Development and practice of an inquiry-based learning package for primary and secondary education using a nano-satellite demonstration model

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宇宙実験ボード SenseHATと小型コンピュータ Raspberry Pi4を組み合わせた超小型衛星（CubeSat）デモ機教材 （TopGunSat） を用い、附属静岡中学校で1年間に渡る正課授業と、立教新座中学校・高等学校で高校生向けの短期の科学教室での実践を行った。前者では、CubeSatを用いた新しい宇宙利用のアイデアをその実現性も考慮しながら検討する探究授業を実践した。後者は、無重力空間を題材に探究的な実験の実施を通して、力と運動に関する素朴概念の解消を目指す実践を行った。これらのR4年度の試行を元に、R5年度での実践に向けた教材・授業計画・効果測定方法を準備・改善できた。ソフトウェア受信機(SDR)や段ボール八木アンテナを使った衛星電波受信実験の教育利用の実践も、KOSEN-1衛星チームとも連携しつつ、小中学生や高専生を対象に行った。SDRは将来的にはTopGunSatに接続し利用することを想定している。SDRや段ボール八木アンテナを活用することで、万有引力と円運動の物理学を学ぶ為(小林ら 2020)だけではなく、受信周波数の変化によるドップラー効果やアンテナを使うことによる電磁波の伝搬特性、また、NOAA 衛星画像の利用により気象分野学習の為の教材として受信実験を使える可能性が実践から見えてきた。将来の教育専用超小型衛星での使用を目指し、民生品小型コンピュータ (Raspberry Pi Zero 2 W) の放射線耐性試験を行なった。極軌道上で、CubeSatの典型的な運用期間（約2年）以上の耐性を確認できた。以上の実践や試験の報告を、日本天文学会、日本天文教育普及研究会中部支部会、小型衛星の科学教育利用を考える会等で行った。また、第13・14回小型衛星の科学教育利用を考える会を開催し、衛星デモ機教材を含め、衛星の教育利用に関する情報共有・議論を行った。