや「マグマがプレートの摩擦熱で発生する」、さらに、ハワイがプレートの湧き出し口になっている図が・・・（写真右）。マグマがプレートを作っているようにも見えてしまう、色々と困った図だ。これで間違った理解をする中学生が出ないことを願う。
イージーセンスで音速測定 市原さんの発表
イージーセンスの超音波距離センサを使って音速を測定する実験。音波の往復にかかった時間をセンサで測り、反射面までの距離を定規で測って音速を求める。閉鎖系で実験を行うと、媒質を空気から二酸化炭素などに変えることができ、媒質による音速の変化なども調べることができる。
ところで、開放系での音速測定はそれなりに上手くいくのだが、閉鎖系ではおかしな値が出るので、ナリカの方に相談したら既製品を貸してもらえたので例会の会場で実験をしてみることに。会場でも、初めは値がふらついて安定しないこともあったが、ふたを外すとかなり安定して実験が行えた。どうやら、ふたや側面での反響が悪さをしているらしい。
水波投影機の反射を抑える波消し網のように、アクリルケースを布で覆ってみたところ、音速も正しそうな値で安定するようになった。とはいえ、どうせ見えない気体なのだが、箱の中が見えないとブラックボックス感が増してしまうのでどうにかして中が見える状態で安定するような工夫をしてみたい。
免許更新講習から 越さんの発表
左は、東京理科大学の教員免許更新講習で作成したサボニウス型風力発電機。1000回巻のコイル内でネオジム磁石が回転する。うちわで煽ぐ程度の風で十分に回転しダイソーのＬＥＤライトが点灯する。実用的なレベルの発電機だ。動画（movファイル1.5MB）はここ。
右は、簡単な燃料電池として紹介されていたが、実際には電気二重層コンデンサーだといわれているもの。詳しくは下のURLを参照のこと。
http://www.eonet.ne.jp/~nakacchi/kakyou2013.pdf
電気のフライパン 越さんの発表
広島の土肥さんに教えて頂いた「電気のフライパン」。これは、アルミ皿に塩ビパイプを取り付け柄にしたもので、新しいタイプの起電盆だ。カラーボードをサランラップでくるみラップをマイナスに帯電させる。その上に電気のフライパンを載せ、アルミ皿の淵を手で触るとマイナスの電荷が逃げ、アルミ皿はプラスに帯電する。塩ビパイプの柄をもって、アルミ皿をラップから離すと、プラスに帯電した軽い導体の輪が浮揚する。適当な距離を置き上方に手をかざすと、導体の輪が(手からアルミ皿へ)マイナスの電荷を運びながら手とアルミ皿の間を往復する。浮揚しているのは、ダイソーの「カラフルレインボークラッカー」の中のアルミ蒸着した薄いフィルムを取り出し、輪っかにしたもの。動画（movファイル2.0MB）はここ。
水中エレベータ 越さんの発表
こちらはONSENの村田さんに教えて頂いた実験。「フレキ」と呼ばれる蛇腹のチューブを３ｃｍ程度に切り、輪ゴムで片側にネットを取り付ける。これを、水を入れたペットボトルをさかさまにしたものに入れておくと、自動的に上昇、下降を繰り返す。実はペットボトルの栓には2つ穴が開けてあって、片方から少しずつ水滴が落ち、もう片方の穴から気泡が入っていくようになっている。詳しくは下のURLを参照のこと。動画（movファイル2.7MB）はここ。
http://noroshigeki.web.fc2.com/mokuji/suityuuerebe-ta.pdf
バック転ふなっしー 越さんの発表
ふなっしーにしっぽはないが、このおもちゃには着地の成功率を上げる為、シッポのような突起がある。初速と回転の周期が丁度良く、着地の成功率が高い。しかしながら、キャラクター商品とはいえ、定価950円は高い。動画（movファイル2.4MB）はここ。
はかるっち 山本の発表
