教育用マイコンmicro:bitを用いた理科実験教材の開発

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小学校においてもプログラミング教育が導入され、イギリスBBCが主体となって作った教育用マイコンマイクロビット(micro:bit)が、プログラミング学習等に活用され始めている。また、高性能で高感度なセンサー素子を入手可能になったため、マイコンでより教育効果の高い実験教育を実現できるようになっている。このことから本研究では、micro:bitをプログラミング教育だけに用いるのではなく、小学校から大学までの理科実験や化学実験の装置としての活用を目指し、micro:bitを用いた測定・制御の高精度化や自動化を活かして理科実験に活用ことを目的としている。本研究で開発し使用するキーデバイスに「プローブ型温度計」がある。これは従来使われているガラス温度計に代わりビーカー中で使用できるもので、測温プローブは市販の小型(2 mm×2 mm×0.7 mm)の高感度温度センサー(TI社、TMP117)をフレキシブルなテフロンチューブの先端に封入して、耐熱、耐薬品性を持たせたものを作成した。このTMP117測温プローブをmicro:bitに接続し、動作温度範囲－55 ～ 150 ℃で、－20 ～50 ℃の温度範囲では精度±0.1 ℃の高精度実験用温度計を作成した。さらに、micro:bitのマイコンとしての統計的処理によって測温分解能をTMP117の製品規格値の0.0078℃から0.001℃まで向上させた。このような高分解能の温度計の市販品はほとんど存在しない。測定値は即時にパソコン画面にグラフ表示/データ保存できるようにした。このプローブ型温度計を大学の化学実験に用い効果を検証した。