天文分野における教材開発
太陽熱エネルギー実験キットと全天モニター
07573028 天文ゼミ
松本 歩
太陽、空、雲、星は身近だが、教材がまだ未開発
そこで…
1.太陽熱エネルギー実験キットの手引書作成・・・
背景:オルビィス社、太陽に関する実験教材「SUN POWER」
研究成果:「SUN POWER」の検証実験
改訂版手引書の作成
2.全天モニターの開発の継続・・・
背景:2005年度から和歌山大学教育学部屋上に設置
先行研究:2006年度・山本、2007年度・山田
研究成果:オフラインでの画像検索ソフト「全天検索」
1,太陽熱エネルギー実験キットの開発
◎実験手引書の必要性
SUN POWERの手引書(英文)では・・・・
実験項目が多すぎて全てをやる気にはなれない。
実験内容が確実性・再現性に欠け、雑なものになっている。
これにより・・・ 英文の翻訳のみでは実験手引書とはいえない。
そこで・・・・
→全く新しい手引書の作成を行う。
◎手引書の作成方法
○オリジナルの手引書に記載された実験全てを2回以上行った。
○それぞれの実験の意義の明瞭さ、結果の確実性・再現性につ
いて検討。
○手引書に記載する実験を絞り、改めて予備実験を行った。
○実験結果から繰り返し確実性を検討、実験内容を絞る。
→以上をふまえた上で小・中学生向けの手引書を作成。
◎改善点(主なもの)
①コップに入った水を日光に当てて水温の変化を測る実験
○単に水の入ったコップを日なたに置く。
→これでは日光以外の他の要因によるものか判断できない
断熱装置を作成し、日光以外の影響を極力遮断。(写真左下)
日なたと日かげに置き、対照実験の形にする。
写真:地面からの熱を遮断するために発泡
スチロールを用いた断熱台を作成。
②太陽炉(凹面鏡)を用いて物を燃やす実験
○オリジナルのキットが簡易的な
ので安定した実験ができない。
(写真右上)
ex.風で飛ばされる
水の重みで傾いてしまう
安定して実験が行える太陽炉を作成。
(写真右下)
○結果の確実性・再現性を確認。
◎改訂版の内容
○全26項目の実験→熱放射に着目した7項目に絞る。
※この7項目の実験は結果は見えているが実験のやり方を
丁寧に指導するという位置づけ。
○発展実験の追加
①寒い日でも日光で水の温度が上昇するか?
②ろうそくの炎、太陽と同じようにレンズで作った像も熱い?
※結果がどうか、すぐにわからない実験。
○結果を記入する実験ノートの追加。
◎まとめ
SUN POWERを使っての検証実験。
実験内容の改善・検討。
内容の改善に伴って実験キットの追加製作
→太陽熱エネルギー実験キット手引書完成。
○今後の課題
手引書を使って実験を行ってもらい内容が理解できるかを実践
していく必要がある。(特に中学生を念頭)
全天モニターの開発の継続
前年度までは観測・撮影した画像の、
web上での公開にむけたホームページ
作成(左下図参照)を行ってきた。
その結果、保存された範囲の画像デー
タであれば任意の時間の画像表示が
可能で、スライドショー機能のついた
ホームページが完成している。
しかしサーバーは大きな負荷に耐えら
れず、一般公開できない状態が続いて
いる。
そこで今研究では・・・・
オンラインではなく、オフラインでメディアに保存された過去の
画像を活用する方法を考える。
保存された画像を時間を指定してメディアから直接参照する
画像検索ソフトの開発。
これにより・・・・
PCの容量を消費せず、メディアの入れ替えのみで過去の画
像を表示できる。
オフライン処理のため、ネットワーク非対応の環境での利用
が可能。回線速度による問題も解決できる。
画像検索ソフト「全天検索」
DVDに保存された画像を検
索・表示するソフト。
表示された画像から一定時
間前後の移動も可能。
スライドショーでは指定した時
間から1時間単位・1分単位
でのスライドショーを再生。
※開発言語にVisual Basicを使用
アンケート・モニターを実施したところ、操作しやすく教材とし
ての利用方法も検討できるという結果。
アンケート・モニターの結果
(対象・全学部学年 計25人)
→教材として利用するにあたって
使いやすいか?
検索モード
:過去の天気
画像の拡大機能。
教材と
して使ってみたいか?
検索モード:
星の動き
2 1
0 はい
見たい星に印がつけられる。
はい
いいえ
1
無回答はい
いいえ
違う時間・日付での画像の比較機能。
いいえ
無回答
雨など画像ではわかりづらい天候の参照機能。
(webを利用した気象データの参照。)
25
22
24
・・・・などの意見が出た。
◎まとめ
画像を表示する基本的な機能を備えたソフトの開発。
開発段階で操作性などを知るためモニターを実施。
○今後の課題
アンケートの結果をもとに教材としての機能の追加。
先行研究とのリンク。
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