物理IＡ授業実践報告１学期中間考査試験範囲 情報分野 |
新カリキュラムより物理に新しく加わった分野で、商業科目で扱う情報処理と異なり、情報化社会を支えているコンピュータと通信の技術の物理学的な基礎を日常生活と関連づけて扱うとともに、情報が科学的に取り扱い得る対象であることを理解させることがねらいである。従来の物理教育との関連性が薄いせいか、必修分野にも関わらず、教育現場での内容に関する戸惑いが多いといわれている。ここでは、光通信の観察、ゲルマニウムラジオの製作、紙コップスピーカー・マイクの製作、トランジスタの増幅特性の測定、デジタル録音の体験、自作テープレコーダーへの録音、金属顕微鏡でのＣＤの観察など、情報の伝達・処理・記録の３分野を通し、日常の様々な電化製品、物質の中に物理学が息づいていることを学習してきた。中学理科との違いに生徒達にも多少戸惑いが見られたが、身近なものの中にも物理法則があるということを理解し始めたようである。
| １：情報分野ガイダンス |
| ２：情報の伝達（１） |
| ３：情報の伝達（２） |
| ４：情報の伝達（３） |
| ５：情報の処理（１） |
| ６：情報の処理（２） |
| ７：情報の記憶（１） |
| ８：情報の記憶（２） |
| ９：特別講座 |
| １０：１学期中間考査 |
| １．講義：授業ガイダンス（この分野で何を学習するのか？） |
| ２．討論：パイオニアにつんだ異星人への手紙の解釈（クラス討論） |
| ３．講義：情報を処理するということ（問題の発生・情報の収集・処理・行動） |
| ４．講義：通信革命の歴史（マックスウェルとヘルツ） |
| ５．演示：レーザー光線を見せる（光ファイバーの原理） |
| ６．演示：発光ダイオードとアンプ、フォトダイオード、アクリル棒で光通信（生徒の持ってきたＣＤを使用） |
教諭コメント
光通信は一昨年私が作ったものを使用しました。生徒の持っていたカーペンターズの曲が光通信を使って教室でかかったとき、生徒みんなが不思議がりました。光の強弱で音声情報を伝えることができる優れた教材だと思います。
| １．実：パラパラマンガづくり→動画は静止画の連続 |
| ２．実：ペットボトルと紙テープで走査線の原理を知る |
| ３．演：ブラウン管のしくみ（電子ビームを偏向コイルで曲げる） |
| ４．講：波・音の基本事項（振幅・振動数・波長） |
教師コメント
私がためておいた大量のペットボトルに紙テープを巻き付け、文字を書き、 またほどいて他の班の紙テープをまいて文字を読み取ります。わざと違う 種類のペットボトルをあげておくところがポイントです。発信と受信の約束が ないと情報はかみあわないことを学習の中心にしました。
| １．実：電磁石を作って、どちらがＮ極になるか |
| ２．実：電磁誘導（コイルに磁石を近づけて、どちらが＋？） |
| ３．講：マイク・スピーカーの基本原理 |
| ４．実：紙コップマイク(オシロへつなぐ)とスピーカー(ラジカセを聞く)の作成 |
教科書でもですっかりなじみ深いマイクとスピーカーづくりをしました。 「コイルと磁石ならモーターもそうだから、マイクになるの？」とある生徒が質問 してきて授業中に早速試しました。叫ぶとわずかにラジカセに録音されます。 電磁誘導は初めてなのでしょうか？ひたすら磁石を出し入れしていました。
| １．演：電場の変化が磁場の変化を生み出す (導線に２Ｖ・５０Ｈｚをかけ､磁場の変化をコイルで拾う） |
| ２．演：コイルの特性(ラジカセの音楽がモコモコに聞こえる） |
| ３．演：コンデンサの特性(ラジカセの音楽がシャリシャリに聞こえる） |
| ４．演：ダイオードの特性(発光ダイオードに３Ｖ・５０Ｈｚを流し、振り回すと点々に見える) |
| ５．演：自作ゲルマニウムラジオを聞こう(放課後に同好会でアンテナ・アースつないでおく) |
| ６．演：アンテナの種類(ダストコア・ループアンテナは私の家から) |
| ７．講：ＦＭとＡＭ |
前日の放課後に理科実験同好会のメンバーと屋上に上がり１０ｍの導線を横に はり、アースは職員玄関の水道管から直接引いて、自作ゲルマニウムラジオ をならしました。海に向けてはるのがポイントです。電波は函館ではなく、 室蘭のＨＢＣを捕まえました。でも時間帯によって少々むらがあるようです。
| １．講：パソコンの概観 |
| ２．実：ＩＣをニッパでばらして、チップを見る |
| ３．講：半導体の種類と性質 |
| ４．実：トランジスタ（ＮＰＮ）の特性(半導体キット使用、コレクタエミッタ電圧特性を見る) |
| ５．実：打ち上げ花火のパソコンシミュレーション |
| ６．演：定常波のパソコンシミュレーション |
※半導体のキットが６台しかなかったので、２班で１つで実施しました。 １方の電流(数マイクロＡ)を流すと回路に大きな電流（数ｍＡ）が流れます。 スイッチン グの切り替えでパルスがメモリーの中を駆け回っています。 花火は初速度を指定すると、その高さで爆発するようになっています。 色々指定して楽しんでいました。
| １．演：プログラム（数字の並べ替え） |
| ２．実：ＢＡＳＩＣを打つ(単振動) |
| ３．講：２進法・デジタル信号 |
| ４．習：アナログ波形をデジタル信号へ |
※ＢＡＳＩＣは古い言語ですが、４行のプログラムを打って命令の流れを 追いかけてもらいます。２進法は右手を開く=0、親=1、ひと=2、 親ひと=3 という感じで慣れてもらいました。指がこんがらかっていまし たけど、懸命に取り組んでいました。
| １．講：レコードのしくみ |
| ２．演：レコードを紙で聞く |
| ３．講：カセットテープへの録音・再生のしくみ |
| ４．演：自作カセットレコーダーへ４４０Ｈｚを録音・再生 (ヘッドは鉄板にコイルを巻いただけ､走行は手回しドリルを使用) |
録音ヘッドは、ただの鉄板なので音楽の録音再生は非常に難しかったです。 そこで低周波発振器にアンプを通してフルボリュームで録音します。 手回しドリル の回転むらがるので、再生するとウネウネと再生され、 みんな爆笑でした。
| １．実：地下鉄のキップの裏に鉄粉ふりかけ |
| ２．習：デジタル記録をアナログ波形へ変換 |
| ３．演：フロッピーディスクは磁石につく |
| ４．講：メモリーの種類 |
| ５．演：ＤＲＡＭの説明としてコンデンサの充放電 |
| ６．演：ＥＰＲＯＭの説明として光電効果(ビデオ) |
| ７．習：ＣＤの裏を金属顕微鏡で見る |
※札幌の地下鉄駅から使用済みのキップを大量に頂いてきました。 茶色の裏ならば、奇麗なバーコードが見えます。光電効果は紫外線 がないのでビデオを見せました。金属顕微鏡で見るＣＤの 世界はみんな驚いていました。
| １．演：デジタル波形＝点の集合 |
| ２．実：音叉の波形 |
| ３．実：アイウエオの波形 |
| ４．実：トランペット・フルート・バイオリンの波形 |
商業の先生にもお願いして、波形を見るソフトを使って、デジ タル録音を実際に生徒と一緒にやってみます。前もって同好会のメ ンバーとテストをしておきました。フルートなどの楽器の音はシンセサイザーを使っています。