理　科　の　ペ　ー　ジ

　理科の授業をする上で、必要にせまられて作ったソフトウェア等をいくつか掲載し、自由にダウンロードできるようにしました。ここに掲載するソフトウェアのソースは公開しております。興味を持った方が、改変してより良い物、教えている生徒に合う物にしていくことを望んでいます。

2018年5月　高校理科講師　高木伸雄

＜共有結合学習ソフトウェア　Bond＞

　「Bond」は化学分野での共有結合を学ぶ初歩として作成したソフトウェアです。いくつかの原子を動かして結合させて分子を作ることにより、原子の価標や構造式を楽しく学ぶことができます。
　このソフトウェアは北海道岩見沢農業高等学校理科の同僚の協力により作成しました。

下記の「Bond」をクリックするとブラウザで実行できます。
「Bond」を実行

下記の「read me」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
　「read me」ファイルを表示

下記の「Bond関連」及び「実行ファイル」をクリックすると圧縮ファイル
（Bond_1_2.zip , EXE file.zip）がダウンロードされます。
この中にはブラウザでの実行ファイル、sourceファイル、read meファイル及び、
Windowsの実行ファイル等が入っています。解凍して使ってください。
「Bond関連」の圧縮ファイル（0.8MB）をダウンロード
 「実行ファイル」の圧縮ファイル（4.5MB）をダウンロード

＜理科教育におけるマイコンボード Arduino の活用例＞

　「Arduinoの活用例」は2016年夏の北海道高等学校理科研究会全道大会で発表した原稿に、その後の資料を追加してまとめたものです。Applicationやソースコード等を載せる場がなかったので、ここに掲載して自由にダウンロードし、誰でもが簡単に利用できるようにしました。Arduinoを理科教育で使うと測定範囲等が拡大し授業を行う上で様々な現象を視覚化し興味関心を高めることができると思います。

下記の「Arduino の活用」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「Arduino の活用例」ファイルを表示

下記の「data1」及び「data2」をクリックすると圧縮ファイル（Application data1.zip ,
Application data2.zip）がダウンロードされます。この中に、「Arduino の活用例」に
記載してある各種測定に必要な、ProcessingやArduinoのソフトウェア（スケッチ）
がすべて入っています。解凍して使ってください。
「data1」の圧縮ファイル（3.1MB）をダウンロード
 「data2」の圧縮ファイル（4.6MB）をダウンロード

＜重力加速度の測定（８種類の生徒実験）＞

　重力加速度を測定する方法はいくつかある。高校生が授業の中で行うことのできる方法を検討し、短時間ではあるが８種類の生徒実験を行った。実験の目的を次のようにした。
・生徒が重力加速度の測定実験を行う中で、積極的・能動的に討議し検討していく事を目指す。
・正確な数値を求めることよりも、方法の検討、誤差の原因等を検討することを主眼とする。
・重力が働く場での運動（落下運動、繰り返し行われる運動等）には重力加速度が関係している
　ことを理解し、それぞれの実験の原理を把握してから実験を行う。

下記の「重力加速度測定生徒実験プリント」をクリックすると別ウインドウでPDFファイル
が表示されます。2017年9月下旬から10月上旬に実施した授業で配布した実験プリント集です。
尚、実験項目㈰のプログラムは本HP内の「理科教育におけるマイコンボード Arduino の活用例」
の中に入っています。
「重力加速度測定生徒実験プリント」ファイルを表示

下記の「生徒実験結果まとめ・考察」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示
されます。この中には、実験データの統計処理結果、実験結果の評価・改善事項、生徒の班
内での検討事項が記載されています。
「生徒実験結果まとめ・考察」ファイルを表示

下記の「LEDの発光を使った重力加速度測定方法等」をクリックすると別ウインドウでPDF
ファイルが表示されます。
この中には、「LEDの発光を使った重力加速度測定方法」（生徒実験には入っていない）、
及び「高速連写撮影を使った重力加速度測定方法の詳細」について記載されています。
「LEDの発光を使った重力加速度測定方法等」ファイルを表示

下記の「重力加速度データ処理」（Excelファイル）をクリックすると、授業で使った、
測定値を入力すると自動計算してくれるExcelファイルがダウンロードされます。
「重力加速度データ処理」Excelファイルをダウンロード

＜デジタル百葉箱＞

　今は様々な測定素子が安価に手に入る。それらを使ってデジタル百葉箱を作った。授業で生徒に測定値を示して興味を持たすことができる。温度、湿度、気圧、放射線量の測定値及び24時間分のグラフ表示をPCで行っている。

下記の「デジタル百葉箱について」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「デジタル百葉箱について」ファイルを表示

下記の「sketch」をクリックすると圧縮ファイル（sketch.zip）がダウンロードされ
ます。この中に、ProcessingやArduinoのソフトウェア（スケッチ）がすべて入って
います。解凍して使ってください。
「sketch」の圧縮ファイル（12KB)をダウンロード