簡易放射線モニター はかるっち(ホワイト) FM-ｈ1(W) という商品が、アマゾンで￥1980で出ていたので、試しに買ってみた。結論から言えば「ハズレ」で、たとえ安くても「買ってはいけない商品」だった。販売元はイプタという会社で、made
in Japanと書いてはあるが、会社の住所がどこにも書かれていない。計測範囲が0.10μSv以上なので、一般地域の環境放射線の計測には使えない。ボタンを押したときだけ数値が表示されるが、実は表示が消えているときもずっと測り続けて移動平均を出しているので、電池（単4三本別売）が一月ほどでなくなる。計測値もかなり高めに出る。つまり、使い物にならない。
現時点で簡易放射線計測器の一番のお薦めは、2012年2月例会でも紹介したエステーの「エアカウンターS」だ。単体の市場価格は今でも4000円台～だが、この速報を執筆している9/17現在、楽天のDVDアウトレットコーナー http://item.rakuten.co.jp/dvdoutlet/9784812449202-0/ で￥2160（税送料込）という破格で出ている。付属の書籍が不評のため、捨て値で再販に出ているものだが、本体の「エアカウンターS」はまともな商品なので今がお買い得である。武田さんの本の記事は真に受けないことだ。「エアカウンターS」の教材としての評価記事はここ。
夕食タイム
18時で第一部を終了し、セミナーハウスの食堂で「カンパーイ！」夕食は学生さんたちと同じ定食だが、食堂入り口に自販機があって、アルコールは各自買って持ち込むことができる。このあとは入浴・休憩後、20時から第二部の発表を行う。
宇宙に行ったのと同型の超高感度４Kカメラ 佐々木さんの発表
NHKとJAXAが共同で企画した、アイソン彗星撮影用の超高感度４Kカメラの実物。ISSで若田宇宙飛行士が使ったものと同じ仕様で、NHKとISS以外にある唯一のものがこれだ。アイソン彗星の尾を４K撮影するために、ISO感度160000の超高感度型センサーに強化、赤外線フィルターを彗星の尾のスペクトルに最適化させてある。残念ながら本命の撮影はできなｋったが、天文分野に限らず科学分野で活用が期待できる。
赤外線カメラのように完全な暗所での撮影はできないが、目で見えるか見えないかの明るさでのカラーで４K画質の撮影が可能だ。とりあえずホタルを撮ってみたところ、従来のカメラとは異なる自然な雰囲気の映像になったそうだ。何かおもしろそうな題材があれば、ぜひ声をかけてほしいとのこと。情報はアルファ企画まで。
学校専用ハイスピードカメラ・EX-SC100 佐々木さんの発表
ハイスピードデジカメで独走するCASIOから、ついに学校専用モデルがリリースされた。得意の1000fpsハイスピード撮影に加えて、タイムラプス撮影、インターバル撮影の機能が充実し、雲の動き、植物の開花や昆虫の羽化の様子など、長時間の変化を超早回しの動画にすることができるようになった。また、ハイスピード撮影でもカウンター機能が強化され、撮影開始からの経過時間が1/1000秒単位で画面表示できるようになった。理科、体育、図工などで使えるシーン別メニューが「学校向け撮影モード」として設定されているので、専門知識がなくても手軽に特殊撮影ができる。以前のYPC提言、学校現場からの要望が反映されており、備品から現場ニーズに応える教材へと大幅に進歩したモデルとなった。販路は学校向けに限定されているので、ナリカのカタログなどを参照のこと。
富士山実験 佐々木さんの発表
佐々木さんは「富士山測候所を活用する会」研究プロジェクトの、立教新座中・高の古田先生を中心とするメンバーに、撮影部隊として参加した。気圧の低い富士山頂でラジコンヘリコプターやヘリウムガス風船などを使った実験を行い、低地で行った実験データとの比較対照により教材化を目指している。（「ラジコンヘリが数センチしか上がらない理由が、気圧だけではないことを考えさせる」など）。詳しくは、古田先生が正式公開後に改めて報告するとのこと。
