実施結果報告書

 

プロジェクト名

明日の地球を岩手の子供達とともに考える
〜エネルギー・環境科学を楽しく学ぶ教材の開発と実践〜

 

 

 

 

 

 

 

太田 和也 工学部 電気電子工学科4年

大谷 俊  工学部 電気電子工学科4年

フージー  工学部 電気電子工学科2

五十嵐勇一 工学部 電気電子工学科2

井関 肇  工学部 電気電子工学科2

伊藤 裕紀 工学部 電気電子工学科2

岩崎 紘志 工学部 電気電子工学科2

大上 岳人 工学部 電気電子工学科2

笠間 健宏 工学部 電気電子工学科2

大川 貴士 教育学部 技術科3

菊池 拓己 教育学部 技術科3年

菅原 一季 教育学部 技術科3年

高城 大  教育学部 技術科3

鳥谷部真由 教育学部 技術科3


1 目的

?就学前の年代から中学生までの広い年代で、楽しみながら、エネルギーや環境を科学的に理解することができる教材の開発である。また、それを利用して、公民館などを会場にした理科教室、工作教室を開いて、明日の岩手、地球を担う子供達が、岩手、日本、地球の明日の環境について、ともに考える機会を作ること。

?大学には、多くの実験機材や工作用材料がある。これらをうまく利用すると、市販品にはない、味のある、岩手の地域と結びついた教材が作り出せる。大学の資産を利用して、地球温暖化や、自転車発電機、燃料電池やバイオマスが学べるような教材を作り、イベントなどを通して、子供達に楽しく学んでもらえる場を作り出すこと。

 

2 活動計画

2−1 年間を通しての常時的な活動

?       アイーナでの教材の展示:

自転車発電機などの大型教材は、盛岡駅西のアイーナなどで常設展示を行う。アイーナの展示は季節ごとに変えるので、担当者と打ち合わせて適当な教材を提供する。

?       教材の開発:

定期的に集まり、工作教材や体験学習教材の開発を行う。イベントや小学校の中の総合的な学習の時間で利用しやすいように、マニュアルをどんなときに使えるかも含めて整備して、利便性を高めておく。また、いろんなエネルギー環境関係のイベントを通して、どのような教材開発が可能かなども考えながら、進める。

?  ホームページでの情報公開:

どのような教材があるか、どのようなイベントを行うか、またエネルギーや環境を学ぶのに適したホームページなどとリンクを張り、子供達の学習に役立つようにする。なお、ホームページはいわてエネルギー環境教育ネットワークのページの一部を利用する。

いわてエネルギー環境教育ネットワーク http://ineee.iwate-u.ac.jp/

 

2−2 イベントの実施

? 小学校の新エネルギー教育のための教材開発と実施サポート

実施:10月(各学校のスケジュールにあわせて)

場所:矢巾東小学校、葛巻小学校など

内容:小学校の総合的な学習の時間を利用したエネルギー・環境体験教育の教材面、実施面でのサポートを行う。

? エネルギー・環境体験教室の実施

実施:8月、10月  場所:イオン盛岡ショッピングセンター、水沢体育館など

内容:いろんな団体といっしょに理科教室を開催して、そのなかのエネルギー・環境関連の展示や教材紹介、工作教室を行い、エネルギーや環境について考えたり、学んだりする機会を作る。

? 教員や指導員、保護者向け教材使用法研修会

実施:7月、12月  場所:アイーナ

内容:エネルギー・環境で体験型の教材を必要とする人を対象に、開発した教材の利用方法などを紹介する。

 

3 活動内容

3−1 年間を通しての常時的な活動

? アイーナでの教材の展示: 

いわて県民情報交流センター(アイーナ)の5階 環境学習交流センターに以下のエネルギー教材を展示した。図1および図2を参照。

   自転車発電機(10 W程度の家電製品を動作させることが可能)

   ソーラークッカー(太陽の熱を30分程度照射させることで、水1リットルを沸騰させることが可能)

