生徒体験型オーロラ実験に関する教材開発

学生极光实验教材开发

• 批准号: 15020250
• 负责人: 藤田 寛治
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15020250/
• 关键词: オーロラ; 地磁気; 永久磁石; 太陽風; 磁力線; 科学的創造性; 理科教材; 生徒体験型; 創造性; 独創性; プラズマ; 磁石; 真空

本研究は、多くの人が直接見たことがないオーロラを題材として、論理的思考力、独創性を育むことを目指すことである。オーロラは北極と南極に現れるため、「磁力線」が深く関わっていることを理解してもらう。次に、「磁力線」が影響を及ぼすのは「電子やイオン」である。このことから、オーロラは宇宙で生じるプラズマ現象であることを認識してもらう。このように、オーロラは、「電気と磁気」、「磁力線の可視化」など様々な科学現象の宝庫と言える。本研究では、「オーロラ」を通して、生徒が自ら「なぜ、こうなるのだろうか」という疑問を持ち、その理由を考え、論理的思考力や創造性などを身に付ける指導方法や教材などの開発を行う。平成15年度では、以下の2種類のオーロラ装置の構築を行い、小中学生による体験評価(リフレッシュ理科教室と地域貢献事業「ユニキッズクラブ」)を実施した。(1)地球周辺のオーロラ装置:円筒ガラス容器に2枚の平行平板電極と両電極間に地球を模擬した永久磁石入りの球を挿入した構造からなる。模擬地球に見立てた永久磁石の周りに、光る気体(プラズマ)が巻きつく様子が確認でき、磁力線の可視化を実現できた。模擬地球をゆっくり動かすことで、磁石の移動に追従してプラズマが変化することが目視でき、実際のオーロラの動きを再現できた。その様子をビデオ教材として実用可能であることもわかった。(2)北極近傍のオーロラ装置:釣り鐘型のガラス容器の上部から剣山を挿入し、下部に鍋底型アルミニウム電極を凸部が上になるように設置し、その下に永久磁石を配置した構造からなる。圧力が低いときは、北極近傍で観測される広がったオーロラが目視できるが、圧力を高くしていくと、剣山から発生する筋状の発光に代わり、雷の様子を再現しているようであった。本装置により、オーロラのみならず、自然界のプラズマ現象を探求する教材として使用可能であることがわかった。平成16年度では理科教室でのアンケート結果を基に(a)地球周辺オーロラ:模擬地球の支持棒の改善。ガラス容器を大きくする。(b)北極近傍オーロラ:観測窓を大きくする。導入ガスを変える。などの改善を行った。平成16年8月5日と平成17年1月22日、23日に開催された理科教育祭典に出展し、青少年を対象に、実施評価を実施した。良好な結果を得た。

