PAOFITS 教材を用いた中学生の天文学習の試み―校内土曜講座における宇宙学習―同志社香里中学・高等学校

本田輝政

１．はじめに現指導要領となり，削減された理科の時間の中で筆者の学校では，地学分野を行う学年を中学 1 年の２．５時間と高校２年での理科総合Ｂを地学担当者が行うこととなった。本
来なら中学３年で天文分野を扱うこととなっているが，１年で扱うこととなった。生徒の中には学校での最後の天文学習となる生徒もいる。したがって，限られた時間の中でいかに宇宙に興味を持てるような子供を育て，さらに自分で宇宙の勉強ができる力を備えた子供となるようなカリキュラムに取り組む努力をしなくてはならない。
最近，理科嫌いの子供たちが増加しているといわれている。確かに筆者が毎年最初の授業で行っている理科に関する質問を行っているが，年々理科嫌いが多くなっていることがわかる。理科嫌いをつくりだしている原因の一つが，授業時間の減少や学級崩壊などから観察や実験・実習の時間が小・中学校で少なくなっていることにあるとも言われている。
もともと子供たちは，未知のものにあこがれをもったり，知りたがるものである。子供たちは本当に理科嫌いなのだろうか。確かに教科としての理科を嫌う子供たちは多い。しかし，惑星，銀河，宇宙のこと人体の秘密，化石が語る地球の歴史，物質の変化などなどのことを聞くと子供たちは目を輝かして次々に質問を投げかけてきます。本当は彼らは理科嫌いではないのかも知れない。
今回，筆者は校内の土曜講座を受け持つ機会が与えられたので，Paofits WG が開発した教材を中学生に取り組んでもらった。当初の予想以上に彼らは生き生きとパソコンを使って実習をこなしているので，まだ２回の講座を残しているが，ここに途中経過を報告する。

２．土曜講座について
週五日制にともない学校の平常授業のない土曜日を利用して行われる講座である。この講座は生徒の興味や関心と教師の特技や趣味などに基づいて，
１．もっといろんなことを学びたい
２．将来の進路を考えたときに，同志社大学・女子大学ではなく他大学で学びたい。
３．英語検定などの資格を取得したい。
４．大学の授業を受けてみたい。などのいろいろな要望にできるだけ応えられるように，企画されたものである。

土曜講座の種類は◇Advance 講座，◇Step up 講座，◇高大連携講座，◇資格取得講座，◇教養・文化講座の５つからなる。
◇Advance 講座は高校３年生対象に国公立大学への進学を目指すレベルの講座である。
◇Step up 講座は高校生全学年を対象とした学力アップをはかりたい人のための講座である。
◇高大連携講座は高校生対象に同志社大学・同志社女子大の講義が受けられる講座である。
◇資格取得講座は中学生・高校生対象に英検などの各種検定試験の前に，合格を目指す演習を行う。
◇教養・文化講座は中学生・高校生を対象に授業を離れて自分の興味・関心に基づいた講座が受けられる。
内容はさまざまでたとえば化学の教師は「危険物取扱者試験」，美術の教師はその専門の「日本画講座」，その他語学では「スペイン語」，「フランス語」，「ハングル」や「中国語」などがあり，高大連携では「大学８学部準備講座」などが実施されている。
理科関係の講座としては，中学生対象とした「おもしろ科学実験」，「おもしろ地学実習」，「宇宙の誕生を調べよう」などの講座がある。
「宇宙の誕生を調べよう」は，土曜講座の担当者から頼まれ，締め切り直前に講座の案内文を書いたために題名が大きすぎて後悔している。講座の対象も高校生を主に中学生も参加できるものとして提出したが，中学生のみの対象となって発表されてしまった。その結果，受講生の学年は，中学１年生が２２名，２年生が１名，３年生が２名となった。案
内文の内容を変えることができないので，説明を易しくしながら高校生対象の Paofits の教材を行うことにした。低学年の子供ほど宇宙に対する関心が高いのであろう。

３．講座での進め方
最初に５回の講座でやることを簡単に説明した。一応，Paofits 教材の中の距離はしごシリーズを近距離から順に５回に分けて行うことを示した。ただ，時間的におそらくすべてをやることは無理であるから，生徒の興味と理解度を測りながら変更していくことも断っておく必要があった。
１回目の講座では，簡単な宇宙のお話と５回の講座で用意している教材の紹介を行った。
１回

１０月２０日（土）「散開星団Ｍ３８（ＮＧＣ１９１２）のＨＲ図を作ろう」

２回

１１月１０日（土）「球状星団ＮＧＣ３６２の年齢を求めよう」

３回

１１月１７日（土）「系外銀河Ｍ１００までの距離を求めてみよう」

４回

１月２６日（土）「遠方の銀河のスペクトルを調べハッブル則を求めよう」

５回

２月２日（土）「超新星 SN2003du(UGC 9391 銀河)の距離を求めよう」

使用するソフトは「マカリ」と「エクセル」である。

パソコンを使った授業ができる教室は，地学講義室を改造した「コンピューター教室」と新しく建設された建物にできた「情報教室」の２つの教室がある。「コンピューター教室」はデスクトップ型のパソコンが５０台あり，「情報教室」はノートパソコンが５０台が用意されている。いずれもＬＡＮ接続でＩＤ番号とパスワードを入れないとWindows2000 が立ち上がらないように設定されている。生徒が作業したデータは，自分のサーバーの中にある個人のフォルダに安全に保存することができる。今回は「コンピューター教室」を主に使用した。
最初の講座でもっとも恐れたのは，サーバーでのセキュリティでの問題である。前もって管理者と打ち合わせ済みではあったが，土曜日には管理者が出勤していないのでトラブルが起こったらお手上げである。やはり，恐れたことが起こった。まず，前日準備したときに「マカリ」のバージョンをアップするために再インストールをしたのが失敗であった。
生徒たちは権限がないと言うことで立ち上げられなかったので，「マカリ」のサイトから直接ダウンロードし，インストールするところから始めた。そのため，時間がかかってしまい作業に入ったところで時間が来てしまい２回目まで作業がずれ込んでしまった。

