手を動かして学ぶ電気回路実験講座(3日間の様子)

ケン博士
サイエンストレーナーの桑子研です。このサイトで科学を一緒に楽しみましょう。 

3日間にわたって、電流の制御、回路における電圧のかかり方の制御、ロボットプログラミングを学ぶ講座を行いました。いままでこういうものをやりたかった!を詰め込んだ講座です。やってみて、いろいろな課題もありましたが、概ね生徒は楽しそうに取り組んでくれました。今後も企画していこうとういうモチベーションが上がった講座になりました。

参加した生徒 7名(中学3年生)

期間:2021/12/20〜22

#冬季講座 #電気回路 #可変抵抗 #ボリューム

1日目 1時間目 ボリュームの仕組みを調べてみよう

電流の制御の中で、「 #ためす君 」(LED1個とボタン電池2個を組み合わせたもの)を使って、鉛筆で回路を書きながら、どのようなときにLEDが明るく光るのか?を考えていきました。この鉛筆回路ワークは50分しっかりと取りました。最後に水流モデルを使って、電流、電圧、抵抗のイメージをつけました。

次の50分間では抵抗は邪魔者ではないということで、LEDと手回し発電機をつかって、LEDを壊してみる活動、その後抵抗をつけるとLEDが壊れなくなるという演示とショートについて説明をしました。その後実際に #可変抵抗#ボリューム )の仕組みについて考えさせてみました。

・回路を一人で考える時間 10分

・考えたことを順番に班の中で発表させる時間 3分

・見つけた事実をクラスで共有する時間 3分

・班で考える時間 15分

をとりました。回路を1人で考える時間10分は、教師としては煮詰まっている生徒に教えたいという気持ちがありますが、ぐっとこらえて、10分間生徒に考えさることにしました。その後、班で発表を順番にさせて、さらに生徒に深く考えさせ、班の中で発表資料を作らせて発表させました。

#iPadアプリ #miyagiTouch を使って発表させました。

時間がたっぷりあると思ったのですが、ちょうど50分をうまく使えて、一日目が終了となりました。やはり2コマはほしいなということがよくわかりました。

参加した生徒の感想

楽しかったです!!
可変抵抗のことがわかったので、前に作ったラジオを分解してもう一度構造を確認してみようと思いました!
AVラックのボリュームの仕組みがあのようになっていると知って面白かったです!他の部分も気になります…💭
どうなっているのかあまり考えずに使っていたボリュームの仕組みを知れて面白かったです。また、授業で扱った内容がこのように日常生活で活用できると知って、楽しかったです。
可変抵抗の中がどうなっているかを学ぶことができて、とても面白かった。
電気の範囲があまり得意ではないので、これを機に得意にしたいです!
ピカチュウ10万ボルトは接近戦!が個人的に好きです
ボリュームの仕組みを考えるのが楽しかった。2日目からも楽しみです。
紙に10Bの鉛筆を使って回線を書いたりした実験が新鮮で、面白かった。

2日目 50分×2 電圧の性質をブレッドボードで調べよう

2日目は電気回路とブレッドボードについて学習をしました。 #テスターの使い方 、各種素子、 #ブレッドボード について、生徒と学びました。

まずはテスターを使って、電池の電圧をはかったり、昨日つかった可変抵抗の抵抗値を図ったりしました。可変抵抗の抵抗値を実際にはかってみると、昨日実験をしたとおりAとCの端子につないでも抵抗が変化しないことなどがよくわかりました。

次に基本的な電池と豆電球の電気回路を組んでみて、回路記号を学習し、その後抵抗を配布、抵抗の抵抗値を読んだ後に、カラーコードの読み方について学習、実際に読んでみてから、その通りだったかをテスターではかって比較をしました。

次にブレッドボードの中身を予想しようということで、導通チェックをしてブレッドボードがどのように配線されているのかを確認し、抵抗やLEDを穴にさして回路を作ってみました。抵抗をなぜ入れるのか?についてもオームの法則を使って計算をして確認します。

最後に各素子での電圧のかかり方を調べてもらおうと思ったところで2日目は終わってしまいました。50分×2の授業ですが、集中しているとあっという間です。

生徒の感想

抵抗器のカラーコードの読み方を知れて良かったです!
知らなかったことをしっかり教えて頂けて大変勉強になりました!!!
明日も楽しみです!
抵抗を入れるか入れないかで結果が大きく変わると知ることができました。とても、興味深い実験でした。
ブレッドボードを使ってやった実験がとても楽しかった。
躊躇なくLEDを壊してしまったりしたのを見て、驚きというか、なんというか、、、(^^;)
実際に回路を作るのが楽しかった。普段の授業では使ったことのない道具や、自分でLEDが光るまで回路を組み立てるのが面白かった。
自分で回路を組むのが楽しかったです。
回路をうまくできて、LEDが光ったときとても嬉しかったです。光らないときもなぜ光らないのか考えるのも面白かったです

3日目 50分×2 プログラミングで電流制御をしてみよう

3日目は、昨日の積み残しであった直列接続や並列接続のときにはたらく電圧の性質について、予測をしてから実験をして確かめるという内容からはじめました。予測をしてみると、3個の抵抗の直列・並列接続の場合、それぞれの抵抗に1Vずつが均等にかかるという予想が多くありました。実際に実験をしてみると違った結果になり、生徒にとって学びになったようです。

その後に部屋を移動して、ロボットプログラミングを行いました。使ったロボットは #Sphero というボール型ロボットです。1日目と2日目は、可変抵抗やスイッチをつかった電流制御について学びましたが、人間がそばにいなければいけません。またSpheroをつかってはじめにラジコン体験をしますが、ラジコンに関しても同様です。

そこで前もってロボットに命令をしておくことが、プログラミングなのだということを教えて、体験しました。モーターの速さは電流の大小で決まります。そこで電流を流す時間や大きさをプログラムしてボール型ロボットを操ります。

行ったのは、Spheroを使って正方形などの図形を描くプログラム、ループをつかってプログラムを短くする体験、そこから正三角形、星型を描くようにプログラムを直してみるということを行いました。その後に、掛け算九九の2段を読み上げるプログラムから変数について学び、センサーを使って掛け算をSpheroを投げたタイミングで行う方法について考えました。最後にお掃除ロボットと同じプログラムをかいてみて、衝突センサーでうまく動くのか?について体験しました。

参加した生徒の感想

ロボットを使ったプログラミングが、とても楽しかった。
普段の授業ではできないようなことに沢山挑戦できて、とても楽しかったです!
3日間本当にありがとうございました!
学校のプログラミング講座はよくわからなくてあまり面白くなかったのですが、実際動くロボットをプログラミングするのは楽しかったです!
3日間ありがとうございました!
本も有効活用します!
元々スターウォーズが好きだったので 、BB-8があのようなプログラミングの仕組みで動かせると知ることができて、とても面白かったです!わたしも欲しいなって思いました。あと、3日間通してテスターはとても便利な物だなと思いました。
機械を動かすことが元々好きだな、と感じていて、今日が初日から楽しみでした。本当に貴重な経験でした。三日間ありがとうございました!

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