2Dの回路図が飛び出す！電子ブロック感覚で学べる次世代教材を体験してみた（3次元電気回路シミュレータ）
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
突然ですが、皆さんは「電気」を見たことがありますか？中学校の理科で習う回路図、線と記号ばかりで「イメージが湧かない！」と頭を抱えた経験がある方も多いはず。電気は目に見えないからこそ、理解するのが難しい分野ですよね。しかし、そんな「見えないはずの電気」を、まるで魔法のように「見える化」してくれるスグレモノがあるんです。
まずはこちらの動画を御覧ください。電子ブロックのように楽しめて、立体的なモデルまでイメージできるというスグレモノのウェブ教材です。
フラッシュで動いているようですので、パソコンブラウザがあればOSに関わらず見ることができます。ただしiPhone等のiOSはフラッシュに対応していません。パソコンで御覧ください。
編集画面もカンタン！
このツールの素晴らしいところは、直流だけでなく交流版にも切り替えられる点です。操作画面はとても直感的で、パズルのようにパーツを並べるだけ。
画面上部にある電球や電池などの素子（パーツ）を、マス目にポンポンと配置していきます。例えば、このように配置してみました。
さらに驚きの機能がこちら。ボタンひとつで、抽象的な「回路記号」から、親しみやすい「イメージ絵」に一瞬で切り替わります。
中学生などに取り組ませるときには、勉強後に回路図に切り替えたりすると、記号の意味を自然に覚えてくれそうですね。「お勉強」を「遊び」に変えてくれる工夫が満載です。
できたら、３次元で見渡せる！
さて、ここからがこの教材の真骨頂です。左下のOKボタンを押すと、なんと一瞬で「電位図」の立体モデルが表示されます。
電気の世界では「電圧」や「電位」という言葉が出てきますが、これを理解するコツは「高さ」として捉えることです。水が「高いところから低いところへ流れる」ように、電気も「電位の高いところから低いところへ」流れます。
このソフトを使えば、その「電気の高さ」をくるくると回して、隅の隅まで見ることができました。抵抗の大きさを変えれば、その「傾斜」がどう変わるかも一目瞭然です！
電流計や電圧計を回路につなぐと、具体的な数値も表示されます。試しに「並列つなぎ」も作ってみました。
OKボタンを押して、立体図で見てみると……
おー！「エネルギーの消費」が視覚的に伝わってきます。電気が山を下るように流れていく様子が見えますね。では、直列つなぎならどうなるでしょうか。
スイッチをポチッとな。
わおーー！すごいです！！直列のほうが、エネルギーの消費が二段階の段差になっている様子がよくわかります。立体図と元の回路図を並べて見比べることで、どこで電位がいくらなのかを直感的に理解できるのです。
各種パラメーターも確認できる！
交流は電気振動も再現できる！
さらに高度な「交流」についても、このソフトはバッチリ対応しています。交流は文字通り、電気が「交互に」流れるため、ちゃんと振動をします。
今回は、電気振動の回路を組んでみました。
OKボタンを押すと、電源を中心に回路全体が波打つように振動します。スイッチを切ると、コイルとコンデンサーの間でエネルギーがやり取りされ、ゆらゆらと振動が続く様子が見て取れます。
このあたりは、ぜひ実際に触って確認をしてみてください。教科書の図だけでは絶対に味わえない感動があります。UIが使いやすくて、考えられて作られているし、デザインもきれいなので、小学生から大人まで夢中で遊べるはずです。
目に見えない電気を「山」や「谷」として捉えるこの感覚、一度身につけると物理がもっと楽しくなりますよ！
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