図１

生徒の測定中の風景

４．生徒の実践の結果「マカリ」の使い方については，１年生もすでに太陽黒点から太陽の自転の周期を求める実習と月のクレーターの大きさを求める自習を行いすでに「マカリ」を使っているため，新たな説明の必要はなかった。その日の実習内容と作業の進め方を説明し，一斉に作業を始めることができた。ただ，開始までにマカリのインストールとエクセルのマクロが使えるように設定を変える作業などもあり，作業を始めたところで６０分の講座が終了した。
多くの受講生は２時間目の「おもしろ地学実習」も申し込んでいるので時間通りに終わらざるを得なかったので，作業を２回目まで持ち越すこととなった。これも当初から予想してはいたことではあった。
３回目は１・２回の散開星団の測定と３回目の球状星団のＣＲ図は似通った作業である
ので散開星団の測定が終わった後，続けて球状星団の測定も行った。
測定後，プログラム通り測定結果は，マクロを使ったエクセルで計算し，グラフ機能まで自動的に求めることができるので，数学の基礎を習っていない中学１年生でもここまでの作業が可能である。生徒にはこのような計算をパソコンがしているのだよとおおまかな説明したので，ほぼここまでの流れは納得はできていると考えている。
できたグラフを各自プリントして３回目の講座は修了した。

図２ 生徒の作品１(散開星団 NGC1912)

図３ 生徒の作品２(散開星団 NGC1912)

図４ 生徒の作品３(球状星団 NGC362)

図５ 生徒の作品４(球状星団 NGC362)

５．生徒の感想
この講座は午前８時３０分から９時３０分までの１時間行っている。嬉しいことに毎回３０分前から生徒は教室の前で待っているので，出来るだけ早く教室を開けるようにしている。そしてパソコンの前で電源を入れる許可が出るのを待ちかまえている。日頃の授業では考えられないことである。
生徒たちの反応を知るために簡単なアンケートを集めました。あわててつくったもので二学期の終業式が終わってから補習や部活に来ている生徒を捕まえて参加者のうちの半数程度のアンケートを集計した。
今回のアンケート用紙は次の質問を行いました。
土曜講座「宇宙の誕生を調べてみよう」アンケート用紙（Ｎｏ １）

１．この講座に参加してみようと思った理由をお聞かせ下さい。（順位をつけていくつでも解答可）
１．理科が大好きであるから。
２．理科の実験や作業が大好きであるから。
３．コンピューターを使うのに興味があるから。
４．友達に誘われたから。
５．親に勧められたから。
６．時間が空いていたから。
２．これまで３回の講座を受講していかがでしたか。１つ答えなさい。
１．興味がさらにわいた。
２．とても面白かった。
３．まあまあ面白かった。
４．面白くなかった。
５．全く興味が持てなかった。
３．作業をして内容がどうでしたか。１つ答えなさい。
１．とても難しく理解が全く出来なかった。
２．ちょっと難しかったが理解は出来た。
３．まあまあ作業は簡単にでき，そう難しいことはなかった。
４．作業はとても簡単で内容もよく理解できた。
４．講義の時間について。１つ答えなさい。
１．十分な時間である。
２．少し足りなかった。
３．もっと時間があった方がよい。
５．講義への希望があればお書き下さい。

６．結論と今後の課題
講座がはじまる３０分前から多くの生徒が，コンピューター教室の前で待ってくれるという嬉しい状態である。アンケートの結果はまだ，半数の生徒ではあるが，この講座の雰囲気をよく伝えている。
１．参加の理由では，理科が好き・実験などが好き・コンピューターに興味があるなど関心がある生徒が６４％をしめているのは当然であろう。
「親に勧められて」も１８％あり，家でゴロゴロされるのがかなわないから半ば親から強制された生徒もいるようで，この子らは最初は意欲に欠けていたが，やり始めたら夢中に作業をしていた。
２．３回の講座での興味の度合いは，「興味がわいた」「面白かった」「まあまあ面白かった」で７０％の生徒であることは，朝早くからはじまるのを待っている生徒が半数いることからも伺える。
３．もっとも心配した生徒の理解の度合いは，８０％の生徒が理解はできたと答え，全く理解できなかった生徒は２０％であった。理解できなかったと答えた生徒はすべて親に勧められて参加している生徒である。
４．講座の時間はほとんどが時間が足りなかったと答えている。できれば９０分でやった方がよかったと考える。

高校生以上を対象とした教材であるが，宇宙をはじめとする自然科学に興味をもっている子供たちは，年長者よりもかえって集中して取り組むことができ，理解も早いようである。７～８年前まではこのような子供たちがもっと沢山いたような気がしてならない。
このあと，１月と２月に１回ずつの２回講座があるが，生徒の理解度と時間の関係で当初の予定を変え，ハッブル則の実習のみを２回で行うことに変更する。１回目はスペクトルについて少し時間をかけ，簡易分光器をつくり実際にスペクトルを自分の目で見てからパソコンでの作業に入ろうと考えている。
この講座を楽しみにしている生徒がいることを励みに，残り２回の講座の準備に取り組んでいる。