＜Weatherbit（ベータ）による圧力測定値の不具合対策＞

　micro:bitにweather:bitを接続し、機能ブロック「Weatherbit（ベータ）」を使って温度、圧力、気圧を測定することができる。半田付けがなく、プログラムもブロックを重ねるだけで簡単に作ることができる。しかし、ベータ版で測定すると圧力が異常値を示す。その対策として機能ブロック「BME280_I2C」を使う方法について記す。

下記の「Weatherbit（ベータ）による圧力測定値の不具合対策」をクリックすると
別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「Weatherbit（ベータ）による圧力測定値の不具合対策」ファイルを表示

＜同じ種類の松かさの渦の向きは一定か＞

　松が作る松かさには、きれいな渦が見られるものもある。一般に植物は例えばブドウの蔓のように、ある方向に巻いていく性質を持っているようである。岩見沢農業高校の大きな松の下から拾ってきたたくさんの松かさを使って巻き方について調べてみた。私の予想は「皆同じ向きの渦になっている」であった。

下記の「松かさの渦の向き」をクリックすると
別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「松かさの渦の向き」ファイルを表示

＜FFT_Analyzer＞

　音波等の学習に於いて、振動状態を視覚化するものとして、「波形の表示」以外に「周波数分布の表示」が考えられる。マイクロフォンから音を入力して、その周波数分布をリアルタイムに表示するプログラムをProcessingを使って作成したので紹介する。授業等で利用しやすいように作成した。詳しい使い方の説明も作成してある。

下記の「FFT_Analyzerの使い方と実験例」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「FFT_Analyzerの使い方と実験例」ファイルを表示

下記の「FFT_Analyzer_EXE」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。
この中に、実行ファイルが入っています。解凍して使ってください。
「FFT_Analyzer_EXE」の圧縮ファイル（800KB)をダウンロード

下記の「FFT_Analyzer_Sketch」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。
この中に、Processingのソフトウェア（スケッチ）が入っています。解凍して使ってください。
「FFT_Analyzer_Sketch」の圧縮ファイル（285KB)をダウンロード

＜HCl・NH3 分子の空気中及び真空中での拡散現象のシミュレーション及び実験＞

　透明パイプの両端に塩化水素とアンモニアを入れる。これらがパイプの中を拡散して行き、ある位置で塩化アンモニウムの白い煙ができる実験を生徒に見せた。このとき、分子の拡散原理を説明する分かりやすいシミュレーションソフトウエアがあれば良いと思い作成した。PCで簡単に見せることができるので利用価値がある。

下記の「シミュレーション及び実験について」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「シミュレーション及び実験について」ファイルを表示

下記の「program」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。
この中にProcessingのprogramが入っています。解凍して使ってください。
「program」の圧縮ファイル（420kB)をダウンロード

下記の「化合実験１」をクリックすると動画１（１気圧下での化合実験）が表示されます。
「化合実験１」を表示（「戻る」で元の画面に行く）

下記の「化合実験２」をクリックすると動画２（低気圧下での化合実験）が表示されます。
「化合実験２」を表示（「戻る」で元の画面に行く）

＜連続可変低周波発振器＞

　PCから低周波音を連続的にステレオ発振することによって、簡単に様々な物理実験を行うことができる。グラフ表示機能（合成波表示、表示時間間隔変更）もついているので、音とグラフ表示を同時に確認することができる。Microsoft Visual C# を使って開発した。オープンソースとして公開しているので自由に改変することが出来る。

下記の「連続可変低周波発振器について」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「連続可変低周波発振器について」ファイルを表示

下記の「oscillator_exe」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。
この中に、実行ファイルが入っています。解凍して使ってください。
「oscillator_exe」の圧縮ファイル（160KB)をダウンロード

下記の「source file」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。
この中に、プログラムのソースファイルが入っています。解凍して使ってください。
「source file」の圧縮ファイル（775KB)をダウンロード

下記の「oscillator_usage」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。
この中に、説明文、htmlファイル、DATAフォルダが入っています。解凍して使ってください。
「oscillator_usage」の圧縮ファイル（4.8MB)をダウンロード

下記の２つの圧縮ファイルをダウンロード・解凍してDATAフォルダに入れてください。
「PHOTO」フォルダの圧縮ファイル（2.9MB)をダウンロード
 「MOVIE」フォルダの圧縮ファイル（4.4MB)をダウンロード

＜コンデンサー充電時に移動した電子数の測定＞

　高等学校の授業でコンデンサーの原理を理解するために、２枚のアルミ箔でコンデンサーを作成し、乾電池による充放電をLEDで検出した。更に、電気の現象を電子の数の概念で考えると、イメージが膨らんで理解を助けると考え、移動した電子数の測定実験を行った。

下記の「コンデンサーの実験」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「コンデンサーの実験」ファイルを表示

＜ハンディ・オシロスコープによる２現象の同時測定＞

　ハンディ・オシロスコープは２現象を同時に表示可能なPC用のオシロスコープソフトウェアです。これと、USB オーディオインターフェイス（ BEHRINGER UCA202）のLine In を使って簡単に交流電源に対するRC 回路やRL 回路等の位相差や周波数依存性を見ることができます。

