授業連携

私たちが考える地球環境 ~地球観測衛星を利用した画像解析技術~

千葉県・東海大附属望洋高等学校

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概要

<全授業を通した指導目標>

 本講座は、地球環境を人工衛星から送られてきた情報を基に画像解析を行うことで視覚的に分かりやすい地球の姿を見るまでの過程を学習しながら、世界全体の気象変動や環境破壊が衛星画像から把握できることを理解し、実践として学校周辺地域の環境について考察する。さらに、得られた情報から未来の地球の姿、私たちが取り組むべき環境対策について考えさせるのがねらいである。ここでは、地球観測衛星「だいち」から得られた情報を使って、地球の環境状態(森林破壊、砂漠化、温暖化)を把握し、そこから私たちの住む地球を1個の宇宙船として置き換え、私たちの地球環境について考えさせたい。

<対象>

高校1~3年生 26名

<期間>

平成22年9月2日~平成22年11月5日

<区分>

SPP(サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト)

構成表

実施日
時間
形式
人数
授業内容
1
65分
講義
実習
26名
本講座の事前指導

「講座全体の目的、班編成、Photo shop CS3衛星データ画像処理について、緒連絡」

人工衛星の役割や機能について基礎を学習した後、陸域観測技術衛星“だいち”(ALOS)から送信されてきた衛星画像データを用いて、地球環境の変遷について学習。

講座全体の目的・班編成や画像処理ソフト「Adobe Photoshop CS3」の基本的な操作の流れの確認。

講師・指導:本校理科教員
実施場所:本校2号館4階コンピュータ実習室2
2
255分
講義

実習

ディスカッション

プレゼンテーション
26名
「地球観測衛星画像データ処理について」

宇宙飛行士の活躍や宇宙ロケット開発の歴史、H‐IIAロケットの開発など貴重な映像や資料による紹介。

人工衛星の機能や衛星画像や役割について基礎的な知見の学習。

陸域観測技術衛星“だいち”(ALOS)から送信されてきた衛星画像データ用いて画像処理ソフト「Adobe Photoshop CS3」の基本的な操作を実施。

2009年度のある日の千葉県上空の陸地を撮影した衛星データを用いて処理技術を学習。

講師・指導:大木 真人、高橋 陪夫
(JAXA筑波宇宙センター宇宙利用ミッション本部,地球観測研究センター(EORC))
実施場所:本校2号館4階コンピュータ実習室2
3
300分
講義

実習

ディスカッション

プレゼンテーション
26名
「地球観測衛星画像データ処理について2」

講師から大学時代の研究活動のこと、現在の仕事を選んだ理由など進路に関するアドバイス。

「Adobe Photoshop CS3」の基本操作の復習を行った後、房総半島の植物分布を赤色で強調して見られる画像の作成。

“ランドサット5号”が1987年に撮影した画像と“だいち”が撮影した画像を比較しながら、地域の植物分布や河川の形状、東京湾に面した護岸の変化などを比較。

プレゼンテーションは中間発表とし、各班がどのような視点でまとめようとしているのかを他の班や講師へ伝えることを目的にホワイトボードで実施。

講師・指導:大木 真人、高橋 陪夫
(JAXA筑波宇宙センター宇宙利用ミッション本部 地球観測研究センター(EORC))
実施場所:本校2号館4階コンピュータ実習室2
4
315分
講義

実習

ディスカッション

プレゼンテーション
26名
「宇宙科学技術から考える地球環境」

現地に到着するまで、バス内にてパワーポイントのチェックや“だいち(ALOS)”の成果をまとめた映像「JOY TO THE EARTH」を鑑賞。

センター内緑地帯の役割など自然環境についての説明。

展示館「スペースドーム」において、試験モデル衛星、探査モデル機、“きぼう”日本実験棟実物大モデルなどの見学。

プレゼンテーション実習では、県中央部における緑地面積の経年変化ダム水位の変化から周辺地域の環境変化など様々な視点に立って発表。発表は、パワーポイントソフトを活用して実施。

