愛媛大学ジュニアドクター育成塾

第6テーマ「ロケットで宇宙を目指す」の事前学習課題について，まとめましょう。
このプログラムで学ぶことは，あなたの生活とかけはなれたムズカシイことではありません。なぜなら，スマートフォンや自動車で利用されているGPS機能，天気予報に用いている人工衛星をどうやって宇宙に持っていくかという話だからです。

今回は実際に実験をして考えました。

課題1　(有効回答数37)
1　できるだけ重いものを載せて，遠くまでものを運ぶためには，どのような設計が必要でしたか？ 

いくつかの回答は非常に細かく実験条件を制御してくれています。

• 機体は重さを軽くして、バランスよく尾翼をつけ、真っすぐ 飛ぶように、形を整える。輪ゴムの強度は、強いほうがよいが 強すぎると飛ばすときに不安定になるので、成功率を上げるために、強すぎないものにする。 ロケットを遠くに飛ばすためには、うまく放物線を描けるよう に発射台の角度を決めることが必要で、上に飛ばすには、発射 台を安定させることが重要である。 
• 筒を長くして安定して飛ぶようにしなければならない。また、荷物は後ろに乗せるより前に乗せたほうが安定した。そしてできるだけ輪ゴムの数を多くしたほうが良い。しかし輪ゴムが強すぎると機体が壊れやすいので3本ぐらいがちょうどよかった。
• ぼくのした工作実験では、ゴムが１重と２重場合で比較すると、ゴム２重の方がよく飛んだので、まずは強い動力が必要。 第２に、筒の重さを２５gに条件をそろえ、直径５．５センチ・長さ１１㎝のものと、直径９㎝・長さ4.5㎝のものとを飛ばして比較した。結果は、縦の長さが短くて、直径が大きいものの方がよく飛んだ。 比翼をつけたものとつけてないものは、飛距離は変わらなかった。つまり、形は太くて短い筒型が良い。 
• まず、重いものを乗せる場所はどこが一番良いのか実験をしました。上、真ん中、下にそれぞれおもりをつけて比べてみました。結果は真ん中が一番安定して遠くまで飛びました。私の推測では、例えば、セグウェイは前に体重をかけると前に倒れる（進む）し、後ろに体重をかけると後ろに倒れ（進む）ます。ですが、前後のどちらにも体重をかけずにいると安定します。ロケットも同じで真ん中に重心を置くと安定しました。

全員を紹介できないのは，残念ですが，かなり実験を繰り返して考えていますね。簡単に見える実験ですが，目標を決めて実験をすると，さまざまな工夫が必要になります。

今回も見える化エンジン(プラスアルファ・コンサルティング社)でテキスト・マイニングを行いました。全体のマッピングは以下の通りです。


図2　マッピング

全体の傾向としては，バランスに関する話題と輪ゴムに関する話題に分かれていることがわかります。単語のランキングからは，ゴムの話題が多いことがわかります。

表1　単語の出て来る回数ランキング



・小中学生の差は？
小中学生の違いはあるでしょうか？

表2　小学生の回答


表3　中学生の回答


小学生と中学生のもっとも大きな差は『バランス』に注目しているかどうかのようです。中学生では単語が出て来る回数1位のバランスが，小学生では20位以内にランクインしていません。

・男女の差は？
男女間には差があるでしょうか？

図2　男子


図3　女子

男女ともに左側のグループでバランス，右側のグループでゴムの強さを考えています。女子の数が少ないという点はありますが，男女の差はあまりないと予測できます。

2〜4　バランス，ゴムの強さ，ロケットの長さを変えて検討
・バランスを変えると，どうなる？

• 後ろに重心を置くと機体が回り安定した飛行が出来なかった。しかし前方に重心を置くときれいな放物線を描いて、安定して飛んだ。コントロールをよくするためには、前のほうに重心を置いたほうがいい。
• 同じように重さをつけてバランスをとったときコントロールへの影響は、とてもいいと思います。その理由は、重さにばらつきがないので思ったところに飛ぶのではないかと思ったからです。

・ゴムの強さを変えると，どうなる？

• ゴムの強さは、ゴムを重ねて強くした方が遠くまで飛んだ。 ゴムを引っ張る時に、伸ばす長さを図りながら飛ばしたが、トイレットペーパーの芯では、約6センチ以上は伸ばす必要があった。 紙が太い重さのある芯では、10センチ以上は必要。 コントロールそのものには、直接的な影響はなかった。 
• 重りをつけずに、輪ゴム1本のときと、輪ゴム2本のときを比較してみると、輪ゴム1本だったら、少し左にいったけれど、このロケットが飛ぶ普通の距離を飛びました。輪ゴム2本だったら、これも少し左にいったけれど、輪ゴム1本のときよりも1.5倍くらい飛びました。

・ロケットの長さを変えると，どうなる？

• まず、紙筒の長さは長いのと、短いのではどちらがよいのか実験しました。トイレットペーパーの芯をそのままの長さと半分にしたもので比べました。結果は半分の方がよくコントロールできました。私の推測では、芯が半分の方が空気抵抗が少なく済むので、よくコントロールができるのだとと思いました。
• 紙筒の長さを変えるとロケットのコントロールへの影響は、紙筒が長いほどコントロールが上手くとれると感じました。距離も伸びるのでとてもよかったです。

