2012 Fiscal Year Research-status Report
「気象庁数値予報モデル」を用いた中学生による大気環境調査に関する教材開発
| Project/Area Number |
23501000
|
|---|
| Research Institution | Iwate University |
|---|
Principal Investigator |
名越 利幸 岩手大学, 教育学部, 教授 (10527138)
|
|---|
| Keywords | 局地気象 / 数値シミュレーション / 大気環境教育 / 予報モデル / 気象庁 |
|---|
| Research Abstract |
気象庁の現業で使用される「気象庁数値予報モデル」は気象学の専門家への貸与のケースはあるが，義務教育の子ども達への利用を視野に入れた貸与は，前例がない。そこで，本研究の目的は，簡単に実験の設定ができる入力インターフェースを開発することで，中学生による地域の大気環境調査をねらいとした「気象庁数値予報モデル」による３次元数値実験を教育の現場で試行するシステムの開発を行い，その数値実験結果から，中学生への数値シミュレーションの教育効果を検証することを目的とする。その方策として，1.学校パソコン利用のためのＤＶＤ版プログラムソースによる数値実験手法の開発，2.数値実験条件設定のための教育版インターフェースの作成を目標に研究してきた。
昨年度は，各種設定のための入力インターフェースの開発と３次元大気環境数値実験システムの教材化を試みた。授業用PCの購入に関して，LINUXとウィンドウズのハードとの相性が難しく高速CPUを搭載したポータブルパソコンの選定と購入が予定より遅くなった。また，気象庁NHMソフトが外部LAN環境からなかなか作動しなっかったため，数回，気象庁に訪問しその解決に邁進した。一方，名古屋大学が開発した気象シミュレーションソフトに関しても試行し，初期目的の盛岡付近のシミュレーションの作動を確認できた。
本年度は，DVD-NHMを使用した授業における教材化を実施すべく，授業構成，ハードの環境構成，ソフトの環境構成を順次開発してきた。その結果，当初の予定通り，11月に，岩手大学教育学部附属中学校に於いて，2年生の理科「気象」単元で連続2時間の授業で4クラス研究授業を行うことができた。その折，様々な困難点や課題があることを発見できた。
この成果に関しては，日本地学教育学会全国大会，日本理科教育学，日本科学教育学会等で口頭発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度，数値実験などがめざましく発展しているアメリカ気象学会の現状などを踏まえるべく，ワシントンにある気象教育セッションを訪問し，教育グループ７名との協議を行った。その結果，義務教育年齢の生徒に，３次元数値シミュレーションを行った教育実践はないとの結果を受け，本研究の先駆性が確認された。
次に，全体のシステム構築を行うために，高速CPUを搭載したコンピュータ10台及び外付けハードディスクを準備した。これに当たり，リナックスOSに対応するハード（DVD,ハードディスク）の相性が難しく，選定が遅くなり，購入も遅れた。現在では，中学校の授業で行えるハード環境になっている。ポータブルＰＣは，i７をCPUとするマシンで，４ギガのメモリーを装着するものである。各班1台を基本として配置し，ＶＭウエア-プレイヤー上で仮想Linuxを起動，京都大学データサーバーから気象庁全球モデルのデータをインターネットを介し取得，数値実験を行うことに成功した。この際，事後アンケートを実施し，その結果について現在議論している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
気象庁の現業で使用している数値モデルであるために，FORTRANという数値計算言語でプログラムが書かれており，UNIXというOS上で動作するため，中学生の使用は困難と考えられてきた。そこで，大気の運動を支配している連立偏微分方程式を解くための初期・境界条件を中学生でも設定が容易に行えるようなインターフェース（プログラム開発）を作成することで，直感的な条件設定で動作するように工夫しようと考えた。ここで言う直感的とは，日本地図上から領域を指定したり，時間ステップや3次元格子点間隔などを，ウインドウズのプルダウンメニューなどで，ワンクリックで指定しようとするものである。インターフェースの操作性，視覚化など，あくまでも中学生の教育利用を常に意識して開発を試みる。初期条件や境界条件などは，典型的な例を数例用意し，その物理的な意味付けを画面内に表記したりして，生徒への理解を促す工夫を考える。実際の中学校授業で十分に実施できるように，指導案や指導計画，補助資料などを開発していく。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
「該当なし」
|
