科学サークル大黒屋 その2

三重県理科の教科研究や地域での科学ボランティアを行うサークルです。科学教育協議会会員が中心となって会を運営しています。教科研究、実験工作交換会、理科の出張授業、地域工作教室など「何でもやってみよう」の精神で活動しています。現在大黒屋は「県生涯学習センター」など各地公民館でサイエンス講座をしています。ホームページはここ!http://www.mecha.ne.jp/~hitoshijin/ 質問,連絡は sci.daikokuya■gmail.com まで(メールの際は■を@に置き換えてください)

2019年12月

12月14日、
白子コミセンにて7人の参加で行われました。
(報告のみの参加が1)
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●伊藤仁(小学校)
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<平面鏡の実験>
左右対称に像ができることを、
子供たちに実際「像」になってもらって実践するという実験手法でした。
鏡に映っている「人形の像」を狙ってレーザーを当てると、
レーザーが鏡に反射して、
本物の人形に当たる実験も子供たちの興味を引くことができるのです。
その光の道筋をロープで確認する作業も加えて
反射を実感できるという報告でした。
平面鏡だけじゃなく、
どこにでも見られる凸面鏡の実験は、
段ボール箱を街角に見立て、
模型の車を交差点近くに配置して、
カーブミラーで死角になった車を見ることができる実験は
子供たちの関心を引くことができるということでした。

