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)

カテゴリ: コンピューター

コロナ禍で久しく例会を開催できませんでしたが、
三重県では感染者がゼロの日が続いていて
今回鈴鹿市で5人が集まって開催となりました。

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<赤嶺>
◎吉崎海岸の外来植物の駆除
外来種が海岸に勢いを増してきて、
この10年でようやく外来種の除去にめどがついてきました。
このような外来種が侵食しています。
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再び「ハマヒルガオ」の花が
海岸いっぱい咲いてくれることでしょう。
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◎金生水(かなしょうず)沼沢植物群落
湧水が枯れて、井戸を掘ったり草刈りをしたりして
いまや往時の姿を取り戻し、
観察会の参加者が、
申し込み当日に満席となる事態になりました。
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ここは昭和12年(1937年)に
国指定天然記念物に指定されています。
特に人気がある植物はサギソウ、
リンドウなどですね。
(観察会の日時は鈴鹿市報をご覧ください)
前回11月の観察会のために
作り上げた資料を紹介します。
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<伊藤>
キク科の植物の花の構造が赤嶺さんから出され
引き続き生物教材に携帯で
簡易顕微鏡写真が撮れることを紹介。

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さっそくテーブル上の花瓶にある小菊を
この顕微鏡で撮影してみました。

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この顕微鏡動画も即座にとれるのです。
菊の花にいたアブラムシが動く様子も
きれいな動画になりました。

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<植田>
MR(複合現実)の紹介でした。
まず磁界の三次元表現。
両手に持っている磁石の極性や位置の変化によって
磁力線の模様が瞬時に変化する様子が見て取れます。
この磁力線の変化が見れるところが
このMRのリアリティのすごさです。
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目の前の現実に重なって、自分の持ってる磁石の
磁場が目の前に描かれます。
上の写真は磁力線が反発しあってる状態
下の写真は一個の磁石の磁力線の様子。
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磁場の変化を観察した次は
眼前の空間にお絵描きします。
メニューから色を選択
人差し指と親指でつまみ引くと絵が自由に描けます。
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写真はモニターに表現されている状態ですが
これがMR(複合現実)の世界です。
ホロレンズ(40万円)を装着してる人には
モニター以上のリアリティをもって迫ってきます。
次世代に生かされる可能性を持っています。

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<伊藤悠>
大学生時代からこの会に参加し、
教員になって五年目です。
現在小学2年の担任です。
クラスで空気砲を作りたいのと
シャボン玉遊びをしたい、
ということで
次のサイトを
紹介しました。

下記URLを貼り付けでGOOGLE検索してください。

空気砲
http://blog.livedoor.jp/scdaikoku/archives/55618797.html
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シャボン玉
http://blog.livedoor.jp/scdaikoku/archives/55596499.html
URLを貼り付けでGOOGLE検索してください。
<小池>
星空案内人からの紹介です。
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2022年2月20日から三回シリーズ みえ星空環境案内人養成講座
file:///C:/Users/dtrwh/Downloads/2021%E5%B9%B4%E5%BA%A6%20%E3%81%BF%E3%81%88%E6%98%9F%E7%A9%BA%E7%92%B0%E5%A2%83%E6%A1%88%E5%86%85%E4%BA%BA%E9%A4%8A%E6%88%90%E8%AC%9B%E5%BA%A7.pdf
URLを貼り付けでGOOGLE検索してください。

2022年3月4日-オンライン講座案内
file:///C:/Users/dtrwh/Downloads/%E3%82%AA%E3%83%B3%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%B3%E8%AC%9B%E5%BA%A7%E6%A1%88%E5%86%85.pdf
URLを貼り付けでGOOGLE検索してください。

2022年3月12日 天文現象の紹介講座
file:///C:/Users/dtrwh/Downloads/2022%E5%B9%B4%E5%BA%A6%E3%81%AE%E5%A4%A9%E6%96%87%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E3%81%AE%E7%B4%B9%E4%BB%8B%E8%AC%9B%E5%BA%A7.pdf
URLを貼り付けでGOOGLE検索してください。