   蛍光灯と白熱電球のエネルギー比較器(同じ明るさの蛍光灯と白熱電球の消費電力の違いを観察できる)

? 教材の開発:

   地球温暖化教材

地球温暖化の原因と考えられている温室効果に着目した教材を製作した。材料は、フラスコ、ゴム栓、スタンド、赤外線ランプ(100 W)、二酸化炭素、デジタル温度計である。これらの材料は比較的簡単に手に入り、再現性の良い教材であるといえる。図3に教材の概略図を示す。



図3 地球温暖化教材

 

測定方法

1)片側のフラスコには通常の空気を封入し、もう一方には温室効果ガスを封入する。また、デジタル温度計もフラスコ内に固定する。

2)フラスコ間の距離を25 cmにし、赤外線ランプからの距離を10 cmに設定し赤外線ランプを照射する。

3)1分毎に15分間の温度変化を観測する。

測定結果

 図4に測定結果を示す。結果より、平均して0.35 ℃ほど二酸化炭素が高い値を示しているのが分かる。

   紙おむつ燃料電池

「紙おむつ燃料電池」とは、紙おむつに用いられている高分子ポリマーを用いた燃料電池である。図5に紙おむつ燃料電池の材料、及び完成写真を示す。紙おむつ燃料電池の材料としては、紙おむつ、プラスチックのコップ、製図用シャープペンシルの芯、水である。特徴としては、動作する確率が高く、材料の数も少なく製作が容易である。紙おむつ燃料電池の製作マニュアルは図6を参照。

 

 

 

図5 紙おむつ燃料電池の材料、及び完成写真

 

 

3−2 イベントの実施

? 小学校の新エネルギー教育のための教材開発と実施サポート

   葛巻小学校総合学習

葛巻町立葛巻小学校は今年度からエネルギー教育実践校に指定され、矢巾東小学校に続き二校目となる。イベント当日は各学年の総合的な学習の時間を利用し、授業を行った。

イベント名:葛巻小学校 総合的な学習の時間

日時:平成181010日(火)1学年:3,4校時 2学年:5,6校時

         11月 8日(水)6学年:5,6校時

場所:葛巻町立 葛巻小学校

(1)分担

・対象:1学年(手作り風車)図8を参照

2学年(トレージェット船)図9を参照

6学年(簡易分光器、ミニ雷、紙おむつ燃料電池、)図10を参照

(2)当日の様子

・児童の様子について

1学年:担任の先生の話をよく聞く子とそうでない子の差が激しく、工作の際のハサミ等の使用に注意する必要があった。

2学年:先生の話をよく聞き、順番に沿って工作を行っていた。なお、ドリルを用いた作業およびホットボンドを用いた作業はスタッフが行ったため危険はそれほど無かった。

6学年:最上位学年というだけあって、説明を静かに聞いていた。また、工作の作業に入ると、男女関係なく協力し合い、うまく出来ない部分を助け合う姿が多く見られた。

・工作物に対する反応について

1学年:まず、自作した風車の完成に歓喜していたのが印象的だった。大人にとってはただの風車でも、児童にとっては新鮮な影響を受けるものであることが分かった。完成した風車を横・真上・真下・正面など、色々な方向から吹くことにより、最も回る向きを探していた。ここで得られた答えは、「真正面から」というものが一番多く、次いで「真横から」というものが多かった。これらは児童ならではのユニークな答えだといえる。また、外に出ての実験では、自然の風を存分に受けることにより、普段は意識していない『風の力』を感じているようだった。

2学年:完成したトレージェット船を、流し台で水をせき止めて浮かばせる実験を行った。実験はほぼ成功で、どの船もしっかりと進んでいた。動くことが確認できた後は「いかに速くに動かせるか」を考えている様子だった。例としては、カップを大きくして水を入れる容量を大きくしたり、ストローの長さや角度を変えたりと試行錯誤していた。