<滑車の実験>
定滑車は力で得をしないけど、
子供がいろいろな地点からひもを引っ張って、
力の向きをコントロールできるところを強調できる実験が
いいのじゃないかという指摘でした。
動滑車は
実際に動滑車にひもを子供たちが自分でかけてもらうことが
実験上大事じゃないかということでした。
動滑車は
「二本のロープで上にひっぱられているので、ひも一本を引く力は半分になるよ」と
実際のクレーンの写真も見つつ実験したということでした。
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<大気圧実験>
大気圧実験もいろいろな手法があるのですが、
どれくらいの力がかかっているのかを
視覚的に見せることが大事じゃないかということで、
紹介された実験がこれ、
半径3cm弱の吸盤に6.0Kgの漬物石をつるしています。 
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<太陽観測用メガネ工作>
太陽観測用「カナセライト」
(東急ハンズ500円)をこまかく切って、
子供たちにめがねを作らせて太陽観測します。
このメガネを参加者全員で作り、
12月26日を待つことにしました。
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●水谷(レポート提出のみ)
(プラネタリウム)
<部分日食PPT紹介>
鈴鹿プラネタリウム館長製作の動画・解説付きPPTを希望者にUSBで配布し、
それぞれ学校の子どもたちに見せることにしました。
9校に配布。
日食時の横から見た動画、
上から見た動画、
人工衛星から地球上の月の影を見た動画が
上手につくられているものです。
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●赤嶺(高校生物)
<猫の全骨格標本づくり>
四日市海岸清掃ボランティアに参加中、
子供から「動物の死体がある」と報告を受けて
よく見ると猫の死体が流れ着いていたのです。
早速理科室で煮ること長時間、
時々ポリデントを部分使用しながら、
完成した猫一頭分の完全骨格法本の紹介でした。
すでに持っている猿一頭分の骨格標本とくらべてみたり、
人間の骨格の共通点を本物の骨を通して教えてもらったりしました。 
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<秋の樹木の実標本作り>
秋になると樹木も種の保存のため
種を結実させて拡散する体制に入ります。
学校近くの林や森の中から拾い集めて
標本にして子どもたちに直接見てもらう授業の紹介でした。
特に「鈴鹿市の木」と指定されてるケヤキは
近くの街路樹ではなかなかお目にかかりにくいのです。
それは街路樹の剪定が行われて種子を見つけにくいことがわかったのです。
ケヤキの種子は枝の先端に葉とくっついたまま
葉っぱの支えを借りて風に乗り種子を拡散したいという思惑があるからというのです。
(写真下:枝先数枚の葉と共に落下、
種子は葉の根元にあって写真下に一個外れたものが映っている) IMG_6366s
教材化した「木のみを学ぼう」のテキストとたくさんの標本 
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●上野 (高校化学)
「子どもの科学1月号」にノーベル化学賞を受賞した吉野さんの別冊特集があって、
その中にリチウムの炎色反応からリチウム金属の話しから始まって、
授賞対象のリチウムイオン二次電池の解説が紹介されていました。
そこで高校科学でやっている炎色反応実験をやっていただくこととなったわけです。
蒸発皿に薬品を少し入れて、ごく少量の水に溶かす。
メタノールを水1に対して4ほど注いで点火する方法で行われました。
実践報告では、子供たちが「二種類の薬品を混ぜてやってみたい」と
期待にあふれた瞳で訴えるのだが、はてどうしたものか?
なぜなら絶対にうまくできないから、
でも子どもの好奇心を積んでいいものなのか?皆さんならどうしますか? 
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使用した薬品
塩化リチウム(赤)
塩化ナトリウム(黄)
塩化カリウム(紫)
塩化カルシウム(橙)
塩化バリウム(黄緑)
硫酸銅(緑)
(本来なら塩化銅(II)を使います。
塩化物塩がより炎色反応に適しています。塩化銅がなかったので)
本来なら、ここに塩化ストロンチウムが加わります。
とても綺麗な紅色です。
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<リチウムイオン二次電池の簡単な原理>
リチウムはアルカリ金属で超軽くって、
過激な反応をする金属元素です。
比重は0.534で原子核結合エネルギーが低く原子核分裂を起こしやすいです。
しかもイオン化傾向が全元素の中で最大で、
電池には適しています。
水爆の材料として使われていましたが、
金属溶接添加物、
塩化リチウムの吸湿性、
水酸化リチウムの二酸化炭素除去剤、
耐熱陶器、
光学ガラスにも使われていました。
放充電可能な二次電池に使われるリチウムは電極として使わず、
電池内部にイオンとして存在して、
正負の電極間で正電荷のやり取りを担っています。
吉野さんは二次電池の負極に炭素繊維を使ったことで
正極のコバルト酸リチウムと相まって
現在の汎用性の高い二次電池が完成したのです。
(参考:子供の科学1月号)
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●加藤(小中学校・大学)
<電子工作「まっかなお鼻のトナカイさん」>
指定された場所に磁石を置くと、
リードスイッチが下に隠されていてスイッチが入り
赤のLEDが点灯する仕組みです。
子供たちには楽しい電子工作です。
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<小学校プログラミング教育と 教室でドローンを飛ばす>
スクラッチで行うプログラミング教育の実践報告でした。
限られた時間で達成感を持たせることができること、
マウス操作ができること、
一台のパソコンに三人一組で行うこと、
ローマ字がわかること、 などを考慮しての実践でした。
正多角形を描くプログラミング実践は正方形から始めて、
正三角形そして5芒星形へと進んでいけるようになります。 
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講座途中で、
プログラミングすることが将来どのようなことにつながるかを感じてもらうために
用意したのが小型のドローン。
教室でドローンを飛ばす実験を見せて、
しばし楽しむことにしました。
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これが子供たちに大きな関心と喜びを感じてもらえることになって
講座への子どもの意欲は倍増。
この後、
音符を操作して作曲をする作業に。
次の過程はアクチュエイターを用意して、
LEDによる電飾のプログラミングへと進むことができるのです。
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鶴田(一般)
<廃材で精密天秤づくりと米粒の重さ測定・鉛の比重測定>
廃材を使って精密天秤ばかりを作成しました。
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測定に使うおもりもすべて自家製です。
一円玉一個を基本1gとして、
そこから色紙を等分して、
0,50g0.25g、0.03g・・と小さなおもりを作っています。 IMG_6368s
まず南天の実や米粒1個のおもさを実測してもらいました。
電子ばかりで測りなおしてもほぼ同じ質量を測定することができる優れものです。
さらに「アルキメデスの王冠」の逸話から、
用意された鉛の密度をこの自作天秤で測ってもらいました。
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天秤の皿の上に台をセットして
鉛を水中にて測ることができるようになっています。
小数点第二位まで求めることができました。

<磁石で回転おもちゃ・廃材利用>
お菓子の箱や筒を利用した磁石おもちゃです。
鶴田さんの子ども心をくすぐる楽しい作品に仕上がっています。
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●伊藤信介(小学校)
<てこの原理から力を小さくする道具>
トングを取り出して、小学校でまなぶてこの原理。
支点、作用点、力点を子供たちに確認してもらうのですが、
くぎ抜きのようにてこの原理から大きな力を得るのじゃなくて、
トングの場合は小さな優しい力を得るための道具であることを
知ってもらうことも必要なのじゃないかという提案でした。
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<小学校プログラミング教育状況 >
A市では現在次年度に向けて
小学校プログラミング教育の準備が進められています。
Iパッドは主に宿題に使うと統計が取りやすくて
便利であることから導入が広がっていますが、
プログラミング教育には
どうしても各理科教材社仕様の機器の導入が進んでいるようです。
やはり小学生用に特化されたスクラッチ仕様が
便利だと認識されているのかもしれません。
集まったみなさんからは、
やはりキーボードが使えるようにすべきではないのかという意見もありました。
各市町村でいろいろな試みが実行されようとしているようです。 
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●鈴木 (中学理科・愛知)
愛知から科教協鈴木久さんが駆けつけてくださいました。
<空気のおもさは測れるのか>
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空気のおもさを風船で測れるのでしょうか?
という問いかけから始まって実験も併せて議論しながら報告を聞きました。
水の中で水の重さは測れるか?(浮力は?)
じゃ!空気中の風船の空気の浮力は?
著者・板倉さんの設問はなかなか教員にとってもびくっとくるような質問でした。
紹介された本はもう絶版になったと聞いてますが、
ぜひ読みなおして、私たちの授業に生かしていけれ
ばいいなという思いでした。 以上