最先端バーチャルリアリティーの技術はすごいです。
参考:https://www.feel-physics.jp/

まず一般的なVR=バーチャルリアリティの世界です。
コンピューターが作る二種の映像を
右目と左目に入射させると仮想現実の世界に入ることができます。
この場合、目につけたVR眼鏡の中に
映像を見ている観察者の周りの景色は全く見ることができません。
アンネ・フランクの話をしてから、
アンネが隠れてた部屋に入るVRの紹介
オランダの二階の屋根裏に隠れていたアンネの部屋
その部屋に入ったように臨場感あふれる映像を見ることができます。
部屋の右奥に小さな台所、中央の机の上には電気スタンドが置かれ
左側には書架が見えます。
眼鏡をかけたままその部屋を観察者は歩くことができます。



二つ目は現実空間の中に仮想空間を同居させ、
両者ミックスされた空間に立体絵を描くもの。
ホロレンズという高価な眼鏡を装着します。

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このホロレンズは最初に登場したVRと異なって
眼前が透明で現実世界が目の中に入ってきます。
透明カバーの内側には半透明の鏡がそれぞれの
眼球前についていて、側面の投影機から
パソコン経由の映像が投影されて、鏡に反射して
眼に中に入って仮想現実空間を観察者に見せることができます。
プログラムの起動は左手を眼前に差し出すとメニューとボタンが
投影されて現実空間の中に仮想空間が浮かび上がって見えるのです。
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立体お絵かきツールは、右手の人差し指と親指を接近させると
3Dお絵描きの筆(リング)が現れて、その仮想筆を動かすと
観察者の周りの空間に3Dの絵が自由に描けるのです。
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描いた立体画を左右上下から眺めたり、
立体画を拡大縮小、移動できます。
観察者が移動するとホロレンズの前面に備わってる4個の
カメラで現実世界と仮想世界の違和感が生じないように
調節できるので、違和感なく仮想3D絵画を自由な視点で
眺めることが可能なのです。
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(仮想現実と現実空間の重なりはテレビ画面で共有出来るのです)
三つ目はほんものの磁石を眺めると、磁力線が立体的に現れ、
画面の中に現れた磁石指でつまんで動かすと
その磁石から立体的に出ている磁力線も
同時に動いていくのが見えるのです。

現実世界の中に磁石を置きます。
すると磁石を感知したカメラが
目の前の磁石の周りに立体的な磁力線を描き出してくれるのです。
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二つの磁石を机の上におくと(画面に赤N青S極が見える)
二つの磁石が相互に出し合う磁力線を立体的に
我々に見せてくれるのです。
これは植田先生が自ら作成したプログラムが起動して
本物の磁石の上にある(上写真)黒の四角いマークで
磁石の形状やNSの位置を特定することができます。
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本物の磁石の部分に仮想現実・磁力線が立体的に重ね合わされ
磁石による磁力線が相互作用して作り上げる磁力線が
とてもリアルに現実の磁石の周りに展開されます。
観察者である自分の視点を変えると、まるで本物のように磁力線を
立体的に上下左右から現実空間の中で観察できるのです、
N極とN極の磁力線が反発しあって、相互にしりぞけあう
3D磁力線映像を堪能することができるのです。
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見えない物理の磁力線表示から、見えない磁界の空間が観察者に
表現してイメージアップできるのです。
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磁界表現以外にも、放物線運動やほかの物理空間をプログラムで
表現できるそうですが、今後の教育に大きな力となるのではないかと
期待させる研修会でした。
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初めてのサーボなので、45度、90度、135度、180度そして0度に戻るプログラムです。
とっても簡単なので、
まずサーボがどのように使われているのかをみてから 意欲を引き出す作戦です。
1.天狗ロボ 二個のサーボで頭の板を動かし、目玉のLEDを上下させています。
2.ステッピングモータで音楽を奏でます。
「上を向いて歩こう」だけが全員知ってる曲でした。
小5の子は「花は咲く」を知りませんでした。
3.高専の金子君が製作した「スチロールレンガ集めロボット」
の なかからサーボを紹介してもらいました。
①このサーボで左右の板ABでスチロールレンガを挟んで持ち上げます。 IMG_9919

