平成26年度 「『想定読者』を意識した説明法・自己教育法」第10回授業（補習） 13. 演示実験を取り入れたプレゼン 大学院工学研究科 物理工学専攻 葛生 伸 平成26年12月13日 311L講義室 はじめに サイエンスコミュニケーション 科学について、科学者ではない一般市民と対話すること 青少年向け，一般向け科学啓発活動として盛ん 多くの場合，演示実験や実験工作教室を含む ex. 青少年のための科学の祭典 私の実践経験 大学で児童向けイベント（1997～1998頃） スライム+演示実験を中心とした高分子物性の説明 リフレッシュ理科教室（応用物理学会1999） 初日：教員向け → 2日目児童向け 児童向けイベント等での活動（2000～2005） 児童向けの各種イベントで依頼される 保護者向け啓発活動（2005～） 大学公開講座 → PTA研修など（児童と一緒の場合も含む） 教員向け（2009～） 教員免許状更新講習，福井県教員研修 実演例 空気の膨張で風船を膨らませる コルク栓飛ばし 空き缶つぶし 熱気球 再沸騰 ゴム弾性（ペンシルバルーン使用） ペットボトルの不思議 4. 「小さな暴れん坊」と内部エネルギー 熱くなると元気になる! 空気の分子 ＝小さな あばれんぼう 熱に関する実験 水を入れてコルク栓をした試験管 火であぶると？ 身の回りのものは分子からできている 分子 ＝ 小さなあばれんぼう 熱くなると元気になる! なぜコルク栓が飛ぶの？ 小さなあばれんぼうのパワー 水蒸気のエネルギー 熱 水の分子 空き缶つぶし くうき ぶんし 空気の分子 みず ぶんし 水の分子 なか すいじょうき みず カンの中の水蒸気は水になり カンの中はからになる 空き缶の周りにはたらく大気圧の大きさ 320 kgの重さ 空きカンの展開図 空きカンの表面積と表面にかかる力の計算 カンの高さ ７ カンの周りの長さ 展開図の重さ （厚紙の重さ） 周りの部分 上下の円 厚紙の周りの部分の面積 重さから計算 上下の円の面積 半径から計算 空き缶カン全体の表面の面積 空きカンにかかる力 センチメートル（ｃｍ） ２ センチメートル（ｃｍ） １ 8.6 グラム（ｇ） 2.6 グラム（ｇ） 平方センチメートル（ｃ ｍ２） 平方センチメートル （ ｃ 38.1 ｍ２） 平方センチメートル （ ｃ 38.5 ｍ２） 平方センチメートル （ ｃ 290 ｍ２） キログラムの力（ｋｇ 290 ｆ） 252 ゴミぶくろをつかった熱気球 ゴミ袋 （45 L， 0.012 mm） b@b メンディングテーブ ドライヤー ゴミ袋がうすくないと飛ばないよ! 熱気球が浮かぶしくみ 中の分子が勢いよくなる 中の気体が膨張 中外の圧力が等しいので 中の余分な空気が出る 球体の中が軽くなる 浮力で浮く まわりの小さなあばれんぼう 気球の中の小さなあばれんぽう 水圧を調べる 本を重ねると下の方ほど大きな力がかかる。 同じように水も下の方が大きな力がかかる 浮力のしくみ 浮力の測定 おもりの重さを測る 水をメスシリンダー に入れて水の体積 と重さをはかる 水の体積と重さを測る おもりをメスシリンダーの おもりをメスシリンダー 中に糸でつるして入れて の底に落として重りを はかる 体積と重さをはかる 測定した値の例 Ａ おもりの重さ 10.1 グラム Ｂ 水の重さ（40 mL） 39.9 グラム Ｃ おもりと水の重さの和（Ａ＋Ｂ） 50.0 グラム Ｄ おもりを底に置いた時の重さ 50.0 グラム Ｅ おもりをつり下げたときの重さ 41.1 グラム Ｆ ＥとＢの差 （Ｅ－Ｂ） Ｇ 水の表面の変化（体積変化） Ｈ Ｇの変化分の水の重さ 1.2 グラム 41.2 ミリリットル 1.3 グラム ＊ Ｈは密度の体積変化をかけることによって計算できます。 水の密度＝（39.9グラム）÷（40ミリリットル）＝1.0 グラム／ミリリットル 浮力の説明 ７１．３ g 水の高さが増えた 分重くなる ７５．９ g ７５．