6学年:ミニ雷の放電を二枚の電極間ではなく、三枚で起こすことを考えるなど、自由な発想で工作の利用法を考える姿が見られた。

・工作物に対する理解度

1学年:1学年は『風』がテーマであったが、風がエネルギー(力)を持つことは理解できた模様だった。余談になるが、「風を見たことがある人」という問いに対し、半数以上の児童が手を挙げ、中には「風は水色だった」、「風は白色だった」などの答えが得られた。これも児童の視点からしか得られない貴重な答えといえるだろう。

2学年:2学年は『水』がテーマであったが、水がエネルギー(ここでは推進力)を持つことを理解できた様子だった。また、船を速く進めるための方法として、ストローの太さを太くする、水位を高くする、ということに気づいた様子だった。

6学年:6学年は3つの工作を行った。簡易分光器により太陽光と蛍光灯の光の性質の違い、

燃料電池の化学反応、ミニ雷の放電現象、のそれぞれを熱心にメモを取り、理解していたようである。

・イベントを通しての問題点

2学年の工作では、ドリルとホットボンドを用いる点から、必然的に大学スタッフが大半の作業に当たることになった。このため、児童はほとんど工作作業をしておらず、待っているだけの時間が長くなってしまった。対策としては、工作を簡略化し、なるべく危険な器具を用いない工夫が必要と考えられる。

   6学年の感想の傾向

 体験学習終了後に6年生に感想文を記入してもらった。図7にその傾向を示す。

 

 

 

 

? エネルギー・環境体験教室の実施

   イーハトーヴ科学と技術展

イーハトーヴ科学と技術展とは、岩手大学地域連携推進センター、岩手大学、岩手ネットワークシステムなどの主催により実施されている科学と技術展である。

催し物名:イーハトーヴ科学と技術展

日時:平成18819日(土)、20日(日)

場所:イオン盛岡ショッピングセンター 2F イオンホール

(1)内容

出展物の配置は図11に示す。

パネル:県内小学校の環境改善の取り組み

杜陵小6年;中津川の調査

矢巾東小;省エネポスター

葛巻小6年;省エネプラン

デモ:?紙おむつ燃料電池、?白熱灯と蛍光灯の省エネ実験、?テスラコイル

体験:自転車発電機(電球とミニ扇風機)図13参照

配布物:INEEのカタログ

(2)検討

・来場者について

19日:341名 20日:564名 合計905

来場者の七割程度が親子連れで、子どもは小学生が中心であった。小学生の中でも低学年や中学年が多かったようだ。また、中学生や幼稚園児も二〜三割程度来場していた。

・出展物に対する反応について

?紙おむつ燃料電池

紙おむつが電池になることに対しては、親子共に驚いていた。しかし、子供は電池を作ることよりも、手回し発電機を必死に回すことを楽しんでいたようだった。父兄の中には燃料電池自動車を運転した経験がある方が居たが、原理は良く分かっていないようで、「水素を爆発させて走るんでしょ?」という面白い回答を聞くことができた。燃料電池という単語は少しずつ広まっているが、原理は広まっていないことが伺える。

?白熱灯と蛍光灯の省エネ実験

小学生の低学年でも、明るさ、使用電流、発熱温度程度はなんとなく理解しているようで、「どっちがたくさん電気を使っているか?」等の問いにはしっかりと答える子供が多かった。それに対し、父兄は「蛍光灯は省エネになるが、価格が高い。」等の現実的な回答が多かった。

?テスラコイル

蛍光灯を近づけた場合に点灯することと、放電に触れることを楽しんでいたようだ。子供はテスラコイルに近づくことに抵抗を示さないが、父兄では近づくことを極端に嫌がる人が多かった。

?自転車発電機

親子共に本気になって自転車をこぐ姿が見受けられた。コツをつかむのは子供の方が早いようで、簡単に電球とミニ扇風機を動作させていた。また、父親が動作原理を子供に説明する姿も見られ、自作しようとする方まで居た。