②このサーボは集めたレンガをまとめて後方に送るもの。アームがついています。 IMG_9922

③これもスチロールレンガをしっかりと挟む動作をおこないます IMG_9924

④サーボによって荷物が直線状を動いて格納庫にまとまられる。 IMG_9925
このシステムは工場で製品の搬入整理格納で多用されています。

⑤サーボによってゴム製キャタピラーが回転するもの IMG_9927

⑥サーボに糸がついていて、糸を輪に巻き取っていくと下のほうから台車が上方に動いていく IMG_9928

⑦サーブモータじゃないDCモータで車輪を駆動する IMG_9929
いろんな場面で使われてるサーボは

1.プログラムでモータの微小回転角度が自由に扱うことができる
2.逆回転も自由自在
3.ロボットやオートメーション機器に使われている
以上確認して
本日のサーボを扱うプログラミングに入りました。
プリント二枚を配布して、
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ブレッドボードの使い方を説明すれば プログラミングは超簡単
約10-15分でかんたんに完成させることができました。
サーボの安定を考えて、サーボ用に別途電池4本を用意して駆動させました。
遅い子は画面上のサーボホーンの動きを確認して出来上がりです。

マイクロビットを使って小学生プログラミング講座三回目
夏の講座で使った四本足RGBLED電子工作を
プログラミングでコントロールするのです。
<前回電子工作写真>
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使った4本足RGBLEDはこれ
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光の三原色RGBが一つのパッケージに収められていて大変便利です。
しかし混色して適正な色を出すためには抵抗を入れて
調整したほうがきれいな色になるので
まずブレッドボードにこのLEDを挿して、
それぞれの端子に抵抗を入れる作業から始めます。 IMG_9899s
板書とプリントと見本を使って、ブレッドボードに部品を挿していきます。 IMG_9842

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プログラミングに慣れている子はどんどん進めます。
完成すると、プログラムを自分流に変えて、
音を出したり、 プログラムの始まりを「ロゴを触ったら」をつかったりしていきます。
一方なれない子は ブレッドボードの部品挿入でミスがあったり、
マイクロビットの端子を選ぶのに手間取ったり
できたプログラムのダウンロードから次の操作にうまく映れなかったり・・
これらトラブルを一つ一つ個々人をサポートしながら進めました。
遅い子は三色RGBのコントロールまで
早い子は7色のコントロールまでプログラミングして
RGBLEDの色の変化やマイクロビット上のLED表示の変化を楽しみました。
RGBLEDでいろいろな色を作るプログラムでしたが、
本来これは7色じゃなく8色になるのです。
上の動画白色の後に、すべてのLEDが点灯しない黒色が存在します。
このLEDではうまく表現できませんから
TFT(Thin Film Transistor LCD)を使ってそれを表現することを表を使いながら
見てもらいました。
IMG_9931あ

WIO  TERMINALを使って表現

70分

70分小学生電子工作からマイクロビットプログラミングというテーマで講座を持ちました。 IMG_9870
夏に二個のトランジスタと可変抵抗などを使ってマルチバイブレータの電子工作を行いました。
二個の点滅の時間を測って「周期」のお話をしたのでしたが、  
今回は同じ二個の黄LEDをブレッドボードに差し込むだけで
電子工作と同じ回路がプログラミングで完成させることができるという趣旨です。 IMG_9869
マイクロビット本体に25個の表示用LEDがついているので
点滅するこうごのLEDに番号をつけて、
1.2.1.2.と点滅に合わせて数字を表示させるものです。
電子工作は小学生にはとってもむつかしかったのですが、
プログラミングはとっても簡単、
すべての子どもは簡単にプログラムを完成させました。
「もっと時間間隔を早くしたい」
「お風呂に入ってるとき数を数えるようにゆっくりとさせたい」
「1.2.1.2.じゃなく→、←、→、←の変えてみたよ」などと とっても反応が早い。
次のプログラムは道路交差点にある信号機の点滅プログラムに挑戦しました。
ブレッドボードに緑色、黄色、赤色の三個のLEDをセットします。
マイクロビットからLEDを点灯させるために
三個の端子0,1,2,を使ってONにするので
ブレッドボードの-(青い線)を共通にしてさんこのLEDの-側の足を差し込ませます。
あとは簡単プロブラムです。
プリントと画面を使って回路設定とプログラムの例を読んでもらいながらの プログラミングです。 (プログラミ例をまったく示さないで、プログラミングをしていません)
動画にあるようにすすめの時は矢印を、
注意信号黄色の時は+の記号を 点滅してほしいと要望しました。 IMG_9871
慣れてきた子はどんどん進みますが、
パソコン上のドラッグやダウンロード、
できたプログラミむのインストールなど毎回注意深く見守って指導します。
「国道23号線の信号はもっと長い時間ついてるから20秒くらいにした」
「黄色で点滅してることないからやめてみた」
「矢印をやめて英文字に変えた」
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などそれぞれが思い思いのバリエーションを自由に楽しんでいました。
「中には音が出ないの」などどんどんほかの機能に目移りしていく子もいて
(学校教育現場のプログラミング教育って大変だな)とおもって
子どもたちに学校で行われたプログラミングの授業をの感想を聞いてみたりしました。
「外の講師先生がやってきて決まった通りのプログラミングをやった」・・・
なかなか大変だな!
でも子供たちの慣れはとっても早い、
また出遅れていく子も出てしまうよね。 IMG_9872
70分