９ g 水の高さが増えた 分の重さと浮力が同じ 空気の重さの測定 空気を入れる 重さをはかる ペットボトルの容積 水を口まで入れる 重さをはかる 空気の密度 Ａ 空気の重さ 4.7 グラム Ｂ 水の重さ 1065 グラム Ｃ ペットボトルの中の体積 1065 グラム／ミリリットル Ｄ 空気の密度（４気圧の時） 0.0044 グラム／ミリリットル Ｅ 空気の密度（１気圧の時） 0.0011 グラム／ミリリットル 実際の値 0℃，1気圧の時の空気の密度 0.0012 グラム／ミリリットル 20℃，1気圧の時の空気の密度 0.0011 グラム／ミリリットル お湯を入れた容器の空気を抜くと？ ペットボトルの知識 ・ 最初の用途は？ 1974年米国で炭酸飲料用，日本1977年醤油容器 ・ 「ペット」とは？ ポリエチレンテレフタラート(PET)のこと ・ 何からできてる？ ポリエチレンテレフタレート ・ どうやってつくる？ 後で説明 ・ 口が白いペットボトルは？ 後で説明 PETボトルをオーブントースターに入れると 糸を引く → 繊維 ポリエステル 白くなる ← 結晶化 ペットボトルのつくりかた ふくらませる 熱い 冷ます PETボトルに熱湯を入れると 細長風船をつかった実験1 クイズ 細長風船(ペンシルバルーン）を両手でもって急 にひっぱると？ 持ち上げる = 仕事 ゴムの中での小さなあばれんぼう 高分子のくさり あみめのように 手をつないで暴れる子どもたち プラスチックの鎖をゆらすと JAEEE第８回全国大会 平成25年8月18日 於；島根大学 教員免許状更新講習「身近な熱とエネルギー」 ～現職高等学校教員の目で見た意義と課題～ 島田直子* 葛生 伸** 福井県立足羽高等学校* 玉川大学教育学部*** 石井恭子*** 福井大学大学院工学研究科** 1.はじめに 教員免許状更新講習「身近な熱とエネルギー」 現職高校教員がＴＡ（Teaching Assistant）として参加 講習の意義や課題を探る 改良 ○ 講習が教員にとって学校現場にすぐに活かせるもの ○ 講習が教員としての質を高めるもの 本講習と指導要領との関係 中央教育審議会答申（2008） 学習指導要領解説理科編（2008） エネルギー・生活関連 講習と方向性があっている 学習指導要領解説 理科編 小学校（2008年)，中学校（2008年），高等学校（2009年） ≪改善の基本方針≫ ・ 「エネルギー」・・・・などの科学の基本的な見方や概念を柱として・・・・ ・ 実社会、実生活との関連を重視する内容を充実する・・・ 2.講習の概要 受講者別内訳 計 理 小学校 8 2 中学校 13 11 高等学校 7 3 合計 28 16 国 英 数 社 体 技 他 6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 2.講習の概要 講義；3部構成容 ステンレスのマグカップ Ⅰ． 熱と様々なエネルギー(9:00～11:00) [実験数；３２] 1. はじめに（講義の概要と試験の説明） ＊ペンシルバルーンを使った実験 2. 熱とは？エネルギーとは？ 3. 温度と熱 4. 「小さなあばれんぼう」と内部エネルギー ＊空き缶つぶし ＊消せるボールペン ＊感熱紙 5. 様々なエネルギーと熱 ＊ＩＨ調理器で電球をつけよう 2.講習の概要 講義；3部構成容 Ⅱ． 熱機関とエネルギーの利用(11:00～13:30) [実験数；１０] 6. 熱と熱機関 ＊スターリングエンジンの実験 7. 低温から高温へ熱を移す 8. 電気とエネルギー ＊モーターの原理（磁石で実験） ＊モーターを電気的につないで回す実験 ＊発電実験（水力発電、火力発電） 9. 私たちの生活とエネルギー 湯 ドライアイス 2.講習の概要 講義；3部構成容 Ⅲ． 地球と物質と熱力学(13:30～15:30) [実験数；７] 10. 地球も一つの熱機関 11. 身近な現象と熱力学 ＊ドライアイスの液化実験 ビニールホース ＊ペットボトルの加熱実験 ＊ガスの液化（液体窒素） ドライアイス バイス (万力) バイス (万力) Ⅳ． 試験・アンケート（15:40～16:30) 3.