講師・指導:大木 真人、高橋 陪夫
(JAXA筑波宇宙センター宇宙利用ミッション本部,地球観測研究センター(EORC))
実施場所:JAXA筑波宇宙センター

第1回目/全4回『授業記録シート』

<今回の授業の指導目標>

 地球観測衛星「だいち」について予備調査を行う。衛星データの活用法や衛星画像が出来るまでの流れを学習する。現在の地球環境、学校近隣地域の環境について事前学習を行う。グループ編成を行い、地球環境のテーマを設定(気温分布、緑地分布、年代別、季節別、地域別)し、地球環境がどのように変遷してきたかをグループディスカッションを行う。フォトショップの基本操作を習得する。班編成を行う。

時間配分
学習内容
◎教師の活動
△生徒の活動
指導上の留意事項
※本講座は、講義→実験・観察→グループディスカッション→プレゼンテーションの流れを基本として構築している。また、各講座単発にまとめるのではなく、次回の講座の導入として問題発見解決能力を養うための課題を与え、事後学習・報告書作成実習で生徒自身が問題提起に対して解決していくプロセスを学習できるような教育環境を整えることに留意したい。そのためにも、生徒の活動として討論・発表を重視したい。
◎画像処理ソフト「Adobe Photoshop CS3」の基本的な操作の流れを事前に確認し、生徒への伝えられるよう事前にマスターした。講座の目的はパソコン操作でなく、そこから得られた情報をどのように解析するかいにある。その本質を見失うことがないよう配慮した。

△人工衛星の役割や機能について基礎を学習した後、陸域観測技術衛星“だいち”(ALOS)から送信されてきた衛星画像データを使って事前に一連の操作を行った。また、JAXAから配信されてくるHPを利用して、特に“だいち”関連のHP画像を中心に、講座の学習ポイントを明確にした。

授業の感想・メモ

    ※本校HP SPP活動報告文より
  • SPP講座〔環境〕は、2005年度から環境教育講座としてスタートし、今までに地球環境と省エネルギーを中心に水質浄化作用、界面活性剤、放射線、住まいの環境保全、海洋環境について学習し環境に対する考えを深めています。今年度は、JAXA宇宙航空開発機構地球観測センターEORCとの連携教育を展開し、人工衛星の役割や機能について基礎を学習した後、陸域観測技術衛星“だいち”(ALOS)から送信されてきた衛星画像データを用いて、地球環境の変遷について学習します。今回は、講座全体の目的や画像処理ソフト「Adobe Photoshop CS3」の基本的な操作の流れを確認しました。
  • SPP講座〔環境〕では、地球環境の監視、防災・危機管理、地球資源の把握など、衛星技術が私達の生活に取って必要とされる多くの情報を与えていることも含め、宇宙から見た地球の姿を通して地球環境全般を考察していきます。

第2回目/全4回『授業記録シート』

<今回の授業の指導目標>

 宇宙飛行士の様子や宇宙ロケットの歴史、日本が誇るH‐IIAロケットの開発、人工衛星の機能や衛星画像や役割について基礎的な知見を学習する。陸域観測技術衛星“だいち”(ALOS)から送信されてきた衛星画像データを用いて、普段私たちが見慣れている画像に変換する技術を学習する。画像処理ソフト「Adobe Photoshop CS3」の基本的な操作の流れを確認した後、2009年度のある日の千葉県上空の陸地を撮影した衛星データを用いて処理技術を習得する。

