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理数科

川口市立科学館研修

2020年10月9日の7時間目と放課後の時間を使って、川口市立科学館での研修を実施いたしました。

川口市立科学館は、本校に隣接する施設であることから、6時間目まで授業を受けた後すぐに全員徒歩で移動し、7時間目の「総合的な探究の時間」での実施となりました。

今回は、新型コロナウイルス感染症対策として屋上展望台に上がることができませんでしたが、プラネタリウムを貸し切りとして研修を実施していただきました。
プラネタリウムのドームを大画面スクリーンとした講義を前半に行い、後半には一般公開していないプラネタリウムプログラムにて学習を行いました。

 

前半は、川口市立科学館の職員の方による「系外惑星」に関する解説です。

(解説中はドーム内での写真撮影ができませんので、解説直前の写真となります。)

今回の研修は折りしもノーベル賞が発表されている週ですが、2019年のノーベル物理学賞は「系外惑星」に関する研究が受賞しました。
太陽系以外の恒星を周回する惑星を「系外惑星」と呼ぶとのことですが、ノーベル賞受賞の研究において系外惑星が観測されたことで、地球以外にも生命が存在する可能性が出てきたとのことです。

後半は、一般公開していないプラネタリウムプログラムでの学習となります。
プログラムの内容は、太陽を含めた恒星の一生についてとなりました。

(プログラム上映中はドーム内での写真撮影ができませんので、入館直後の写真となります。)

夜空を彩る星々は太陽以外の恒星ですが、その星々の色や明るさはまちまちです。
観測により恒星の温度(星の色に相当)と明るさ(絶対等級)をまとめたものが、ヘルツシュプルング-ラッセル図 (H-R 図)と呼ばれるものになります。この図から、恒星が主系列星、赤色巨星、白色矮星と呼ばれるグループに分けられるとのことです。
今回のプログラムでは、このH-R図を読み解くのに必要な知識の解説とH-R図発見の経緯、そして発見からかなりの時間をおいて分かったH-R図が意味すること(恒星の一生とH-R図の関係)について解説が大スクリーンの迫力ある映像で行われました。
このプログラムにより、H-R図には、恒星の壮大な一生が記されていることがわかりました。

今回のコロナ禍において今年度は様々な校外実習の実施ができない中、川口市立科学館の様々なご配慮により今回の研修が実施できましたことをお礼申し上げます。
川口市立科学館は、本校に隣接する施設であり、本校と同じく川口市立の施設でもあることから、今後より連携させていただき、川口市の理数教育のより一層の発展に力を入れたいと思います。

令和2年度第1回 東京大学「知の協創 実践学講座」

2020年8月6日に第1部、8月9日に第2部の二日間に渡り、令和2年度第1回 東京大学「知の協創 実践学講座『物理を学ぶ,物理を作る~高校物理から宇宙研究の最先端へ~』」が本校においても開催されました。

本講座は、例年ですと東京大学において開催され、各学校からの代表者5名程度が参加して行われていました。今年度は、新型コロナウイルス感染症の影響で実施が危ぶまれていましたが、オンライン会議を活用して参加校各校でそれぞれ開催されました。

第1部は、東京大学CoREFの研究協力員であり、本校の特別非常勤講師の 堀 公彦 先生に授業をお願いいたしました。今回は、本校の三つの教室をオンライン会議(Zoom)で結んで、堀先生に同時に三教室の授業を進行していただきました。

第2部は、川口市立高校、春日部高校、所沢北高校、日立会場の中学生をオンライン会議で結んで、東京大学 Kavli IPMU(カブリ数物連携宇宙研究機構)初代機構長の 村山 斉(むらやま ひとし)博士に授業を実施していただきました。

内容盛り沢山なので、少々長い記事になりますが、最後までお付き合いいただければと思います。

今年度は、「理数科オリエンテーション合宿」や「日本科学未来館研修」の実施が見送られ、理数科の校外型実習が実施できていませんでした。そこで、今回の「知の協創 実践学講座」を理数科の行事と位置づけ、理数科1年次と2年次を原則全員参加というかたちで大規模に実施することとしました。

