研究課題
本研究は、理科の中でも、観察・実験が困難とされる天文分野において、実感を伴った理解を図ることを目的として、学校等学習の現場で活用できる遠隔操作可能な小型全天カメラを開発し、教材・教育プログラムの作成・授業実践と評価を行う。特に近年、比較的安価に高性能の広視野デジタルカメラが民生品で入手できるようになり、様々な研究現場で利用されているが、教育現場ではあまり活用されていない。そこで、従来よりも低コストかつ小型・高性能の全天カメラを開発/作成し、活用した天文分野/気象分野の教材や教育手法の確立を目指す。低コストで、小型・汎用的な全天カメラシステム教材を開発すべく、360°撮影可能な市販小型カメラであるTheta-Sと、Python言語プログラムと超小型PC “Raspberry Pi”を用いて撮影装置を制御し、温度センサーとファンを組み合わせ、防塵ボックスとアクリルドーム等に入れて屋外に固定する方法で開発/製作を行った。特に、Rasberry Piは、雑誌「子供の科学」で小中学生向けのプログラミング学習教材にも取り入れられており、児童生徒自身が、安価で実用的な装置作成のめどが立った場合には、児童生徒が製作に携わることで「ものづくり」の教材にもなりうる。しかし、製作・試験運用を進める過程で、Theta-Sが、1日以上の連続撮影が行えなという問題点に気づいた。メーカーにより内部設計や構造が公開されていないため原因は定かではないが、カメラが熱に弱く、充電池部分が高温になることで熱暴走し、シャットダウン機構が働いている可能性が考えられる。上記の問題点に気づき、その対策の検討を本年度は進めた。他方、小・中学校の現場で、方位についての理解ができていない児童生徒が多いことがわかり、特に小学校においては理科だけでなく社会とも連携した指導が重要であり、全天カメラの必要性が再認識された。
3: やや遅れている
前年度までに、デジタル一眼カメラと円周魚眼レンズを組み合わせ、地上の風景と共に暗い星まで撮影することにより、児童生徒の見慣れた風景を基準として天体の動きを実感して理解できる全天スカイモニターを開発・製作した。可搬型の筐体設計を施したため、埼玉大学ほか旧国立天文台堂平観測所等各所で運用し、同一県内でも光害により星空が異なることが視認できる装置であることを確認した。しかし、製作費用がかかり、電源系や制御するパソコンが必要となるため、大学や研究機関等に設置が限られていた。より実感を伴った理解を促し、場所の違いを明確にするためには、様々な場所への配備が必要であり、汎用性が高い装置が望まれる。これらの課題を克服するために、低コストで、小型・汎用的な全天カメラシステム教材を開発すべく、360°撮影可能な市販小型カメラであるTheta-Sと、Python言語プログラムと超小型PC “Raspberry Pi”を用いて装置を制御し、温度センサーとファンを組み合わせ、防塵ボックスとアクリルドーム等に入れて屋外に固定する方法で開発/製作を行った。しかし、これらの製作・試験運用を進める段階で、Theta-Sが、1日以上の連続撮影が行えなという問題点に気づいた。メーカーにより内部が公開されていないため原因は定かではないが、カメラが熱に弱く、特に密閉空間の中で充電池部分が高温になることで熱暴走することが考えられる。以上のことは研究計画を立案した時には想定していなかった事柄ではあるが、研究開始1年目でもあり、新しいカメラ、装置や手法を再検討している。
学校現場などに活用できることを目的として、低コストで、小型・汎用的な全天カメラシステム教材の開発・製作を進める。まずは市販のカメラや超小型PC “Raspberry Pi”を用いた装置制御の方針で、入手可能な製品などを調べ、試作を行なう。気象教材としても利用できるように、温度・湿度・気圧などの測定も同時に行えるようにセンサーを組み込む改良も行う。他方、学校や科学館などの現場で何が使いやすく、実用的か、児童生徒の理解を深めるためにはどのような装置、素材が必要とされるかについて、教職大学院生、教育実習を行う教育学部生や現職教員などと協力して引き続き調査する。
年度当初に検討していた手法での装置開発・製作に問題点があったことがわかり、その対策の検討に時間がかかり、年間計画の予定が変更となった。加えて、他の競争的資金を獲得できたため、当科研費の使用を抑制することができた。以上の理由により、繰越金が発生した。
すべて 2018 2017
すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 1件) 図書 (2件)
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