下記の「２現象の同時測定」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「２現象の同時測定」ファイルを表示

＜電気現象の可視化実験装置の作製＞

　高等学校の物理分野で扱う電気の現象をなるべく可視化したいと思い、いくつかの装置を作製した。装置は生徒が見て分かりやすいもの、また、簡単に作製できるものを主にした。＜大型箔検電器、フランクリンモーター、アルミ箔の平板コンデンサー、静電気チェッカー、「静電気運搬伝導球」（電気振り子）＞

下記の「電気現象の可視化実験装置」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「電気現象の可視化実験装置」ファイルを表示

＜micro:bit でPocket Geiger type5を使う＞

　教育用マイコンボードmicro:bitにPocket Geiger type5を接続して放射線量等のデータを得るプログラムとモニター画面及び接続装置を作った。ともに安価であり手軽に放射線について学習することができる。また長期間のデータをテキストファイルで出力しており、分析等に利用可能である。

下記の「micro:bit でPocket Geiger type5を使う」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「micro:bit でPocket Geiger type5を使う」ファイルを表示

下記の「radiation」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。
この中に、ソースファイル等が入っています。解凍して使ってください。
「radiation」の圧縮ファイル（28KB)をダウンロード

＜液晶画面やデジタルカメラが光の３原色ＲＧＢを使う理由の実習を通した理解＞

　リモートセンシングの授業を画像処理ソフトウェアRSPを使用し、生徒一人一台のPCを使って画像処理、各種表示、GRVI、NDVI等の計算を行った。これからの農業及び関連の仕事にこれらの基礎知識は必要である。授業の一環として光の３原色RGBについて説明と実習を行った。何故RGBを使うのか、どのように画面が作られているのか等を生徒は理解し興味を持った。その一端を画像を中心にして説明する。

下記の「RGB」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「RGB」ファイルを表示

下記の「RGB＿mix」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。
この中に、RGB混色ソフトが入っています。解凍して使ってください。
「RGB混色ソフト」の圧縮ファイル（4KB)をダウンロード

下記の「Text」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「Text」ファイルを表示

下記の「dataA」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。
この中に、実習１から６が入っています。解凍して使ってください。
「dataA」の圧縮ファイル（4.5MB)をダウンロード

下記の「dataB」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。
この中に、実習７、８が入っています。解凍して使ってください。
「dataB」の圧縮ファイル（3.6MB)をダウンロード

＜電子ライター放電時の移動電子数測定実験＞

　一般的に使われている電子ライターの内部には圧電素子が使われており、これに急激に力を加えると高電圧が発生し電気火花が飛ぶ。電子ライターはこの原理を使って燃焼ガスを発火させている。この放電時に移動する電子数の概数を求める実験を行った。

下記の「移動電子数測定実験」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「移動電子数測定実験」ファイルを表示

＜シダクロスズメバチとその寄生アブ＞

　2021年我が家の2カ所にシダクロスズメバチが巣を作った。働き蜂だけでなく女王蜂や雄蜂も確認することができた。あるとき巣の回りをうろついているシダクロスズメバチより一回り大きなアブが飛んでいることに気がつき、写真を撮って調べてみるとシダクロスズメバチ等に寄生するシロスジベッコウハナアブであることが分かった。このアブがシダクロスズメバチの巣に侵入を試みている動画を撮影することができたので掲載する。

下記の「シダクロスズメバチとその寄生アブ」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「シダクロスズメバチとその寄生アブ」ファイルを表示

＜VB6で作った幾つかのソフトウエア＞

　昔プログラミングの勉強も兼ねて授業や自分用に幾つかのプログラムを作った。今でも使用しているものもある。参考になれば良いと思い掲載する。フォルダ内にVB6で作った柱時計、多機能計算機、ストップウオッチ、RGB混色等が入っている。VB6のコードを新しいVBで読み込むと修正する箇所がたくさん出てくるので、ソースコードは掲載していない。　　

下記の「VB6Software」をクリックすると圧縮ファイルがダウンロードされます。解凍して使ってください。
「VB6Software」の圧縮ファイル（0.5MB)をダウンロード

＜昆虫撮影時における大きさ測定補助装置＞

　昆虫の写真を写して同定する時、昆虫の大きさをが分かると判別しやすい。撮影時に定規を近づけると昆虫が逃げるので、光のビームを使って基準点を写し込む装置を作製した。レーザーモジュール、ボタン電池、スイッチを小さく収めて箱に入れ、カメラの上にマジックテープでつけて着脱式にした。実用性がある。

下記の「測定補助装置」をクリックすると別ウインドウでPDFファイルが表示されます。
「測定補助装置」ファイルを表示

＜ホームページ「サイクリング、昆虫、理科、ギャラリーのページ」へ移動＞

　サイクリングで写した写真や身近な昆虫、理科関係、絵手紙・グラスアート・トールペイント（信枝）の紹介ページです。ここをクリックして下さい。

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