時間配分
学習内容
◎教師の活動
△生徒の活動
指導上の留意事項
講義I
(60分)
◎人工衛星の役割や機能について基礎を学習し、衛星から送られてきたデータの数値解析、画像解析の流れを理解する。地球環境について、年代別、地域別、項目別に現在の状況を押さえる。〔講師〕(1時間)
問題発見学習
(60分)
△ニュースや映像で目にする地球の環境状態を示す画像が、人工衛星から送られてきた数値データを画像解析した結果である事に気付かせる。一つ一つの数値が集まると、大きな意味を持ってくることを知り、そこから地球の姿が画像処理を行うことで見えてくることを知る。数値が過去、現在、未来の地球の姿を示していることを理解する。〔生徒〕(1時間)
数値入力、画像解析実習I
(60分~)
△地球観測衛星「だいち」より送られてきたデータをコンピュータに入力し、画像加工を施す。「photoshop」の基本的な操作を理解する。〔生徒〕(1時間~)
グループディスカッション
(60分)
△画像解析の結果から見えてくるものを、地球環境を地球規模と地域規模に分けて討論する。〔生徒〕(1時間)
プレゼンテーション
(60分)
△グループディスカッションでまとめた内容をホワイトボードを使って発表する。〔生徒〕(1時間)

授業の感想・メモ

    ※本校HP SPP活動報告文より
  • 宇宙科学技術と画像処理技術について学習しました。はじめに「宇宙の視点で考える地球のこと、私たちのこと」と題して、国際宇宙ステーションで活動する宇宙飛行士の様子や宇宙ロケットの歴史、日本が誇るH‐IIAロケットの開発や普段のニュースでは見られない発射の様子など貴重な映像や資料が紹介されました。次に、人工衛星の機能、「みちびき」「きずな」「あかつき」「だいち」など日本が打ち上げた衛星の画像や役割について基礎的な知見を学習しました。今まで本校は、環境問題を工場や大学の研究施設を利用して、企業が取り組む環境対策を軸に地球環境を考えてきました。いわば地上からの視点、宇宙船地球号内部での環境を考察してきました。2010年度の〔環境〕では、宇宙船地球号を外から眺めることから内部の環境を考察することになります。21世紀は、宇宙から地球環境を考える時代に入ったといえます。
  • 昼食後、陸域観測技術衛星“だいち”(ALOS)から送信されてきた衛星画像データを用いて、普段私たちが見慣れている画像に変換する技術を学習しました。画像処理ソフト「Adobe Photoshop CS3」の基本的な操作の流れを確認した後、2009年度のある日の千葉県上空の陸地を撮影した衛星データを用いて処理技術を学習しました。4つの波長帯別に撮影された白黒に近い画像が、色調補正とカラー合成を行うことで鮮やかな房総半島の衛星写真が出来上がりました。生徒達は、望洋高校や自分達の住む地域、京葉工業地帯、九十九里の海岸線など好きな地域を眺めていました。パソコンの基本操作は情報の授業を通じてマスターしており、全員の生徒が比較的スムーズに目的の画像を得ることができました。

第3回目/全4回『授業記録シート』

<今回の授業の指導目標>

 「Adobe Photoshop CS3」の基本操作の復習した後、房総半島の植物分布を赤色で強調して見られる画像を作成する。その後、“ランドサット5号”が1987年に撮影した画像と“だいち”が撮影した画像を比較する。プレゼンテーションは中間発表とし、各班がどのような視点でまとめようとしているのかを他の班や講師へ伝えることを目的にホワイトボードで実施する。

