全天カメラを活用した天文教材の開発

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研究目的2007年に県内の理科教師を対象として中学校理科の指導に関する調査を行った。第2分野の観察・実験実施率が第1分野に比べて低く,天文分野における日周運動の観察は演示を含めても50%を下回る実施率であった。そこで,ネットワークカメラにより日周運動を常時撮影し,インターネット上に配信する日周運動観測システム「ぜんてん」を開発する。これまで指導が困難とされてきた単元における新たな教材・指導方法を開発・検証することが本研究の目的である。研究方法ネットワークカメラと魚眼レンズを用いた全天カメラを宮城県仙台市(宮城教育大学)に設置し,全天における太陽の位置を常時撮影,公開する。サーバーに画像を保存することで,外部から過去の画像を検索・表示できるようにする。このことで,インターネットを介して季節毎に異なる太陽の動きを提供することが可能である。沖縄県石垣市にもカメラを設置し,地点毎に異なる太陽の全天カメラ映像を提供する。仙台市と石垣市では緯度・経度共に約15°差があり,同時刻における太陽の位置の違いや,緯度の違いによる日周運動の違いの学習を展開することも可能となる。撮影した画像を用いて授業を行うため,魚眼レンズ付き小型ワイヤレスカメラを地球儀上に設置した地球儀カメラを開発し,授業実践を行う。成果と課題システムの運用によって1年以上の撮影を継続した。授業実践では,インターネットを媒体としているものの,シミュレーションを使用せず,本物の画像を用いて季節ごとの太陽の日周運動から自転・公転,地軸の傾きを導く授業実践を行うことが可能であった。地球儀カメラにより,地球儀を回転させたときの電球(太陽)の見え方と,実際に太陽を撮影した全天カメラの映像を関連付けて理解することができた。授業後後の調査では,興味関心を持って取り組んだとする生徒,地軸の傾きと自転公転による季節の違いを理解できたとする生徒が90%近くに上るなど一定の成果が見られた。システムの安定運用を継続すると共により多くの学校でシステムを活用した授業実践が行われれば学習教材としての効果が検証できると考える。更に,全天カメラによる観測地を赤道域や極付近などに拡大できれば,緯度や経度による日周運動の違いを本物の画像を用いて展開することが可能である。更に,太陽の日周運動の定点観測に加え,夜間の恒星の日周運動をも記録することができれば,東西南北の日周運動を視覚的に確認できる教材として活用が期待できる。