中学生や文系学生を対象とした体験型卓上型多目的電力送電システム教育装置の研究

• 研究課題/領域番号: 19K14352
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分09080:科学教育関連
• 研究機関: 石川工業高等専門学校
• 研究代表者: 田中 文章 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 講師 (20633019)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 教育 / 電力 / 高電圧 / 出前授業 / マルクス発生機 / 中学生 / プラズマ

研究開始時の研究の概要

現在、若年層の理科離れが進み、親から子供への連鎖が危惧されている。また、電力分野でも、原発事故以降、電力分野に興味関心を持つ学生が減少し、再生可能エネルギーやスマートグリットなど将来の新しい電力システムの構築に必要な人材が輩出されづらい状況となっている。
そのため、本研究では、中学生を対象として、電力分野に興味・関心を向けてもらうための実験を、外出先や専門的な機器や道具のない中学校でも可能とするための教育的な実験装置の研究を行う。

研究実績の概要

本研究では，中学生や一般の人などに対して電力システムの理解と理系分野の興味関心の喚起し，高専生の専門分野への理解を促進する教育手法の研究を目的としている。本年度は，新型コロナウイルスの関係で完成の遅れていた，高電圧送電の模擬システムの完成とそのシステムを用いて中学生を対象として，実証実験を行うことの2点を実施した。
高電圧送電の模擬システムは一部，部品の入荷の遅れなどにより，完成が遅れていたが，その後，回路の修正や代用品の利用などを行い，当初の想定していたシステムと同様のものを令和4年度中に完成させた。
一方で同じく令和4年度に予定していた中学生を対象とした実証実験については，新型コロナウイルスの罹患者数が少ない時期を縫って少人数ではあるが，内容を一部変更し，実施時間を短くする事で，実施することを可能とした。内容は当初の予定していたように，当初は，①注目を集める実験，②現在の学習の確認，③基礎を応用した具体的な応用実験，④研究的な内容に関連する応用実験の4つの段階からなるプロセスを検討していたが，時間を短くする関係上④については省略せざるを得ない状況であった。
そのため，令和5年度には，上記の①～④を完全な形で実施をするための予定を組んでいた。時間の経過と共に新型コロナウイルス関連の情勢が安定してきていたため，比較的年度末に近いところを目標としてイベントなどの準備を進めていた。
しかし，令和6年元日に発生した能登半島地震の影響を受け，機器に修繕が必要な状況となってしまった。また，本校自体も校内にがけ崩れなどの大きな破損もあり，学外の方を入れる事が難しい状況が続いたため，イベントなどの実施が出来なかった。
今回の作成した機器自体の修繕については，終了の目処が立ったため，来年度はイベント，アンケートなどを通して効果の検証などを進めると共に論文作成などを行いたい。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

新型コロナウイルスが流行が時間と共に，一応の収束を見せつつあるため，より安定化した時期にイベントなどを行うために，年度の終わり付近の日時を想定して準備を実施していた。
しかし，令和6年の元日に能登半島地震が発生し，実験機器に補修が必要な状態となった。また，本校もがけ崩れや体育館が使用不可になるなどの甚大な被害があり，学外の方を気軽に校内に入れることが難しい状況となったため，中学生などを対象としたイベントが十分に実施できなかった。
被害を受けた実験機器の補修については，イベントを行う上では問題が無い程度には目処が立ったが，令和5年度中のイベントの実施などは難しい状況となってしまった。

今後の研究の推進方策

今回の作成した機器のうち，被害を受けた機器自体の修繕については，終了の目処が立ったため，来年度はイベントなどでの利用を行いたい。
現在は，本年度の夏頃に行われる，中学生向けのイベントなどへ向けて修繕した機器の動作やその安全性などの調査を行いつつ，実施状況を整えている。
これらのイベントなどを行い，アンケートなどを通して効果の検証などを進めると共に，論文作成などを行いたい。