は, this study more く の people が directly see た こ と が な い オ ー ロ ラ を subject と し て, logical thinking and originality を む こ と を refers す こ と で あ る. オ ー ロ ラ は と Antarctic arctic に now れ る た め, "lines" が deep く masato わ っ て い る こ と を understand し て も ら う. The following に, "magnetic field lines" が influence を and ぼす <s:1> が "electrons や <s:1> である" である. こ の こ と か ら, オ ー ロ ラ は universe で raw じ る プ ラ ズ マ phenomenon で あ る こ と を know し て も ら う. Youdaoplaceholder5 ように, ように, ロラ, ロラ, な, "electric gas と magnetic gas", "magnetic field line <s:1> visualization" な える, a repository of 々な scientific phenomena <e:1> と words える. , this study で は "オ ー ロ ラ" を tong し て, born ACTS が ら "な ぜ, こ う な る の だ ろ う か" と い う doubt を hold ち, そ の reason を え test, logical thinking や creative な ど を body に pay け る guidelines や textbooks な ど の open 発 う を line. Pp.47-53 15 year で は, 2 species following の の オ ー ロ ラ device の line build を い, small high school に よ る body 験 review 価 (リ フ レ ッ シ ュ science classrooms と regional contribution to the cause "ユ ニ キ ッ ズ ク ラ ブ") を be applied し た. (1) earth week 辺 の オ ー ロ ラ device: has drifted back towards &yen; tube ガ ラ ス container に two parallel plate electrodes と の struck between electrode に earth を simulation し た permanent magnet into り の ball を scions into し た tectonic か ら な る. Earth に see vertical て た permanent magnet の weeks り に, light る 気 body (プ ラ ズ マ) が 巻 き つ く others child が confirm で き, the lines of magnetic force の visualization を be presently で き た. Simulated earth を ゆ っ く り dynamic か す こ と で, magnet の mobile に chase 従 し て プ ラ ズ マ が variations change す る こ と が visual で き, be interstate の オ ー ロ ラ の dynamic き を reappearance で き た. Youdaoplaceholder0 isamako をビデ をビデ textbook と て て practical application possibilities である と と わ わ った った (2) the arctic almost alongside の オ ー ロ ラ device: fishing り bell-shaped の ガ ラ ス container の upper か ら 剣 mountain を scions into し, lower に pot type ア ル ミ ニ ウ ム electrode を lobe on が に な る よ う に し, そ の に under permanent magnet を configuration し た tectonic か ら な る. Low pressure が い と き は, arctic nearly alongside で 観 measuring さ れ る hiroo が っ た オ ー ロ ラ が visual で き る が, pressure high を く し て い く と, 剣 か ら 発 raw す る reinforcement shape の 発 に light generation わ り, ray の others child を reappearance し て い る よ う で あ っ た. This device に よ り, オ ー ロ ラ の み な ら ず, nature の プ ラ ズ を マ phenomenon to explore す る textbooks と し て use may で あ る こ と が わ か っ た. Pp.47-53 16 year で は science classrooms で の ア ン ケ ー ト results を に (a) earth week 辺 オ ー ロ ラ : simulate earth の support rods の improvement. Youdaoplaceholder0 container を large くする くする. (b) The parthenes near the North Pole ロラ:観 measure 窓を large 窓を くする くする. Import ガスを change える. Youdaoplaceholder0 な improve を lines った. On August 5, Heisei 16, と; on January 22 and 23, heisei 17, に, the された Science Education Festival was held, に, <s:1>, youth を, に, and 価を, and た. A good な result を is た.

项目成果

藤田寛治(分担): "マイクロ波プラズマの技術(プラズマ調査専門委員会編)"オーム社. 257 (2003)

Hiroharu Fujita（撰稿人）：“微波等离子体技术（等离子体研究专家委员会编辑）”Ohmsha 257（2003）。

2003年度リフレッシュ理科教室報告「佐賀でのリフレッシュ理科教室」-身忻なもので楽しもう-

2003年刷新科学课堂报告“佐贺刷新科学课堂” -让我们玩熟悉的东西-

• 发表时间: 2004
• 期刊: 応用物理 73・5
• 作者: 藤田寛治;大津康徳;三沢達也
• 通讯作者: 三沢達也

High ozone generation with a high-dielectric constant material

采用高介电常数材料实现高臭氧发生率

• 发表时间: 2004
• 期刊: Japanese Journal Applied Physics 43・7
• 作者: M.Toyofuku;Y.Ohtsu;H.Fujita
• 通讯作者: H.Fujita

Y.Ohtsu: "Time-averaged energy distribution function of ions impacted on an rf biased substrate in ECR microwave plasma by means of a conventional energy analyzer"Japanese Journal Applied Physics. 43・1. 328-331 (2004)

Y.Ohtsu：“通过传统能量分析仪在 ECR 微波等离子体中撞击射频偏压基底的离子的时间平均能量分布函数”，日本应用物理学杂志 43・1（2004 年）。

Y.Ohtsu: "Time-Averaged Energy Distribution Function of Ions Impacted on an RF-biased Substrate in Electron Cyclotron Resonance Microwave Plasma"Japanese Journal Applied Physics. 42・12. 7552-7556 (2003)

Y. Ohtsu：“电子回旋共振微波等离子体中离子撞击 RF 偏置基底的时间平均能量分布函数”日本应用物理学杂志 42・12（2003 年）。