高校物理における天文研究データの教材利用－37－

高校物理における天文研究データの教材利用－ブラックホールの質量導出教材を事例として－
三好

篠原秀雄（埼玉県立草加東高校）、縣 秀彦（国立天文台）、
真（国立天文台）、松本直記（慶應義塾高校／国立天文台）

Development and Implementation of Teaching Materials for High School Physics
Based on Astronomical Research Data
- Deriving the Mass of a Black Hole and a Change in the Students’ Study Goals Hideo Shinohara (Soka-Higashi Senior High School),
Hidehiko Agata (National Astronomical Observatory of Japan),
Makoto Miyoshi (National Astronomical Observatory of Japan),
Naoki Matsumoto (Keio Senior High School / National Astronomical Observatory of Japan)
概要

銀河中心の巨大質量ブラックホールの存在を観測的に示唆する論文のデータを教材化し、物理 IIにおける円運動や万有引力の法則の授業の中で実施した。生徒は授業で学んだ知識を使い、論文における研究者の議論と同じ道筋をたどって中心天体の質量を求める。物理の題材として天文分野は生徒の関心が高く、学習への動機付けに有効であると思われる。この演習を通して、自分たちが学んでいる物理がどのように実際の研究で利用されているかを知ることと、具体的な研究データを用いることによって生徒の学習満足度を高めることが示唆された。このように天文学の論文から取り出した研究データを高校物理の教材として活用することは、学習動機を高める可能性がある。
Abstract
We have developed teaching materials based on the data from an article whichsuggested the existence of a super massive black hole in the center of the galaxy
through observations. Students, using the knowledge they have gained in classes, will
follow the same line of reasoning as the researcher in the article to attain the mass ofthe central object. Using physics on a high school level, teaching materials based on
authentic resources drawn from an astronomy article in this way can change thestudents’ view of learning. These results suggest that it is possible to improvestudents’ motivation to learn physics through the use of these teaching resources.
(Received: 10 July 2014, Accepted: 15 November 2014)

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

－38－■ 論文 ■1. はじめに対象の学習であれば、能動的に楽しく取り組

1.1

めるだろうが、興味も無いのに必要に駆られ研究の動機と意義

高校の物理の授業、特に演習においては、ての学習は砂を噛むような修行に他ならない。

生徒は整えられた理想的な条件の下で公式を筆者の縣（2003）は、学習に実際の研究で用使って解答を得るという活動がほとんどで、い ら れ る よ う な 真 正 資 源 （ authentic

物理を単に演習問題を解くためのものとしてresources）を効果的に導入することで、児捉えがちである。しかし、自然科学としての童・生徒の関心・意欲を高められると指摘し物理学は本来自然を深く理解するためのツーた[3]。真正資源とは、大学や研究機関が有すルである。高校で物理を学ぶ際には、物理そる最新情報、知的財産、および研究資源を指のものを学ぶだけでなく、物理の理解が新たす。

な知見を生み出すことを生徒は知っておくべきであろう。

そこで、実習に用いる真正資源として天文学の研究論文に載っている観測によって得らそれでは、生徒は理科における実習や実験れた基本的なデータ（論文の議論の基礎となをどう捉えているのだろうか。一山ら（2003）

るデータ、以下「研究データ」と表記する）の大規模なアンケート調査によると、自然やを取り出して、その論文中で研究者が実際に科学に対する興味関心の高さ、および理科が展開している議論をたどりながら生徒自身が好きという児童・生徒の割合は小学校の時点問題を解いていくという教材を作成し、実際ではかなり高いものの、中学校、高校と課程に授業の中で使ってみることにした。これにが進むにつれ減少していく。それに対応する

よって自分たちが学んでいる物理が、実際にように「観察や実験を多くしたい」「不思議な研究の場でも自然を探究し理解するために使ことを見せてほしい」という児童・生徒の割われていることが実感でき、物理学への興味合は減少し、逆に「教科書をわかりやすく説が高められると考えた。

明してほしい」という割合は増加する[1]。こまた天文分野を選んだのは、貫井ら（1976）のことから、高校生段階における理科の学習[4]，鈴木（1992）[5]，高橋ら（2003）[6]な

