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授業連携

電波で探る宇宙

神奈川県・神奈川県立柏陽高等学校

高等学校
高1
探究

概要

＜全授業を通した指導目標＞

太陽電波観測実習を通して電波による宇宙観測について学ぶことを主眼とする。加えて、２０１２年５月２１日早朝に金環日食があることから、この際にも電波観測を合わせて行う。

＜対象＞

高校１年生　３５名

＜期間＞

平成２４年５月１３日～９月８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

回	実施日	時間	形式	人数	授業内容
1	5月13日	180分	講義実習	30名	講義:『宇宙の観測と宇宙の成り立ちについて（概論）』実習:『小型電波望遠鏡』による太陽電波の測定講義:『電波観測の解析方法と宇宙観測への応用について』
					講師:朝木義晴 (JAXA 宇宙科学研究所宇宙物理学研究系)
2	5月21日	210分	実習考察	28名	実習・考察：『小型電波望遠鏡』
					講師:朝木義晴 (JAXA 宇宙科学研究所宇宙物理学研究系)
3	6月9日	180分	講義実習	26名	講義:『運用中の電波望遠鏡とその将来について』実習:『自作電波望遠鏡の制作』
					講師:朝木義晴 (JAXA 宇宙科学研究所宇宙物理学研究系)
4	7月21日	360分	実習見学	26名	実習:『自作パラボラアンテナによる太陽電波観測』見学:『JAXA相模原キャンパス』
					講師:朝木義晴 (JAXA 宇宙科学研究所宇宙物理学研究系)
5	9月8日	120分	発表	10名	発表:『金環食時の太陽電波の測定について』
					講師:朝木義晴 (JAXA 宇宙科学研究所宇宙物理学研究系)

第５回目/全１回『授業記録シート』

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)	講義：『宇宙の観測と宇宙の成り立ちについて(概論)』　宇宙の観測を、可視光以外の電磁波で観測することによるメリット(宇宙の誕生や形成・進化の謎を解き明かすことができる)について講義を受けた。	△専門家からの初めての講義に緊張していた。
実習 (60分)	実習：『小型電波望遠鏡』による太陽電波の測定市販のパラボラアンテナを用いて、太陽からの電磁波を計測する方法を実習した。パラボラアンテナの組み上げから測定までを、講師の指導のもと、分担して行った。	△年度初めでもあり、グループ学習を進めるには難しい時期だった。
まとめ (60分)	講義：『電波観測の解析方法と宇宙観測への応用について』実習の測定結果から太陽表面温度を計算して求めた。電波観測でできることや、検出機器、測定方法などについて整理・学習した。	△概要は理解できていたが、専門用語等の整理が不十分だった。

授業の感想・メモ

専門的な講義は、生徒たちの関心をひいていた。測定実習を行う生徒たちは、次回の金環日食時の測定に向かって意識を高めていた。

第２回目/全５回『授業記録シート』

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
実習 (150分)	実習：『小型電波望遠鏡』による金環食時における太陽電波の測定『小型電波望遠鏡』を使い、金環食時の太陽電波の測定実習と光学観測をおこなった。早朝の限られた時間により正確な測定が行えるよう、前回の予備実験から得られた経験を生かす指導がなされた。	△測定が進むにつれて、手際よく測定をしていた。
考察 (60分)	観察後、太陽電波の変化の様子から、本校での測定結果を考察した。	△グラフ用紙を用いての算出を行った。

授業の感想・メモ

早朝からの測定や、時々降雨のある中、測定を続けた。食の最大の頃には雲間から欠けた太陽を見ることができ、生徒はとても感激していた。

第３回目/全５回『授業記録シート』

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)	講義:『運用中の電波望遠鏡とその将来について』実際に測定に使われている大型機材と『小型電波望遠鏡』それとこの後に作る自作のアンテナとの差違や共通点について、生徒が考察すると共に、講師から実際の観測の様子を聞いた。	△電波望遠鏡のイメージが、それまでのものとは異なることに気づいていた生徒が多かった。
実習 (120分)	実習:『自作電波望遠鏡』の制作　生徒がパラボラアンテナを製作した。制作を通して、パラボラアンテナの原理や構造、特に反射器の形状(放物線)と焦点の関係についての理解を深めた。	△生徒にはボール紙を使った工作物が果たして望遠鏡の役割をするのか、半信半疑であるように見えた。

授業の感想・メモ

一大イベントであった日食観測が終わり、やや集中力に欠ける面もあった。パラボラアンテナの作成が段ボールの工作であったことで、生徒たちには「本当にこれで測定できるのか」という、気持ちが表れていたが、これは次回に払拭されることとなる。

第４回目/全５回『授業記録シート』

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
実習 (180分)	実習：『自作パラボラアンテナによる太陽電波観測』第３回で製作したアンテナをJAXA相模原キャンパスに持ち込み、太陽からの電磁波を計測し、太陽表面温度を計算して求めた。	△曇天降雨のため、測定には難しい環境であった。
見学 (180分)	見学:『JAXA相模原キャンパス』　実物大の小惑星探査機「はやぶさ」をはじめ、宇宙科学研究の歴史的な模型などが展示してある展示室、M-Vロケットの実機模型、M-3SIIロケット実物大模型などを見学した。また、試験棟において実際に使用されたロケットの予備機に触れる機会も得た。	△一般に見学の難しい実験棟などを見学したことで、興味関心が高まっていた。

授業の感想・メモ

今回も天候に恵まれず、測定は困難であったが、それぞれに測定結果を持ち帰ることができた。手製のパラボラアンテナでの測定ができたことは、少なからず驚きだったようだ。
施設見学では、生徒たちの関心の深さを感じることができた。　画像ではなく本物の施設や装置を見ることで、生徒たちの宇宙研究に対する認識はより深まったように感じられた。

第５回目/全５回『授業記録シート』

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
発表 (120分)	発表:『金環食時の太陽電波の測定について』金環食時の太陽電波の測定実習と光学観測の実験や、自作パラボラアンテナを用いた太陽表面温度の測定についてのグループごとのプレゼンテーションを行った。	△プレゼンテーションが用意できないことから欠席する生徒が多かった。

授業の感想・メモ

プレゼンテーションに抵抗があったためか、参加者が少なくなってしまった。科学的考察については、指導機会を用意し生徒の理解を手助けすべきであった。

神奈川県・神奈川県立柏陽高等学校

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