・出展物に対する理解度

イベントが始まった当初は、来場者に対し原理をいかに分かりやすく説明するかとういう事を考えていたが、イベントが進むに連れてそれは困難であることが分かってきた。その理由としては、予想していたよりも来場者の電気・化学に対する知識が低かったことが挙げられる。電気に関する授業は小学校三年生の後半から行われるようで、必然的に3年生以下では電気に関する知識がほぼゼロであり、4年生以上でやっと多少の原理説明ができるという状況だった。また、中には、子供が父兄に原理を教える場面も見られ、大人の知識の低さを感じた。以上のことから、イベント等でのデモにおいて、原理を理解してもらうというよりは楽しんでもらうことに重点を置き、いかに来場者の印象に強く残るかということを考えるべきだと感じた。

また今年は、工作ブースを井上先生グループの「ぐにゅぐにゅ電池」に担当していただいた。子供達は全体的に、展示のみよりも工作のブースに集中していたようだ。自分で作り、持ち帰れることに魅力を感じているようだった。以上のことは他のブースでも言えることで、人だかりを見付け、興味本意でたくさんの人が集まったように感じた。

・イベントを通しての問題点

?自転車発電機のコンパクト化

今後もイベントでの主力となることが予想される自転車発電機だが、折りたたみ式ではないため輸送が困難であった。

?危険物の管理

説明を行っている合間に、他の子供が蛍光灯を振り回したり、高分子吸収剤を食べようとする場面があった。


・前沢区 文化と産業まつり

毎年恒例となっている奥州市前沢区の文化と産業まつりに『エネルギー環境コーナー』のブースを設置し、来場者の方々にデモ実験や体験をしていただいた。

催し物名:前沢区 文化と産業まつり

日時:平成18年10月14日(土)、15日(日)両日ともに9:00〜17:00

場所:奥州市 前沢区 ふれあいセンター前広場

(1)内容

   パネル:いわてエネルギー環境教育ネットワーク

   パンフレット:いわてエネルギー環境教育ネットワーク

   デモ:?紙おむつ燃料電池(図15参照)、?白熱灯と蛍光灯の省エネ実験、?テスラコイル、?ハンドジェネレータ、?白熱灯と蛍光灯のエネルギー比較器、?プラズマボール、?風力発電機、?ソーラーカー、?ソーラークッカー(図16参照)

・体験:自転車発電機(白熱灯と蛍光灯)

(2)当日の様子

・来場者について

14日:1500名、15日:2000名 合計3500名

初日は天気も良く、朝から多くの来場者でにぎわった。印象的だったのが、親子連れよりも子供達でグループを作って遊びに来ている割合の方が圧倒的に多かったことである。そのためか、時間を気にすることなく1〜2時間も当ブースで遊んでいく光景が見られた。また、大型ショッピングセンターが主管となっている、環境エコクラブの小学生も来場しており、そのメンバーの環境やエネルギーに対する基礎知識の高さに驚いた。

二日目はあいにくの曇りだったが、前日に比較し親子連れが目立った。前日に来た子供達が両親を連れて再来場したという形が多かったようだ。

・出展物に対する反応について

?紙おむつ燃料電池

この日は実際に紙おむつを破いて高分子吸収剤を取り出し、燃料電池を作ったので、その作業に見入る姿が多く見受けられた。完成品のみを展示した場合よりも、紙おむつで電池が作れるということを実感してもらえた様子だった。また、エコクラブの小学生はメモを片手に話を聞き、家庭でも作ってみると言っていた。

?白熱灯と蛍光灯の省エネ実験

屋外での展示だったため、あまり目立たないこともあり興味を引かれる子供が少なかった。また、デモ実験の説明に時間を要するため、飽きて他の教材に興味を引かれるパターンが多かった。しかし、電球タイプの蛍光灯を家庭で使っているという声も多く聞くことができ、実際にどれくらい省エネなのかを理解してもらえた場面もあった。