試験による評価 試験問題 学校 種 問題１ 授業案作成 答案のまとめ 専門 教科 小 学 校 中 学 校 指導案 対象学年 指導案数 エネルギー 6年 ２ 家庭科「身の回りの環境」 5年 １ 学級会活動「地球温暖化を考えて」 もののかさと温度 理科 １ 4年 ３ ものが燃える仕組み １ 電気のはたらき １ 電磁誘導 3年 ２ 仕事とエネルギー 3年 ３ 身の回りの物質 1年 １ 状態変化 1年 ２ 熱の変化 総合「自分で作った火で綿菓子を作る」 １ 1～3年 １ 3.試験による評価 試験問題 学校種 中 学 校 高 等 学 校 問題１ 授業案作成 答案のまとめ 専門 教科 指導案 対象学年 指導案数 保体 熱エネルギーと地球温暖化 １ 国語 エアコンの仕組み（解説文） １ 物理 熱エネルギーの導入 １ 物理 ボーアの原理・断熱変化 理科 エネルギーの変換効率 数学 立体図形 地歴 火の使用と人類の変化と歴史 工業 電気はどのようにつくられているか 英語 Ｍｏｔｔａｉｎａｉ運動 3年 １ １ 1年 １ 定時制 １ １ 1 １ 3.試験による評価 試験問題 問題１ 授業案作成 解答例1：高校 地歴担当 概要 導入で火起こし実験 ↓ 「火」とはどのようなものか、 旧石器時代に戻って考えさせる ↓ 時代を追ってエネルギーを考え 、現代のエネルギーを見直す 3.試験による評価 試験問題 問題１ 授業案作成 解答例2：小学校 概要 導入にペンシルバルーンの実験 ↓ ゴムがどうなるのか考えさせる ↓ 「小さなあばれんぼう」の概念を 説明し、モデル図を使用して考 えさせる 3.試験による評価 試験問題 問題2（1）：説明が不十分な点 （2）：改良するとよい点 数式を少なくしてほしい（3） 数式がもっとほしい（2） ＬＥＤ（2） 交流と直流の変換（2） 分光カード実験（2） 温泉卵は色つき容器で（2） ペルチェ素子（1） 熱平衡（1） 状態図（1） 半導体（1） ヒートポンプの原理（1） 熱と電気の関係（1） 原子力発電（1） 3.試験による評価 試験問題 問題2（3）：期待していた事・それに対する相違点 身近な実験がたくさんあり，生活と関連していて、 科以外の教科でも面白く学ぶことができた。（７） 理 実験がたくさんあり，期待以上だった。（６） 手元カメラが良かった。（１） 内容が盛りだくさんなため、講義についていくのが大変だ った。（３） 「ありがとうございました」等の謝辞（11） 4.アンケート結果による評価 結果 受講を勧めたいか 難易度 参考になったこと はい ２５ いいえ １ 難しい １ やや難しい ８ ちょうど良い １４ やや易しい ４ 易しい ０ 実験 ２７ 資料 １６ 生活関連の知識 １４ 楽しさ・面白さ １３ 説明の仕方 ４ 教科横断型の知識 ２ 5.考察 意義 自分の授業に本講習を活かしていこうという 積極的な姿勢がみられた かみ砕いた表現を用いて丁寧に解説 身近な道具を使用した実験 ストーリー性をもった授業展開 理解が深まる 生活関連重視・実験・ストーリー性のある授業を受講 面白い・楽しい 自身の授業の見直し 教員としての質の向上 5.考察 課題・提案 内容が多すぎる 受講者の要望 説明不足（ＬＥＤ・半導体・平衡・相図） 専門以外の受講者は分かりにくい PPTの工夫が必要 数式は興味がある受講者にだけ配布 受講者の要望をどれだけ受け入れるか、検討が必要 生活関連学習を意識した 熱・エネルギー分野の 教員免許状更新講習 福井大・院工 葛生 伸 福井県立足羽高等学校 島田 直子 玉川大学教育学部 石井 恭子 H25.11.16 平成25年度日本理科教育学会北陸支部大会 A06 51 教員免許状更新講習 題名： 身近な熱とエネルギー（6時間［含試験時間］） H21 高校物理教員想定 H22～ 理科教員以外でも理解できるように 定員30名 年度 人数 内訳等 H21 H22 H23 3 高（理 [物理]），高（特 [数]），中（理） 9 小:中: 高 = 8:13:7，（中高の理，国，社，工） 28 小:中: 高 = 11:9:7，（中高の理，技，数，工，特） H24 H25 28 小:中: 高 = 8:13:7，（中高の理，英，国，数，社，体，技） 20 理科教員中心，小:中: 高 = 7:6:6（その他1） 講習の概要 講義；3部構成容 Ⅰ． 