時間配分
学習内容
◎教師の活動
△生徒の活動
指導上の留意事項
講義II
(60分)
◎第2回講座の復習。画像解析の応用編を行う。画像解析のレベルをアップさせ、より高度な画像解析を行う。衛星から送られてきたデータの数値解析、画像解析をより詳細に分析する方法を学習する。地球環境について、年代別、地域別、項目別に現在の状況を押さえる視点を養う。〔講師〕(1時間)
問題発見学習
(60分)
△ニュースや映像で目にする地球の環境状態を示す画像が、人工衛星から送られてきた数値データを画像解析した結果である事をより深く理解する。応用編として、多角的視点に立った地球環境を捉え、基礎編で気付かなかった点や応用編で新たに気付いた点をまとめる。〔生徒〕(1時間)
数値入力、画像解析実習II
(60分)
△地球観測衛星「だいち」より送られてきたデータをコンピュータに入力し、画像処理を施す。「photoshop」の基本的な操作を復習し、さらにレベルアップした操作を行う。〔生徒〕(1時間)
グループディスカッション
(60分)
△画像解析の結果から見えてくるものを、地球環境を地球規模と地域規模に分けて討論する。年代別、季節別変遷や定性的視点から未来の地球環境について考察し、定量的視点に立った討論へシフトさせる。〔生徒〕(1時間)
プレゼンテーション
(60分)
△グループディスカッションでまとめた内容をホワイトボードを使って発表する。〔生徒〕(1時間)

授業の感想・メモ

    ※本校HP SPP活動報告文より
  • 陸域観測技術衛星“だいち”(ALOS)から送信されてきた衛星画像データを用いて、画像処理ソフト「Adobe Photoshop CS3」の基本的な操作の続きと処理した画像を用いて、地域環境の変化を考察しました。
  • 冒頭、大木先生、高橋先生より大学時代の研究活動のこと、現在の仕事を選んだ理由など進路に関するアドバイスがありました。高校生にとって大変貴重なお話から本題へスタートしました。はじめに、前回(第9回講座)で学習した「Adobe Photoshop CS3」の基本的な操作の復習を行いました。約2週間前に学習したことを思い出しながら、千葉県房総半島の植物が分布している範囲を赤色で強調されて見られる画像を作成しました。“だいち”(ALOS)には近赤外線を捕らえるカメラがあり、植物は近赤外線を強く反射する性質があり、それを捕らえることで植物分布を衛星画像として得られます。“ランドサット5号”が1987年に撮影した画像と“だいち”が撮影した画像を比較しながら、地域の植物分布や河川の形状、東京湾に面した護岸の変化などを比較しました。
  • 昼食後、グループ毎に与えられた衛星データを利用し、画像処理を行いました。衛星画像から何を調べるかを明確にし、経年変化、季節変化などポイントを絞って画像の収集、解析、グループディスカッションを行いました。どのような場所で、何について比較し、何を明確にしようとしているのかをグループのリーダーが取り纏め報告し、その後プレゼンテーションを行いました。今回のプレゼンは中間発表とし、各班がどのような視点でまとめようとしているのかを他の班や講師の先生へ伝えることを目的に行いました。
  • プレゼンテーションでは、経年変化で見たゴルフ場の増減、街の変遷、千葉県の北部と南部の水田地帯の変化、道路網の延長・整備、ダムの水位の変化から周辺地域の環境の変化など様々な視点に立って衛星画像を捉えた発表がなされました。講師の先生からアドバイスが班毎に与えられ、衛星画像は単なる地形図ではなく、様々な情報が画面から発信されていること、それらデータを如何に読み取れる技術を人間が持つことが大切である事を教えていただきました。

第4回目/全4回『授業記録シート』

<今回の授業の指導目標>

 “だいち(ALOS)”の成果をまとめた映像「JOY TO THE EARTH」を移動中のバス内で鑑賞する。展示館「スペースドーム」において、試験モデル衛星、探査モデル機、“きぼう”日本実験棟実物大モデルなどを見学する。プレゼンテーション実習では、県中央部における緑地面積の経年変化ダム水位の変化から周辺地域の環境変化など様々な視点に立って発表を実施。講座の最終を得て、私たちができる環境への取り組みに、宇宙船地球号としての船員の一人であることを認識し、船内環境をどのように改善し、適切な環境維持に努めること、その切り口に宇宙からの視点で考える大切さを学習する。