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以上

全員はんだを持って実習
1.線と線をはんだ付けする
2.基板に部品をつける練習
3.LEDを一個点灯させる回路づくり
以上三段階に分けて練習しました。
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くっつける金属と金属をうまくあたためること
ハンダをつかいすぎないようにすること
基板が動かないようにクリップで部品や基板をつかみ、
おもりをかけること
以上1.5時間

次の時間はメロディICを使って電子回路を作りました。
前回の練習のおかげで、結構上手にはんだ付けができるようになりました。
基板の表面
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基板の裏面
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見本を見せることと配線図を配布して クレヨンを使って、
ICの1.2.3.三本端子から伸びている線を配線図に色付けして
どのようにつながっているのか、 どのように表面と裏面が変化するのかを教えました。 2019-12-20 18.46.10
練習にはなかった三点スイッチのはんだづけもありましたが、
低学年も含めてうまくできました。
電池をつけてみて、圧電スピーカーから小さな音が聞こえれば成功
あちこちで小さなメロディが聞こえてきましたが
「先生なりません」
2019-12-20 19.27.01
よーく観るとはんだ部分が汚れていて接触不良があったり、
ほんのすこーし隙間が空いたりしているのがありました。
圧電スピーカーを透明プラコップに両面テープで張り付けたら
「わー、大きな音になった」
「共鳴だよね」
最後の仕上げは板に各部品をホットボンドで接着して出来上がり。
  2019-12-20 19.27.27
それぞれに配られたICに入ってる曲が違うので、
「両耳から違う曲を聞いたらどうなるのかな?」
いやー、小学生らしい試みだな!
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1.5時間

短時間で完成できてたのしい電子回路工作 用意するもの
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●ブレッドボード小
●メロディICUM66TTXXL(5個/袋、曲はいろいろで選べない)
●圧電スピーカー ●単三電池1個と電池ホールダ―
●紙コップあるいはプラコップ 完成作品 IMG_6311
テスターの使い方入門 全員にテスターを手渡して、使い方の説明。
手始めは抵抗の測定「アレー1が出てる」
「そうだね、赤の端子と黒の端子が金属に触ると数字が出て、電気が通ることがわかるね」
早速工具が並んでるコーナーやはさみやカッターナイフの刃に当てて、導通試験を行ってもらった。 IMG_6295

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次は電池の電圧を測定 「1.48ボルトだ」「1.36ボルトしかない」
入門講座はここまで 次は回路をブレッドボードの仕組を学ぶ手法で全員色鉛筆をもって実習。 IMG_6297w
SPのプラスからブレッドボードに入って
どのようにつながってるのかを色鉛筆(マーカー)でたどっていくのです。
電池のマイナスから違う色でたどって色付けしてもらいます。
実体配線図が終わったら、配線図の上にも色をつけて、
つながりを認識します。
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回路のことはこれ以上深入りはせずに、
早速組み立て作業に入りました。 あっという間にできあがって、
「なんか小さーい音が聞こえてきた」
「どれどれ、むーなんか聞こえてきた」 IMG_6296
「エリーゼのためにじゃないの?」
「僕のはちがう曲だ」
「これははにゅうのやどかな」
「そんな曲しらん」 次に紙コップを用意して、
両面テープでコップの裏に貼り付けると
「おお!聞こえる聞こえる」
「大きな音になった」
「小さな音が大きくなること、これってなんだ」「共鳴」
最後にホットボンドで板の上に貼り付けて完成でした。
のIC5つはそれぞれ違う曲が入っていて、
演奏して初めて曲名がわかるのです。
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1.5時間