かんたんで、すぐ楽しめるプログラミングを マイクロビットを使って行うことにしました。 マイクロビットのあらましと、 今回「じゃんけんゲーム」プログラミングの手法を黒板で説明し class="itemSubTxt">keyes
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全員一度はマイクロビットを使ったことがあるという子どもたちでしたが じゃんけんゲームのプログラムをプリントして配布 それを時々見ながらプログラミングしてもらいました。 一応キーボードを使いこなせる子どもたちでしたが、 「マウスがないとやりずらい」と訴える子どももいました。 サイエンス講座として行うので、以前この講座で作った加速度計をみて IMG_8513
「加速度ってなんだっけ」 「ブレーキとアクセル?」 「そうそう速度が増えたり減ったりすることだね」 本物の加速度計をみて accell 008
これがマイクロビットの中に入っていて、マイクロビットを振ると 数値がプラスからマイナスに変化して「振られた」ことがわかるんだね。 子どもたちは意外と慣れた手つきでパソコンを操作 グー、チョキ、パーの表示を英文字や好きな形にしたりして全員完成。 じゃんけん大会を一回やって 次の回に行うマイクロビットでLEDをコントロールする準備をしました。 IMG_9470

阪の小学校6年生1クラスを半分の2グループに分けて特別講座でした。
講師は二人で、第一のグループはプログラミング、
第二のグループは「電子工作と音」で一時間交代制で実施しました。
二時間目はグループを後退して講座が行われました。

プログラミング本日の流れ
6年生理科ということで”センサー”の働きをscratch2で学習・体験しました。
小学生にとってセンサーという言葉は知っているが実物は見たことがない、不可解なものです
ノートパソコンやi-padには内蔵マイク(MIC)がついています。これを使って、みんなのいる
部屋(多目的室)の騒音をを測ってみました。
調べる⇒音量に☑で左のスクリーンの上に窓が開いて0-100の数値があらわれます
これをY軸をつかってネコを音声で動かしてみました。

スライド1
さらに発展させて、声が大きい、声が小さいを数式(<、>)で示します
ここが難しいところで、算数の世界と理科の世界の接点です
スライド2

これで声が大きいと猫が”Noisy”といいます。静かだと”Silent”と言います。
閾値には詳しく触れませんが、”周囲の環境を数式で表現する”体験をしてもらいました。