は、知的好奇心から動議付けされたものでは

どのアンケート調査にあるように、天文分野なく、試験や受験のために「やらなくてはなの学習は年代、性別を問わず興味度が高いこらない」ものとして行われていると読み取れとや、筆者（篠原）が高校で物理を教えている。実験や実習も、科学に対する興味が低いて、万有引力など天文学に関連する分野に生状態では科学の面白さを体験するものではな徒が強い興味を示すことを感じていたからでく、学習内容理解のための作業と捉えられてある。このことは授業内のアンケートでも直いる可能性が高い。科学・理科に対する興味接調査をした。

関心の低下、いわゆる「理科離れ」は国際的な学力調査（TIMSS）でも指摘されており、

1.2

原論文の概要と意義

2011 年の報告によれば、小 4 で「理科の勉強本研究で利用したのは、りょうけん座の銀が 楽 し い 」 と答 え た の は 調 査 国 中 ト ッ プ の河 NGC4258（= M106、図 1）中心の巨大質90％だったのに対し、中 2 段階では 63％に量ブラックホールの存在を観測的に示唆するまで減少している（なお、いわゆる「ゆとり論文である[7]。この Miyoshi ら（1995）の教育」が進行しつつあった時期よりは小中と論文の概要と意義を以下にまとめる。

もポイントは改善している）[2]。興味がある

野辺山の 45m 電波望遠鏡によって、

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

高校物理における天文研究データの教材利用－39－

観測例としては銀河系中心の Sgr A*しかな
い。今回の原論文は、教材として高校物理の範囲内で展開可能であり、教育的な点においても、非常に大きな意義をもっている。
この論文中のデータを利用して、円運動や万有引力の法則を使って中心天体の質量を求める教材を作成し、実際に授業を行った。授業の前後で生徒にアンケート調査を実施し、天文分野に対する生徒の興味・関心や、論文からの研究データを使って演習をすることに
図1

NGC4258(M106)（国立天文台提供）

ついての評価などを調べた。
本報告では、作成した教材の内容や生徒のNGC4258 の銀河中心核から秒速 900km の高天文分野への関心、研究データを素材として速水メーザーが発見された。一般に水メーザ演習問題を解くことに対する生徒からの評価

ーとは星間ガス分子雲に含まれる水分子から等を考察し、天文学の研究データを物理の授放射される強力で波長幅の狭い電波である。

業で使うことの意義について提案する。

Miyoshi らは、NGC4258 の高速水メーザーは中心核大質量ブラックホールと関連するの2. 研究の方法ではないかと考え、その空間構造を明らかに2.1研究の概要するため VLBI（超長基線電波干渉法）によ恒星進化の最期の姿として形成されるブラって、高空間分解能観測を行った。その結果、

ックホールは、質量がだいたい太陽の数倍程

NGC4258 の水メーザーは、銀河中心の大質度となる。これとは別に、活動的な中心核を量天体の周りにある高速回転ガス円盤からのもつ銀河の場合、その中心に巨大質量ブラッ電波であることがわかった。ガス円盤はケプクホールをもっていることが、観測的に強くラーの法則に従って回転していることが考え示唆されるようになってきた。例えば、我々られ、内側ほど速く回っている。その運動かの銀河系の中心にある巨大質量ブラックホー

ら中心にある天体の質量が太陽質量の 3700ルの質量はその周りを回る恒星の運動から推万倍と計算された。ガス円盤は半径 1 光年程定され[8]、水メーザーを用いた手法では太陽度なので、その中に太陽の 3700 万倍の質量質量の数千万倍以上のものも発見されているが詰まっていることになる。通常の星団では[7, 9, 10]。

この高密度を説明できないため、中心に巨大銀河の中心天体をリング状に取り囲み回転質量ブラックホールがあることが強く示唆さするガス雲が発する電波（水メーザー）のドれ、ブラックホール存在の強力な観測的証拠