電気ホタル 車田さんの発表
ハンダ付けなしで、電池とLED、トランジスタ、抵抗をつないで「導電チェッカー」を作る。出来上がりが虫のような形になり、電気が流れると光ることから、車田さんは「電気ホタル」と名付け、今年の科学の祭典全国大会に出展した。実験解説書は、今月発行のYPCニュースに掲載予定。作り方は下記Youtube参照のこと。
https://www.youtube.com/watch?v=YZd9gfJ1cHo&index=5&list=UUpBnqPwbdDCuZ3k11zh3mEA
プローブとなる二本の足を導体に触れるとLEDがともる。水道水やお酒でも光る。指先を触れるだけでも光るので、チェッカーの感度はかなりよい。例会の場で回路を解析したところ、板書のような電流増幅回路になっていた。ボタン電池は３Vのものを使う。
エジソンと石清水八幡宮 水野さんの発表
この夏、水野さんは家族を京都の石清水八幡宮に行った。すると、境内に横幅１０ｍ以上はあろうかというエジソン記念碑があった。エジソン電球を作る際に、京都の嵯峨竹の竹炭をフィラメントとして使ったということは聞いていたが、石清水八幡宮の竹が使われていたとは水野さんも知らなかった。京阪電車八幡市駅前にはエジソン電球をイメージしたモニュメント（写真左）があり、駅前通りには「エジソン通り」の名前がつけられ、歩道にはエジソンの胸像（写真右）があった。
胸像のすぐ横の喫茶店「カフェキャンドル」内では「エジソン電球」（フィラメントは竹ではなくタングステンらしい）をイメージした白熱電球があった（写真左）。石清水八幡宮の紹介パンフレットを開くと、「AReasy」というマークがあり、このアプリをスマホなどでダウンロードしてパンフレットの「AR
easy」マークにかざすと絵が動画となって音声付きで動き出す（写真右）。ARは「Augmented Reality」の略で「拡張現実感」と呼ばれている。動くパンフレットとして、今後こういうサービスは色々な施設等で広まっていくだろう。教科書にも活用できそうだ。
水野さんは受け持ちの高校生へのお土産として、五角形の竹製絵馬（エジソンの顔が描かれている）も購入し、夏の講習で早速高校生に紹介した。
｜速度｜≠速さ 市原さんの発表
現行の物理基礎の教科書を全社調べたところ、「速度の大きさは速さである」と記述している出版社が多い。しかし、速さは「移動距離÷経過時間」、速度は「変位÷経過時間」とある。つまり平均の速さと平均の速度は別ものである。このことに言及している教科書は少ない。例えば行きを時速４kmで、帰りを時速６kmで往復運動をした場合、平均の速さは（時速５kmではなく）時速4.8kmとなるが、変位は０であるため、平均の速度は０である。平均の速度は、瞬間の速度を導入する（微分概念を導入する）ために考えているのだから、教授法としてはそもそも往復運動のような、長時間の動きは考えない方が良いのだろう。生徒が混乱するだけだ。
Five Easy Lessons 宮崎さんの紹介
カリフォルニア州立科学技術大学のランディーが著した表題の著書の紹介があった。副題は「成功する物理教育の戦略」。今注目のアクティブラーニングの実践に根ざした教程である。まだ序文を訳しただけだそうだが、全訳に期待しよう。
マルチコプターによるリモートセンシング 山本の紹介
８月に山口大で行われたサイエンス・リーダーズ・キャンプに同行した際に見学した、マルチコプターのデモフライトの紹介。農学部の植生観察・土地利用リモートセンシングに活用されている。福島第一原発の事故現場の様子をモニターするためにも使われた。本体下部にはカメラなどの観測装置を積み込むことができ、クアッドローターの自律制御により音もなくなめらかに姿勢を保ちつつ飛行する。ＧＰＳを搭載していて、あらかじめＰＣ上の地図で指定したコースを自動制御で飛行して帰還することもできる。キャンプの受講生は代わる代わる、プロポで手動操縦を楽しんだ。