以上，何名かを代表して回答を紹介しました。紹介できなかった回答も含めて，実験内容を整理して，オリジナルな方法を検討できていました。

日本でのロケットの開発は宇宙航空研究開発機構(JAXA)を中心に行われています。来るべき宇宙時代に，みなさんならロケットを設計するでしょうか？

12月17日に，ジュニアドクター育成塾事業「科学イノベーション挑戦講座」第5テーマ「水素社会に必要な科学技術」の内容について，受講生がえひめこども科学新聞第4号を作成しました。

今回は未来の受講生(小学校2年生)からも新聞の画像が送られてきました。

個人情報を削除した新聞を以下に示します。
どの紙面が良かったかについて，投票を受け付けています。
どなたでも投票に参加できます。締め切り2018年1月20日(土)18:00

投票サイト
https://goo.gl/forms/74sbhKEz7TVTVaJ22
※投票は公平を期すために1端末1回までです。
※個人情報は収集していません。

以下の3つの観点で，どの紙面が良いかを投票してください。
1　伝わりやすい紙面
2　独創的な紙面
3　チームでの一体感がある紙面

1班　大活躍　省エネ目指す水素くん


2班　未来を担う水素社会


3班　USING THE 水素


4班　水素で変えろ　地球のMIRAI


5班　水素エネルギー　〜地球温暖化に歯止めを〜


6班　水素で解決地球温暖化


7班　未来のエネルギー　水素への期待


8班　水素エネルギーで明るい未来


図9　これからの水素社会
(9班は特別チームとして1名で作成しています)


図10　地球温暖化を防ぐ水素
(小学校2年生の未来の受講生が1人で作成しました)

以上です。どの新聞も2時間で作成した力作ぞろいですね。
せっかく読んでいただいたので，投票をお待ちしています。

特別回として，12月16日に広島県にある安田女子中学高等学校のSSH生徒研究発表会に伺って，中高生のみなさんの発表を聴講しました。

1　安田女子中学高等学校について
安田女子中学高等学校はスーパーサイエンスハイスクール(SSH)事業指定校として，平成24年度から5カ年の間，先進的な理数教育を推進されてきた，リケジョを養成する優れた学校です。昨年度から生徒研究発表会を公開してくださっているという話を伺いまして，今年度受講生9名(小学生5名，中学生4名)が発表会に参加しました。また，本学教育学研究科1年生西條くんと本学部4回生重川くん，富田くんの3名が中高生に研究成果の発表を行いました。

2　スーパーサイエンスハイスクール事業について
スーパーサイエンスハイスクール事業は，このジュニアドクター育成塾事業とおなじ，国立研究開発法人科学技術振興機構の支援事業です。本プログラムと同じように，先進的な理数教育，創造性・独創性を高める指導方法の開発を計画した中高一貫教育校や高等学校が，競争を勝ち抜いて指定されており，優れた指導法を持っています。

3　生徒研究発表会について
口頭発表54件，ポスター発表57件の合わせて101件の発表が，安田女子大学のキャンパスで実施されました。


図1　ポスター発表会場

発表内容は実に様々で，科学ばかりではなく，いろいろな分野を知ることができます。口頭発表とポスター発表は，同時に進んでいきますので，受講生はどれを見るのか，かなり悩んだ末に，一番興味があるテーマを見つけて聴講してきたようです。


図2　ポスター発表を聴講しました

発表を記録し，質問をして，研究への理解を深めていきました。

4　高等学校生徒の懇談について
発表会のあとに，安田女子中学高等学校のご厚意で，生徒さんたちと懇談する時間をいただきました。生徒さんひとりひとりから改めて研究について伺い，発表の場では聞けなかった詳しいお話や研究への想い，進め方などの先輩たちの話をたくさん伺うことができました。


図3　高校生と懇談中

受講生はみな熱心に研究について伺っていましたが，小学生はプラナリアに一番興味があったようです。プラナリアをどこで捕まえるのか，どうやって飼うのかなど，高校生は質問攻めにあっていました。


図4　プラナリアって不思議な生き物ですね

また，銀イオンの静菌性の研究についても話を伺うことができました。身近な問題を扱っているので，受講生は熱心に話を聞き，大変有意義な時間を過ごしました。


図5　お話を伺う受講生1


図6　お話を伺う受講生2


図7　お話を伺う受講生3


図8　お話を伺う受講生3

時間の関係で残念ながら午後の講演を聴講することはかないませんでしたが，小中学生には，直近の将来像として，中高生が研究をすすめる際に，どんな工夫をしているのか，また研究テーマをどんなふうに見つけるのかを知るための良い機会になりました。

貴重な機会を与えていただきました，安田女子中学高等学校様に，この場を借りて深く感謝いたします。安田女子中学高等学校様のSSH生徒研究発表会のサイトを以下に示します。

http://www.yasuda-u.ac.jp/jh/event/1711.html