体験実習を取り入れた初等中等教育における工学教育用芽生え教材の研究・開発

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18730552
• Research Institution: Fukushima National College of Technology
• Principal Investigator: 三浦 靖一郎 福島工業高等専門学校, 電気工学科, 助教 (00353235)
• Keywords: ものづくり教育 / モデルロケット

Research Abstract

昨今,青少年はもとより国民の「科学技術離れ」についての懸念が多々指摘されており,現在,それらの対策があらゆるところで講じられている.本研究では,理科教育教材であるモデルロケットを用いて,小中学生の知識や工作能力と実際に利用されている技術例や応用例とを結んだ中間の教材を開発することを目的とした.今年度は,「積載用電気電子装置の設計・試作」と「モデルロケット設計支援ソフト」の開発を行った.
まず,積載用電気電子装置として,ロケットの姿勢計測装置の設計・試作を行った.姿勢計測装置の主な構成部品は,三軸加速度センサ・PIC・EEPROMを用いた.この装置は,(1)加速度センサの出力信号を増幅器で増幅,(2)増幅された出力信号をPIC内蔵ADコンバータでディジタル化,(3)同期を取りディジタルデータを三軸同時にEEPROMに記録,という手順で動作する.試作した積載装置は,重量20[g]程度,容量は約70[cm^3]内に収まる小型軽量である.モデルロケット従事者の初級ライセンズで取扱える火薬量で打ち上げられるロケットに搭載して,この装置の動作試験を行ったところ,数値シミュレーションとほぼ同様の結果が得られた.
また,身近にある材料を用いてモデルロケットの自作意欲を入門者に喚起するために,モデルロケット設計支援ソフトを製作した.この支援ソフトは,(1)簡易設計モード,(2)飛行シミュレートモード,(3)学習用用語集の3つのモードを組み込んだ.設計支援ソフトによるロケット設計結果と,実際に製作したものの圧力中心・重力中心などの実測値を比較したところ,ほぼ同様の値を得ることができた,ソフトの見やすさや操作性に関しては,小中学生にモニタとなってもらった結果,良好な評価を得ることができた.