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『理系の研究者、研究生が作る科学の授業はここが違う!』

東京大学工学系ゼミから生まれる科学の授業 

 

2010年12月7日(火)

センス・オブ・ワンダーは昨年から東京大学工学部のゼミ

支援しながら、共に科学教育について研究しています。

このゼミでは、工学部生が「科学を伝える方法」を学んでいます。

2010年度冬学期のゼミでも、今までと同様に「科学を専門としない

人たちに科学を伝えることの実践として、小学校で科学の授業を

行いました。

今回は、これまで開催してきた戸田東小学校ではなく、戸田第二小学校

(埼玉県戸田市)での実践となりました。

 

当日、戸田公園駅に集合した時の学生さんたちの顔はみんな

なんだか眠そう・・・

その訳は、2つの班とも、ぎりぎりまで授業の準備や、資料の準備をして

くれていたからのようです。

 

今回の授業は、土曜日に実施したため、5、6年生の希望者

の参加となりました。

2つの授業ともそれぞれ12組ほどの親子が集まってくれました。

それでは、当日の授業の様子をご紹介したいと思います。

 

『回転は人類を救う ~自転車から人工衛星まで~』

講師:大学院工学系研究科 航空宇宙工学専攻 博士課程1年生1名、

    大学院工学系研究科 航空宇宙工学専攻 研究生1名(現役パイロット)  

     大学院工学系研究科 化学システム工学専攻 修士課程2年生1名

    工学部 航空宇宙工学科 4年生1名(授業サポート)

 

さて、子どもたちが家庭科室に入ってくると、水が入った大きなたらいが

テーブルの上にどっかりと置かれています。

何が始まるのか、子どもたちもわくわくドキドキの様子。

 

< 回転:授業前の風景 >

50s

 

まずは、このたらいの中に、みんなで船を浮かべてみます。

波を立てると進む方向があちこち変わってしまいます。

次に、船に『地球ゴマ』を乗せてみます。

するとどうでしょう、波を立てても船は一定の方向へ向いたままに

なりました。

『地球ゴマ』の回転と何か関係があるのでしょうか?

 

< 『地球ゴマ』を触ってみよう! >

50s_2

最初に回転していない地球ゴマを持ってみます。

向きを変えても何も起こりません。

次の回転する地球ゴマを手に持ってみます。

方向を変えようとすると・・・

「あれれ? なんだか邪魔されているよ!」

回転することで何かが起きているようです。

 

< もっと大きなものを回転させてみよう! >

50s_3

 

東大のお兄さんが持ってきてくれた(というか乗ってきた!)

自転車のタイヤで実験してみます。

回転するタイヤの向きを変えようとすると・・・

「あれれ・・・重たくて向きが変わらないよ!」

やっぱり何かが起こっているようです。

 

みんなで”回転で起こる何か”を体験したあと、一体何が起こって

いるかについての説明がありました。

「ものはみんななまけもの。 動いていたら動いていたし、停まっていたら

停まっていたい。 回転していたら同じ向きで回転していたい。

こういうのを『慣性の法則』っていうんだよ。」

 

そして次は回転について、実験でもう少し詳しく調べてみます。

登場したのは不思議な形のコマです。

このコマも東大のお兄さんが、この授業のために設計したもので、

おもりの位置を自由に変えることができます。

 

< おもりの位置を変えられるコマ >

50s_4

 

おもりの位置を変えながら、一番長い時間回り続ける配置を考えます。

どうやら、軸よりも遠くにバランスよく置くことが大切なようです。

 

< おもりの位置を変えながら実験 >

50

 

このように回転で生まれる力も、工夫することでさらに安定させる

ことができるのですね。

回転の力を利用したものは、私たちの周りにもたくさんあります。

自転車から始まり、昔の人工衛星もそうですし、地球だって回転

(自転)していますよね!

どうして回転しているのか、回転していることでどんなことが起こって

いるのか、そんなことを少し理解するだけで、子どもたちの中からは

もっと新しいアイデアが生まれてきそうです。

身近な現象の背景にある科学の理論が、様々なものに利用されて

いるという、工学部ならではの楽しい授業となりました。

 

『正しい力の使い方 -みんなで力の法則を見つけよう-』 

講師:大学院工学系研究科 システム創成学専攻 修士課程2年生1名

    工学部 産業機械工学科 3年生1名

    工学部 航空宇宙工学科 3年生1名

    工学部 機械情報工学科 4年生1名(授業サポート)    

  

こちらの授業が行われるテーブルには、何やら大きな装置が乗っかって

いました。

 

< 東大のゼミではこんな風に調整していました >

50_2

 

この実験装置は、何度も何度も試行錯誤を繰り返してやっと

出来上がったものです。

東大生が、自分たちで計算した理論値に近いデータが取れるよう、

改良しながら精度をあげていきました。

 

< 当日の理科室で装置の使い方を説明します >

50s_5

 

子どもも大人も興味津々、そして真剣です!

この装置を使って、振り下ろす金づちの角度と、ささる釘の深さ

調べていくのです。

 

< 実験中の子どもたち >

50s_6

 

「失敗したデータも大切なデータです。」

こんな、工学部の研究生ならではの説明がありました。

失敗してうまく釘がささらなかったものも、番号をつけて、後で

原因が調べられるように大切に保管します。

釘の初めの長さから、実験後に出ている部分の長さを引いて、

ささった長さを計算します。

小数の計算でしたが、算数と科学はつながっているんですよね。

次に、子どもたちは実験で得たデータをグラフに書き込んでいきます。

 

< グラフにデータを書き込みます >

50_3

  

ある班は、角度の小さい順に実験した釘を並べてみていました。

これだけでもまるでグラフのようです。

何か規則がありそうですね。

50_4

 

みんなでデータを書き込んだグラフを見てみます。

50s_7

 

この授業では、「データをとりながら、自分で法則を発見する」という

理系の研究者や研究生なら当たり前の様に行っていることを

子どもたちに伝えてくれました。

東大生からは

「ガリレオだって、自分が考えた理論である『地動説』を証明する

ために、望遠鏡を自分で作り、惑星を観察し、こつこつとデータを

とったのです。」

という話がありました。

実際に今回のデータをとるために、東大生も3日間もゼミの部屋に集まり、

時には徹夜をしながらも装置を改良していました。

子どもたちにも、理論を証明するために、道具を作ったり、データを取ることの

大切さが伝わったことでしょう。

 

理系の研究者や研究生が伝える科学の授業は、学校で教わる理科よりも

もっと地道で、でも、コツコツと積み上げることの大切さが感じられました。

そして、このような努力の中から生まれる大発見が、今の人類の発展を

支えているのですよね。

子どもたちが受ける科学教育に、もっと理系の研究者や研究生が関わる

機会が増えれば、「科学を学ぶ楽しさ」「科学を学ぶ意義」を子どもたちも

直に感じてもらえるように思います。

センス・オブ・ワンダーでは、これからも、研究者と子どもたちが直接

出会えるような機会を作っていきたいと思っています。

 

冬学期の第1回実践授業は無事に終わりました。

関係者の皆様、ご協力頂いた戸田第二小学校の先生方、PTAの皆様

ありがとうございました。

 

 

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