1年次と2年次の「縦の交流」を大規模に実現する理数科初の行事であり、80名近くの生徒での知識構成型ジグソー法による授業に加えて、ソーシャルディスタンスを意識した教室の分散とオンライン会議 (Zoom)を活用した授業という、初めてづくしのチャレンジングな授業となりました。

第1部 知識構成型ジグソー法による授業 (2020年8月6日)

まずは、8月6日の第1部の様子です。

通常ですとこのような規模の活動の場合、本校の小ホールで活動を行うのですが、ソーシャルディスタンスを意識すると80名近い生徒が知識構成型ジグソー法のようにグループを作ったり、部屋の中を移動するのに適切な部屋がありませんでした。

そこで、40名収容の教室を三つ使って、各部屋をZoom (各部屋2カメラ体制) で結んで、今回の授業を各部屋同時に行うことにしました。

東京大学CoREFの研究協力員であり、本校の特別非常勤講師の堀 公彦 先生が授業を実施します。

今回の授業のテーマと授業の進め方について冒頭の説明となります。
まずはじめに、授業冒頭に「科学者は広大な宇宙の仕組みや成り立ちをどのように探究しているでしょう?」という問いに、各人の考えをワークシートに記入するプレ活動から始まります。

授業冒頭の各部屋の様子です。
堀先生は、三部屋のうちの一つの部屋で授業を行っています。

残り二つの部屋の様子です。
補助となる教員を配置していますが、別室の堀先生の顔や音声、スライド、他教室の様子は、Zoomを用いて各教室正面に映し出され、基本的にはそれに従って授業が進められていきます。

こちらは、同時刻の二つ目の部屋です。

こちらは、ほぼ同時刻の三つ目の部屋の様子。

正面の画面の様子。

本日の課題が映し出されています。
同時に堀先生の様子や他の部屋の様子も映し出されています。

今日の課題に向かって、知識構成型ジグソー法による授業が始まりました。
実は、上にある課題からもわかるように、宇宙物理学の研究者が理論から導き出された結論や様々な観測結果から得られた結果を統合して、宇宙の姿に迫っていく過程を知識構成型ジグソー法を通じて疑似体験する内容となっています。

まずは、グループに別れてA、B、Cの三つの資料に基づいたエキスパート活動の様子。
三部屋すべての班は、1年次と2年次の混在グループとなっています。
(2年次の先輩、ちゃんと1年次の後輩をフォローしてくれているでしょうか?)

エキスパート活動のあとは、グループが再構成され、A、B、Cの資料に関するエキスパート一人づつが一つの班に集まり、それぞれの内容をグループ内で共有して、本日の課題の解決に向かっていきます。(これをジグソー活動といいます。)

各班で話し合った内容をポスターシートにまとめていきました。

このあと、各班で話し合った内容を発表して、各班の内容を共有するするクロストーク活動を行いました。
今回は、各教室の発表を順に行こない、その様子をZoomを使って残りの部屋に投影して、その内容を共有しました。

クロストーク活動終了後は、東京大学 Kavli IPMUの大学院生である片寄さんと小嶋さんとが、Zoomのオンラインミーティングに参加していただき、クロストーク活動で出てきた質問点などにお答えいただきました。

堀先生がいる部屋とは別の部屋のほぼ同時刻のスクリーンの様子。

画面右上に堀先生、画面下に小堀さんと小嶋さん、その他は各部屋の様子(2カメラ体制)映し出されています。

質疑応答のあと、本日のまとめと第2部に関する説明を堀先生にしていただき、第1部は終了となりました。
内容の濃い一日でした。

第2部 村山先生と各校を結んだオンライン授業 (2020年8月9日)

第1部は、各校がそれぞれの日程で実施しましたが、第2部は参加校と村山先生を結んでの一斉オンライン授業となります。

本校では、第2部は本校の大ホールに全員が集まっての授業となりました。

500人収容のホールなので、ソーシャルディスタンスを考慮した座席配置でも、ホールの前半分だけで約80名の生徒が収まりました。

冒頭、村山先生のご挨拶。

Zoomにより大ホールの大画面に村山先生が映し出されました。
教室のプロジェクターとは異なり、大ホールのスクリーンは迫力があります。

講義スタートです。
我々の住む宇宙についての最先端の研究内容を高校生に分かる形で、講義していただきました。

話は進み、今回の授業の核心となったダークマター (暗黒物質) についての説明となります。