?テスラコイル・プラズマボール

これも屋外での展示だったため、放電が極端に見づらく、来場者の反応も屋内でのイベントと比べうすかった。これは実験を行う以前の問題で、来場者に興味を持ってもらう対策を行う必要があると深く感じた。

?白熱灯と蛍光灯のエネルギー比較器+ハンドジェネレータ

親子ともに必死になってハンドジェネレータを回す姿が多く見られた。やはり体感できる実験はどこにいっても好評なようである。60Wの電球はほぼ点灯しないのだが、どうしても点灯させようと頑張りすぎて、ハンドジェネレータのギアが欠けるというトラブルも起こった。

?風力発電機

イベント当日は風がとても強く、自然の風だけで風力発電機を動作させることができた。そのためか、ずっと風力発電機に見入っている子供が大勢居た。なかには風力発電機を持って帰りたいというほど気に入っていた子供も見受けられた。

?ソーラーカー

晴れていたおかげで、太陽光だけで十分に動作させることができた。遊んでいる様子を見ていると、わざと日陰にソーラーカーを置き、鏡の反射光をうまく利用することでソーラーカーを巧みに操作する模様が見られた。子供の考え方の柔軟さを感じた。

?自転車発電機

やはりイベントで最も注目されるのが自転車発電機のようである。当日も自転車発電機を体験するために列ができるほどの人気だった。自転車発電機の集客効果が当ブースの来場者数に直結しているようだ。

・出展物に対する理解度

今回のイベントでは、原理の説明よりも楽しんでもらうことに重点を置いて説明を行った。そして、来場者から質問があれば原理などを深く説明する形をとった。これにより来場者が親しんで当ブースに来場できるように心がけた。全体の理科・化学に関する知識はイオンでのイベントの際と大差はないが、環境エコクラブの子供たちの知識が飛び抜けて良かったことが印象的である。水の電気分解やモーターの原理などを知っていて、一般の大人よりも理科・化学の知識が高い様子が伺えた。

・イベントを通しての問題点

 ?屋外でのイベントを想定した準備

屋外でのイベントでは周囲が明るいため、放電現象が極端に見づらくなってしまった。

?教材の管理

混雑時に、ソーラーカーが机の上から落下してしまい、太陽電池が割れてしまった。

? 教員や指導員、保護者向け教材使用法研修会

   エネルギー環境学習研修会

 この研修会はエネルギー環境問題に関するセミナーと見学会を組み合わせて開催するものである。セミナーでは、エネルギー環境問題に関する専門家や、総合的な学習の時間に実際に各学校などで授業をしているエネルギー環境教育コーディネーターを招待し、活用がなかなか難しいと言われている総合的学習の時間カリキュラム作成、エネルギー環境教育の一助となるものである。当日は、午後から行われたワークショップの『新エネルギー』のブースを担当した。

催し物名:エネルギー環境学習研修会

日時:平成18731日(月)10:0016:30

場所:岩手県民情報交流センター アイーナ

対象:東北地方の小・中・高等学校の教員、大学生、教育関係者

(1)担当

 第二分科会(中学校・高等学校向け) 新エネルギー体験 14:40〜16:10

(2)内容

 中学校・高等学校の教員を対象に、燃料電池、太陽電池、自転車発電機、火力発電、温度差発電等の原理説明やデモ体験を行った。

(3)検討

 中学校・高等学校の教員の方でも+と−の違いが分からないなど、物理・化学の知識を忘れてしまっている様子だった。このことから、子供達へのエネルギー環境教育と同時に、今回のフォーラムのようなイベントでの教員の方々への情報提供の必要性を強く感じた。

 また、研修会終了後に、今後のエネルギー環境教育の教材開発や授業プログラムに役立てるためのアンケートを行った(対象は20人)。その結果を図17および図18に示す。



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