昨年の巨大空気砲実験に続いて、今年6年生になった子供たちには「液体窒素であそぼう」をテーマに
1.空気を考える
2.沸騰を考える
3.固体液体気体の変化を液体窒素を使って実体験する
以上3つの目標を持って2クラス24人×2組に実験講座を行いました。
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みえない空気だけど空気をつかまえて
1.ほら体積があるよね
こうやってわかってる当たり前のようなことをこんな言葉で表すことができるとサイエンスだね
2.空気の質量実験黒板のような予想を立ててもらってから実験開始。
半数ぐらいの子が質量0だと思ってる(空気砲の時やったつもりだけど・・)
水上置換法で重さを測った空気の体積を見ると2L。
2gで2Lあるから「1L1g」「一円玉1個分」
空気中の酸素の割合を問うと
「半分くらい酸素」という意見が多数。
ホッカイロを使ってペットボトル内の酸素量を定量する実験だけど
ホッカイロの中身が何か?
袋を破ると、どうしてあったかくなるのか?
これらの疑問を一つ一つ確実におさえながら実験を進めなければならないですね。
2時間後実験の最後にやっと結果が出て

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写真下のペットボトル内の減った酸素量を補うために、写真上の中ペットボトルから出て行った水量が酸素量を示してくれるのです。
測定したら今回の結果は500cc水が下のボトルに入ったので、空気中の酸素の割合は500/2000=0.25
「やっぱり25%だー」
そして液体窒素実験へ
キケンな面と安全な作業をていねいに説明してから実施。

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1クラス2時間計4時間
スタッフが二人入ってくださった上に、三重大学三回生のボランティアさんが一人入ってくださり
本当にスムースに実験が進みました。
これが楽しく実験を行えた最大の原因だと思います。

【準備】
<購入したもの>
CD二枚、ゴミ箱1、ゴムひも、市指定のごみ袋、布ひも、取っ手用材木、木ネジ
<前もって加工>
●CD二枚で一組、中央から同じ距離に5mm程度の穴を開けておく IMG_6139
●ゴミ箱の底面に直径10cm程度の穴を開けるために、
5mmのドリルで円周葯30個の穴を開ける
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●ゴムひも用の穴をゴミ箱側面に二個組計4個開ける(上下写真参考) IMG_6143
●取っ手用の木材切断(約3-4cm角) 長さ約10cm前後に切断 
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●取っ手をゴミ箱に固定するネジ穴を3個開ける(上写真)
●ゴムひも各1mに切断
●布ひも幅3cm位、長さ30cm位 以上
10名の子どもたちと製作開始 黒板に工作手順を書いて、黙読してから始めます。
工作道具が全員にいきわたらない場合は(ニッパーと金やすりが全員分ないから)
黒板工作手順の1と2を道具を分け合って同時進行しました。 
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ゴミ箱の底にあいている穴にニッパーをいれて切断し、金やすりでバリを削ります。
もうここから子供たちの顔は真剣そのもの。
はさみやカッターナイフを使う工作じゃないので必死!
  2019-12-02 18.08.16

2019-12-02 18.08.02
一方ゴミ袋を二枚のCDではさむ作業グループは 
2019-12-02 18.11.37
にまいのCDの間にゴミ袋を置いて、CDの穴をうまく重ねて、
その穴に布ひも(写真では紫色の布ひも)を通して、しっかりと二枚のCDを固定します。 IMG_6141
ゴミ袋に穴を開ける作業や、幅広の布ひもを通す作業は意外と大変です。 IMG_6142
三つ目の作業は持ち手(取っ手)をゴミ箱に取り付ける作業。
ドライバーで三本のネジをゴミ箱の中から箱の外にある取っ手にとめるのですが、
ゴミ箱が狭くって、大きなドライバーを使うことができません。
前もって、木製の取っ手の穴と、ゴミ箱の穴は位置がそろえてあるのですが、 やはり作業は難しかったようです。
次は1mのゴムひもを取り付ける作業へ 
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CD中央にゴムを固定し、
残りの4本をゴミ箱の口付近に開けられた二個一組の穴にしっかりとむすびつけます。
最後の作業はCDが取り付けられたごみ袋をゴミ箱に取り付ける作業です。
ゴミ箱の口より、ごみ袋の口が広すぎるので、
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ごみ袋の中央部分にマーカーで印をつけて、
ゴミ箱に貼られてる両面テープに袋の中央部分を貼り、
余ってる袋を、ゴミ箱周囲にそって、
空気漏れがないように(空気砲づくりではこれが大切)
折り曲げてテープで箱に貼り さらにビニールテープで空気漏れがおこらないように袋をしっかりと巻きつけて出来上がり
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できあがった強力空気砲で人の顔を狙ったり、
ローソクを消したり、机に建てた棒を風で倒したりして遊びました。

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1.5時間

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