時間配分
学習内容
◎教師の活動
△生徒の活動
指導上の留意事項
講義
(60分)
◎筑波宇宙センターの役割、人工衛星の役割や機能を現地の展示物や研究施設を使い、より深く学習を行い、理解を深める。「だいち」の管制制御の様子や専門研究施設で実習を行う。〔講師〕(1時間)
問題発見学習
(90分)
△得られたデータから地球環境に伴う定性的見地として年代別、地域別、季節別の変化に気付く。また、定量的見地から未来の地球環境を推定する。〔生徒〕(1.5時間)
グループディスカッション
(60分)
△画像解析の結果から見えてくるものを、地球環境を地球規模と地域規模に分けて討論し、地域分布における定性的視点から将来の地球環境を予測する定量的視点について討論する。〔生徒〕(1時間)
プレゼンテーション
(90分)
△第3回講座で討論した内容を発展させて、パソコンを利用したプレゼンテーションを行う。専門の研究者より
発表に対する課題を提供していただき、さらに進化させた討論を行い、再度発表する。〔生徒〕(1.5時間)

授業の感想・メモ

    ※本校HP SPP活動報告文より
  • JAXA筑波宇宙センターでの実習で、今年度2回目の訪問になります。
  • 千葉県市原市にある学校を出発し、茨城県つくば市のJAXA筑波宇宙センターまで2時間半程かかります(圏央道経由)。その間、バス内で第11回講座や第12回講座事前指導で作成したパワーポイントのチェックを行いました。今までのSPP講座でのプレゼンテーションはホワイトボードを使っていましたが、今回は2006年度SPP〔宇宙〕以来のパワーポイントによる発表となりました。衛星画像を取り込み、経年変化や季節変化をできるだけわかりやすくまとめ発表に備えました。いざ考察に至ると単なる画像から得られる地形変化以外に、周辺地域の都市化計画などの社会環境や画像を選択した年代の経済状況などの知見が必要となり、意外と難しいことに気付きました。また、センター到着までに、陸域観測技術衛星“だいち(ALOS)”の成果をまとめた映像「JOY TO THE EARTH」を鑑賞し、その美しい衛星画像に感動しました。
  • JAXA筑波宇宙センターに到着後、総合開発推進棟の会議室で大木先生より「風物詩」と題して、センター内にある緑地帯の役割や草花、昆虫、沼地など自然環境について説明を受けました。宇宙科学専門の場所で、自然環境のお話はとても新鮮な感じを受けました。
  • 午後の施設見学実習では、リニューアルされた展示館で、試験モデル衛星“ひまわり”、“だいち”や探査モデル機“かぐや”などを見学しました。有人・宇宙環境利用展示フロアでは、“きぼう”日本実験棟実物大モデルや宇宙ステーション補給機(HTV)の試験モデルを見学しました。“きぼう”の船内保管室や船内実験室、HTVなど巨大な施設は圧巻でした。その後、宇宙ネットワーク送受信棟、宇宙飛行士養成棟・無重量環境試験棟を見学しました。
  • プレゼンテーション実習では、限られた時間に発表原稿やパワーポイントの修正を行い、各班による発表がスタートしました。その際、専門のスタッフの方々が数名加わり、緊張した会場となりました。各班のテーマは、小櫃川流域の地形変化、東京お台場、羽田空港周辺部における護岸形状変化、県中央部における緑地面積の経年変化、千葉県中央部に広がる水田地帯の季節変化、ダム水位の変化から周辺地域の環境変化など様々な視点に立って発表が行われました。
  • 今回の講座がSPP〔環境〕の最後の講座となりました。普段見慣れている地域の姿、自然環境を宇宙からみる視点で眺めてみるとさまざまな環境要因が見えてきました。地球環境は刻々と変化していきます。その中で、私たちができることの一つは、宇宙船地球号としての船員の一人であることを認識し、船内環境をどのように改善し、適切な環境維持に努めなければならないことなど、その切り口に宇宙からの視点が重要であることを学びました。

千葉県・東海大附属望洋高等学校(2)

授業連携実績一覧

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