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Kitchen Earth Science experiments as a tool of brain-stimulating tool

Research Project

Project/Area Number 18K18629
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 9:Education and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

栗田 敬  東京大学, 地震研究所, 名誉教授 (00111451)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 市原 美恵  東京大学, 地震研究所, 准教授 (00376625)
熊谷 一郎  明星大学, 理工学部, 教授 (50597680)
久利 美和  東北大学, 災害科学国際研究所, 講師 (90374917) [Withdrawn]
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywords実験講義 / 大学初年次教育 / 複雑現象 / 地震発生 / 火山噴火プロセス / 探求型授業 / Inquiry-Oriented Class / アナログ実験 / 火山噴火現象 / 地震活動 / 熱対流現象 / 地球惑星科学 / 科学実験 / 頭脳刺激実験 / 高大連携教育
Outline of Annual Research Achievements

簡単な道具立てで複雑な現象を取り扱い、参加者が直説手を動かす実験課題を大学初年次教育や高校の探求型授業に使用できるように、実験課題の設計開発整備を行った.課題は、(1)安価な道具立てでできること:広範な利用をはかる、(2)簡単には理解できない複雑な内容であること:頭脳を刺激し好奇心に訴える、(3)より深い問題への興味を引き出せるもの:様々な引き出しを用意し展開が可能なもの、と言う3種の条件のもとで作成した.物理、地球科学分野を想定し、流体の運動と粘性の概念、熱対流と熱輸送の概念、破壊現象、多相流などの理解を目指すものとなっている.背景にある物理現象(流体物理)や地球科学現象(例えば地震や火山噴火)の解説とともに実験の準備・手順を記したパンフレットを作成し、公開している.実験課題の開発とともにこれらを用いた実験授業を大学(東京大学・駒場、明星大学理工学部)や高校(八王子東高校、聖園学園、聖星高校、など)で行い、受講者の反応やレポートをもとにサンプルカリキュラムを作成し、web上で公開している.実際の実験講義で取りあげられた課題の内で特に好評であったものは地震の発生機構の理解のためにデザインされたべっこう飴クラックの実験である.破壊現象は非線形の複雑な物理現象の典型であり、その発生には確率的要素が強いために実験講義では敬遠されてきた.温度制御による熱クラック発生を利用した本課題は再現性が高く、時間が限定されている中での利用に適し、目や耳という受講者の感覚に直接訴える力を持っている.講義終了後に受講生が様々なバリエーションの実験を行うなど高い展開性も有している.
またこのような活動の裾野を広げるために日本惑星科学連合や欧州地球科学連合の年次総会において「キッチン地球科学」のセッションを立ち上げ、国際的にも広く認知されるに至った.

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(18 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation Book Remarks

  • [Int'l Joint Research] FAST,Univ.Paris-Saclay(フランス)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] FAST,Univ.Paris-Sud(フランス)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Journal Article] Experimental approach to rootless eruptions using kitchen materials2018

    • Author(s)
      R.Noguchi,A.Hamada,A.Suzuki and K.Kurita
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 70

    • DOI

      10.1186/s40623-018-0974-6

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sawtooth wave-like pressure changes in a syrup eruption experiment: implications for periodic and nonperiodic volcanic oscillations2018

    • Author(s)
      Kanno, Y., and M. Ichihara
    • Journal Title

      Bulletin of Volcanology

      Volume: 80 Pages: 445-461

    • DOI

      10.1007/s00445-018-1227-z

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Proposing "analogy experiment" as a sub-category of "analog experiment" in earth science2020

    • Author(s)
      M.Ichihara
    • Organizer
      European Geoscience Union (EGU2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Fluid dynamic analog experiments on “Pele’s hair” using a handmade cotton candy machine2020

    • Author(s)
      I.Kumagai & M.Yamada
    • Organizer
      European Geoscience Union (EGU2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Probing the characteristics of mush-magma transition: insights from laboratory experiment2020

    • Author(s)
      N.Sgreva,A.Davaille,I.Kumagai & K.Kurita
    • Organizer
      European Geoscience Union (EGU2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Demonstration of earthquake fracturing process in kitchen2019

    • Author(s)
      K.Kurita
    • Organizer
      European Geoscience Union (EGU2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A table-top experiment on magma transport system:intermittent flow behavior in non-Newtonian fluids2019

    • Author(s)
      I.Kumagai,N.Sgreva,A.Davaille & K.Kurita
    • Organizer
      European Geoscience Union (EGU2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Demonstration of Earthquake Fracturing Processes in Kitchen2019

    • Author(s)
      K.Kurita
    • Organizer
      European Geoscience Union 2019
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A table-top experiment on magma transport system2019

    • Author(s)
      I.Kumagai,Sgreva,N.,Davaille,A. and K.Kurita
    • Organizer
      European Geoscience Union 2019
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水あめ噴火実験を通して噴火様式を決める条件について考える2019

    • Author(s)
      市原美恵・山河和也・岩橋くるみ・西條祥・菅野洋
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2019年大会, O07-P02
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 災害教育における火炎実験2018

    • Author(s)
      熊谷一郎、山田美幸
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 科学的興味を誘起するキッチン地球科学的材料2018

    • Author(s)
      栗田敬、熊谷一郎
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Analog experiments on formation process of “Pele’s hair” and “Pele’s tears” using a cotton candy machine2018

    • Author(s)
      Kumagai,I.,Yamada,M.
    • Organizer
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Book] 眠れなくなるほど面白い地学の話し2019

    • Author(s)
      高橋正樹、栗田敬、鵜川元雄、加藤央之、磯崎行雄
    • Total Pages
      126
    • Publisher
      日本文芸社
    • ISBN
      9784537216783
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] キッチン 地球科学

    • URL

      http://kitchenearth.sblo.jp

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] キッチン地球科学

    • URL

      http://kitchenearth.sblo.jp/

    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-07-25   Modified: 2021-01-27  

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