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千葉大学教育学部「未来の科学者養成講座」支援室様

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大学1〜3年その他デジタルカメラ

ハイスピード撮影で見えてきた。
新しい実験への糸口。

  • 柏の葉高等学校 情報理数科
  • (現在 東京理科大学 理学第二部)
  • 相澤紗絵さん
  • 千葉大学教育学部 
  • 機械工学研究室
  • 板倉嘉哉先生

使用製品

ハイスピードエクシリム
<EX-F1>
使い方ガイド

独立行政法人科学技術振興機構(JST)と各大学が提携して平成20年度から行っている「未来の科学者養成講座」。
高校時代にこの講座に参加して千葉県高等学校課題研究発表会で最優秀賞を受賞、さらに「未来の科学者養成講座」第1回・全国受講生発表会で推進委員会・奨励賞を受賞した相澤さんご本人と、彼女の指導にあたった千葉大学の板倉先生に、デジタルカメラの活用についてうかがった。

水滴の飛散をハイスピードで撮影して解析。

相澤さんの研究は「水滴の飛散についての研究」。床素材の違いで、水滴の飛散がどのように異なるのかを、 デジタルカメラで撮影して解析したというものだ。
「雨の日に水が跳ねて足が濡れたりしますよね。水の跳ねかたが床面によって違うのは、どうしてなんだろうな、とずっと思っていました」。
最初は水滴を垂らしたあとで、飛散の痕を計測する方法を考えていたそうだ。
「でも、水に色をつけると表面張力が変わってしまうからやりたくなかったし、硫酸銅無水物(水と反応すると色が変わる)を振りかけるのもダメ、塩化コバルト紙も滲んでしまうし、雨滴測定のようにシャーレにとるというのもやってみたがぐしゃっとなって…結局、全部駄目でした」。
どうするか悩んでいた頃、たまたまテレビでハイスピード撮影を使った番組を見たのが、デジタルカメラを使いたいと思ったきっかけだった。 「先生にも相談して、やはり動画を撮るしかないということになりました」。

ガラスやタイルなど異なった素材に水滴をたらし、それが床面に衝突する瞬間をハイスピード撮影したのち 、画像ソフトで跳ねの角度を解析した。「本当にカメラあっての実験でした。カメラは押せば撮れるというのがありがたかったですね」。

実験装置も、先生と相談しながら自作したという。
「すごく楽しかった。アレコレ手伝ってもらったら逆につまらなかった。自分でやらないと進まないところは大変だったんですが、自分でやりたくて、誰からも押しつけられない環境ってなかなかないじゃないですか」。

相澤さんは現在、大学で好きな物理を学んでいる。
「いまはまだ1年生なので、授業は講義と演習です。将来は大学院に進んで、自分の好きな研究をできればいいなと思っています。博士号も目指したいですね。」

「自分で考えを持って計画をたてて、大学ならではの器具を用いて実験できた、というのがとても恵まれていたと思います」(相澤さん)。

一人一人に合わせて、有効な指導を。

千葉大学で相澤さんを指導したのは、教育学部機械工学研究室の板倉先生だ。 「千葉大学では教育学部が未来の科学者養成講座に参加しています。将来の『出る杭人材』を育てるという考えでとりくんでいます」。
相澤さんの指導は数週間に1回程度だった。
「相澤さんが大学に来たときに、今困っていることを聞いて、こうしたらどうだろうとディスカッションをして、もって帰ってやってもらう、というのを繰り返しました」。

アドバイスではなく、ディスカッションとするのは先生の考え方だ。
「だって、あまりに立ち入ってしまうと、子どもの課題を親がするようなものじゃないですか。大まかな指導はするんですが、 細かな指導はしません。相澤さんは自分で考えてやってくるタイプでしたのでそれほど指導で苦労したことはないですね」。
間違った方向に行きそうなときだけヒントを与える。一人一人の個性にあわせてのサジ加減が大事だと先生は言う。

「未来の科学者養成講座」マスターコース研究発表。各参加者は自分の実験について堂々とプレゼンをしていた。

研究にもハイスピードカメラを活用。

相澤さんの実験の要となったハイスピードカメラ。 先生とそのカメラのとの出会いは、千葉大学の生協で無料で貸し出してくれるという企画だった。
「オモチャじゃないかという先入観があったのですが、使ってみたらそうではなかった。
『これはなかなか使える!』ということで2台ほど購入しました」。

現在、専門の流体力学の研究にも、ハイスピード撮影を活用しているという。
「今までの高速度カメラは、何百万円もの値段だったのですが、カシオさんのは10万前後で買えるので学生にも比較的自由に使わせられる。
何十万何百万もするものを『学生に使ってご覧』というのはできませんから(笑)」。
今後も、ハイスピードカメラを使った数々の実験を計画しているそうだ。

※「未来の科学者養成講座」とは

独立行政法人科学技術振興機構(JST)が平成20年度から始めた事業。 理科、数学に意欲・能力を有する児童生徒に向けて、科学者をめざすための学習環境を提供するとりくみを、 大学・高等専門機関に対して支援。次世代を担う科学者の卵や科学技術関係の人材の育成を目的としている。

参考:千葉大学 未来の科学者養成講座「ラボ on the デスク」 http://www.edu.chiba-u.jp/miraikagaku/

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