科学常識度アンケートに見る教職課程学生の実態 山本の発表
2014年5月例会で報告したアンケートの続報を科教協東京大会で発表した、その報告である。
年度当初、教職課程の学生（１～３年生約百名）に「科学常識度アンケート」と称して質問紙調査を行った。１円玉の質量や材質、地球のサイズや１年の日数、電池の電圧など主に数値を問う雑多な10の設問の最後に、「机の上のリンゴにはたらく重力の反作用は？」という記述式の問いを含めた。この最後の問いがアンケートの眼目であったが、結果は予想通りほぼ全滅、「机からの垂直抗力」とする誤答がほとんどで、「リンゴが地球を引く力」と正答できた者は数名にとどまった。
アンケート結果と正答を簡単に示した後、２年生の学生にのみ、最後の「反作用」の問題に関して講義で取り上げ、それが力学では有名な手強い誤概念であることをのべ、演示実験も交えて丁寧に解説した上で、学生自身にも考えさせた。
この操作を行った学生と行わなかった学生、および簡単な答合わせのみを行った他の設問との定着度の比較をするため、最後の講義で全く同じ設問による２回目のアンケートを予告なく行った。
その結果、実験などで印象づけを行った場合は、それ以外の集団、および簡単な答合わせのみの設問に比べて飛躍的に定着度が向上していた。それでも正答率は50%程度にとどまっている。詳しいレポート内容はここ。
かような難解な概念（作用・反作用）を中学校で教えることの是非も議論されるべきだと思う。
抗力を教えない力学の授業展開 鈴木さんの発表
科教協東京大会で鈴木さんが発表したレポートについて、例会でも議論した。「抗力を教えない」というのは、「原因を教えない」「弾性で教えない」という意味。抗力の存在を教えないわけではなく、つりあう力として抗力が存在するということには触れる。東京大会の分科会同様、例会でも激論。YPCのメンバーは、基本的には弾性力が原因とは考えないが、それでも議論がつきない。「不毛の議論」と思われるかもしれないが、本質的なことなので、議論を続けて行くべきだと思う。
Cubic Earth 山本の紹介
「もしも地球が立方体だったら？」この荒唐無稽とも思えるテーマで制作されたムービー作品がある。日本科学協会が気象学者らの協力を得て教育用に開発した映像教材である。サンプル映像はネットでも見られるが、DVDの貸し出しサービスの他、解説のための出前講義も協会で受け付けている。詳しい情報はここ。さて、あなたの評価は？
情報科学の教育への応用 金子さんの発表
金子さんは、遺伝的アルゴリズム（GA）を用いて、教室の座席割を最適化するモデルについて解説してくれた。生徒へのアンケート調査により互いの人間関係を数値化し、座席が隣接したときの親密度や緊張関係をエネルギーという概念で表現する。そのエネルギーを最小にする条件を探すことが「最適化」というわけだ。また、サポートベクターマシン（SVM）の進路指導への応用についても発表があった。
金子さんによれば「アイデアは非常に素朴なもので、それらの手法を実際に用いる事よりは、座席割のような人間関係に直接的に関わる対象に最適化数理を利用するという、倫理的側面を議論する為の教材として用いたい。」とのことだが、例会出席者からは「新しい視点からのアプローチで、とても刺激になった」と好評の声が聞かれた。
二次会 八王子セミナーハウスにて
15人＋1名でカンパーイ！二次会は夕食・入浴後に第二部の会場で行われた。飲みながら食べながら、そして和やかに語りながら続きの発表をたっぷりと行う。これが年に一度の合宿例会の楽しみだ。実は、上の報告のうち、佐々木さんの発表以降は二次会と平行して行われたもの。
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