講座担当:加藤 準備:加藤


同時進行で第二グループはまずメルディICを使った電子工作。
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のり付き導電性銅箔を使っているので、
板の上に導線を重ねて銅箔で貼り押さえれば回路ができる簡単工作でした。
「先生聞こえません」と声を揃えて訴えてきました。
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「そうか、失敗したか?」
「でもな、この回路のスイッチは磁石スイッチなんだ、磁石を近づけてみて」
「オー聞こえた聞こえた」
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と耳をそばだてて、メロディを聞いていました。
残った時間は音叉を使って、床や窓ガラスにつけて、
共鳴のすごさを感じたり 音叉を水につけて水しぶきが上がるのを見ました。
音はモノが振動するとできて、箱や板で音は大きくなるんだね。
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講座担当:伊藤 準備:加藤
2時間
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ラズベリーパイ(ラズパイ)はマイクロビットより値段が高いです。
しかし普通のパソコンとまったく同じ内容のことが行える小さなパソコンと考えていいのです。
インターネットやメールはもちろん文書作成や表計算なども行うことができます。
(しかしウインドウで使えるソフトがそのまま使えるというわけではありません)
このラズパイの中にインストールされているネコちゃんマークの「スクラッチ2」を使って今回はプログラミング入門講座の報告です。


20名足らずの子供たちが集まりました。
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すぐにプログラミングの作業が始められるように「スクラッチ2」のプログラムは開いておきました。
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最初の作業はネコちゃんの鳴き声をいっかいだしてみるという簡単なプログラム。
「にゃーお」と一回泣きました。「次は何度かなかせてみよう」
ところがまるで一回の鳴き声のように聞こえます。
そこでコンピューターがやってくれる”お仕事”を簡単に説明しました。
1、同じ作業を苦も無くやってくれる
2、作業が早くって、一回目から二回目への時間が早すぎて人間にはわからないから、人間がわかるようにコントロールしてやる必要がある
「”時間100秒待つ”って入れてみて」教室に「にゃーお」が何度も鳴り響きました。
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次は音楽を奏でるプログラムへ
「ブロック・音楽」の中から引きだされるピアノの鍵盤を出してドレミファソを設定できるのです。
それぞれ子供たちは短いメロディをプログラムで演奏させてみました。
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三つ目の作業はお絵かき(図形作成)プログラムでした。
正方形、正三角形を画面上に各プログラム。
長さを決め、一本一本角度を指定して作図していきます。
正三角形は角度をうまく決めないと元に戻れないことに!
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悪戦苦闘するグループもあれば、難なくできあげてさらに自由な発想で作図を楽しむグループも・・
休憩後、各グループが楽しんで作り上げた図形をほかの班の子たちに見せあいっこする時間をとって、作図プログラミングを終了しました。
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感想は
「とっても楽しかった」
「家であってみたい」
「自分もコンピューターを買いたい」
「図形が面白かった」
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2時間弱
講座担当:加藤

インフルエンザが流行っていて、学級閉鎖や休校が行われてるさなかの講座でしたから、ウイルスに対する抗体を作って防御する仕組みについて簡単に説明してからプログラミング講座に入りました。
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イギリスでは小中学生に配布されていると聞いている代物です。
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今回は二人で一台配布しました。
これはインターネット上でプログラミングして、できあがったプログラムをネット上から自分のパソコンにダウンロードして、それを自分のマイクロビットにプログラムを転送して実行可能となる仕組みを絵にして説明し、その過程を一台のパソコンで実際に見せてから、プログラミングを始めてもらいました。
今回のプログラミングのテーマはマイクロビットに実装されているブルーティース(電波)という通信手段を使って、送信者と受信者に分かれてプログラミングするという企画でした。
マイクロビットを使うのは今回が二度目になりまが、一度目の講座から数か月経過しているため、初心者同様の子供が大半でした。
(前回の講座から自分で購入した子が一人、どこかのイベント講座でプログラミングを経験したことがある子が二人)
数行で完成するプログラムですが、英語バージョンを日本語バージョンに変え、さらにどこからか希望のブロック(命令文)を探してもらうという手法で行いました。
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送信者の番号を推量して、うまく当たった組は、受信に成功して、マイクロビット上にハート形などのもようが現れば成功です。
なかなか相手が見つからず・・・「あっ受信できた」
「先生、できたよー、ほら斜めの線が現れたもん」「送信したのは僕だよ」と離れたところから声がかかりました。
全員がうまく送受信できなかったので、再度やることにして
次は二進数の実験をして、コンピューターが10進数を扱えない「おバカさん」だというお話をしました。
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実験はRGBKEDを使いました。三つのスイッチがあって、赤・緑・青の光の三原色で何通りの色が出せるのか検証してもらいました。
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1.5時間

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