熱と様々なエネルギー(9:00～11:00) [実験数；３２] 1. はじめに（講義の概要と試験の説明） ＊ペンシルバルーンを使った実験 2. 熱とは？エネルギーとは？ 3. 温度と熱 4. 「小さなあばれんぼう」と内部エネルギー ＊空き缶つぶし ＊消せるボールペン ＊感熱紙 5. 様々なエネルギーと熱 ＊ＩＨ調理器で電球をつけよう 講習の概要 講義；3部構成容 Ⅱ． 熱機関とエネルギーの利用(11:00～13:30) [実験数；１０] 6. 熱と熱機関 ＊スターリングエンジンの実験 7. 低温から高温へ熱を移す 8. 電気とエネルギー ＊モーターの原理（磁石で実験） ＊モーターを電気的につないで回す実験 ＊発電実験（水力発電、火力発電） 9. 私たちの生活とエネルギー 講習の概要 講義；3部構成容 Ⅲ． 地球と物質と熱力学(13:30～15:30) [実験数；７] 10. 地球も一つの熱機関 11. 身近な現象と熱力学 ＊ドライアイスの液化実験 ＊ペットボトルの加熱実験 ビニールホース ＊ガスの液化（液体窒素） ドライアイス バイス (万力) バイス (万力) Ⅳ． 試験・アンケート（15:40～16:30) 豊富な図やイラストの使用 水 加 熱 冷 却 返繰 しり 試験問題 問題1 受講した内容に基づく授業案の提案 問題2 良かった点／改善点／自分ならばどうするかの提案 試験問題は最初に提示 ・自分ならばどうするか考えながら受講していただく ・担当者が受講者から学ばせていただく ・講習の改善 → 毎年の改善の経緯を示す 改善の経緯（その1） 1回目（H21） 「熱とエネルギー」 講義室 高校物理教員を想定して実施 ← H12実施の福井県高校物理教員研修をベース 3名参加： 高校物理，高校数学，中学理科 中学校教員： 数式難しい 数学教員： 式の文字が頭に入らない 2回目（H22） 「熱とエネルギー」 理科教育実験室 多様な教員13名参加 ← 全面改訂（現在の原型）/実験集用意 スライド配布資料に説明無し → 後の復習困難 改善の経緯（その2） 3回目（H23） 「熱とエネルギー」理科教育実験室 多様な教員28名参加 ← 配布資料に詳細な説明文を追加 ・説明文はわかりやすくてよい ・受講者によってわかりにくいところを追加説明 4回目（H24） 「身近な熱とエネルギー」理科教育実験室 多様な教員28名参加 ← より親しみやすくするために改題 ・資料，実験はマイナーチェンジ ・現職高校教員の補助を受ける 改善の経緯（その3） 5回目（H25） 「身近な熱とエネルギー」 理科を中心に20名（校種は小中高バランスよく） ← 「テキスト」「実験集」に加え「コラム集」追加 コラム集 ・少し高度な内容。豆知識を加えた ・他教科とのつながりを理解するのに有効 ・余談のネタなどに使用できる 次年度に向けての計画 1) 再度改題 「生活の中の熱とエネルギー」 ２) 実験集・コラム集の充実 資料単独でも活用できるように整備 生活関連学習／教科横断型学習への橋渡し 3) 案内文でのアピール HPからH25年度資料が得られることを案内に明記 ⇒ 受講判断に役立たせる／資料の普及 4) 学生補助者の活用 進行表（指導案）の整備により，効果的に学生を活用 5) 講義室での開講 丸イスでの5時間の受講はきつい 講習の成果 講習を通じて得られたこと ・授業の自己評価方法と継続的な改善ノウハウ 本務の大学授業での評価方法への応用（変容の自由記述等） ・授業の運営方法，準備方法などのノウハウ ・理科教育法授業の参考（指導案など） ・簡単にできる実験の開発（毎年少しずつ増やす） 受講者，関係者など多くの方々からさまざまことを学ばせて頂いた 感謝するとともに，引き続き改善を続けていきたい
© Copyright 2025 ExpyDoc