ップラー効果からガス雲の回転速度がわかる。といえる。

また、遠く離れた複数の電波望遠鏡を組み合解析で用いられたケプラーの法則は高校物わせて使う VLBI の観測からは、そのガス雲理で学習する。巨大質量ブラックホールと考の位置が精度よく決められ、回転半径がわかえられる天体の質量がケプラー則を用いて正る。これにより、ガス雲を引きつけて振りま確に測られた例としては、NGC4258 の観測わしている銀河中心の天体の質量を求めるこが世界で初めてであり、また現時点でも他のとができる（図 2）。

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

－40－■ 論文 ■

私たちの銀河系から 2300 万光年の距離にる天体の質量を求め、論文の結論と自分たちある NGC4258（M106）銀河に対してこのよの計算結果を比較・検討する。この活動を通うな観測がなされた結果、その中心に太陽のして、高校で学ぶ物理の知識が研究の最前線3700 万倍もの大質量が存在することが明らで自然探求の手段として使われているというかになった。その正体は巨大質量ブラックホことを学ばせようと考えた。

ールであると考えられている[9, 10]。この研本教材についての評価のために、授業の前究の最終段階で中心天体の質量を求めるのに後で生徒にアンケート調査を実施した。授業使われているのは、高校物理で学習する円運

前には物理へのイメージや天文学への興味を動と万有引力の法則の知識であり、その計算調べ、授業後には今回の授業に対する評価を過程は、高校生でも十分に理解できるものでさせるとともに再び物理へのイメージを問い、ある。

授業の前後での傾向の変化を調べた。これによって、天文分野に対して生徒は本当に高い関心を示すのか、また演習の中で実際の研究データを使うことが、物理を自然理解のためのツールであると生徒が実感することにつながるか、といった点を調べた。
2.2

教材の内容

本研究の教材は、物理Ⅱ[11]における円運動や万有引力の学習の後で実施する発展的内容として位置づけられる。
図 2 銀河中心の天体の質量を求める原理

教材の構成と展開は表 1 のとおりである。
この内容を 2 コマ（1 コマ 65 分授業）で実施

そこで、この論文からその議論の根拠となできるようにまとめた。

るデータ（グラフ）を抜き出して、それを取まず、万有引力の位置エネルギーや脱出速り入れた演習プリントを作成し、研究者がた度について、簡単な演習を含めながら復習すどった議論の道筋を高校生にも体験させようる。その延長で天体の脱出速度が光の速度にと考えた。実際には演習部分だけでは生徒の達した天体としてのブラックホールを考える。

知識が不足しているので、それを補うための続いてブラックホールのような極限的な天体説明（たとえば恒星の一生など）や復習の内がどのようにして生まれうるのか、というこ容を入れた講義プリントを作成し、演習の前とを知るために、恒星の一生について講義すに必要な知識を与えることとした。生徒は書る。また、恒星の最期としてのブラックホーき込み式のプリント（資料として文末に掲載）

ルだけでなく銀河中心に巨大質量ブラックホを使って学習を進め、授業者（筆者：篠原）ールが存在していることがわかってきたといはパワーポイントのスライドを主に使用しなうことも説明しておく。ここまでがだいたいがら授業を進めた。

1 時間目の内容となる。

生徒は、観測で得られたグラフからデータこれを踏まえて、2 時間目では実際に論文を読み取り、その値と物理の授業で学んだ知から取り出したグラフからデータを読み取り、識を組み合わせて NGC4258 銀河の中心にあ銀河中心にある天体の質量を計算する演習を

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

高校物理における天文研究データの教材利用－41－行う。そしてまとめとして、論文の結論と自分たちの計算結果を比較・検討してみる。
表1

教材の構成と授業の展開＜1 時間目＞
1 【講義】万有引力の位置エネルギーと脱出速度
2 【演習】地球表面からの脱出速度を求める
3 【講義】地球と同じ質量のブラックホールの大きさを考える
4 【演習】地球と同じ質量の天体がブラックホールになる条件を考える
5 【講義】恒星の一生とブラックホールがつくられる過程の説明＜2 時間目＞
6 【講義】ブラックホールを観測する方法についての説明
7 【演習】NGC4258 の 観 測 デ ー タ か ら 中 心 天
体の質量を求める
8 【講義】まとめ図3

演習で使うグラフは、電波望遠鏡（VLBI）によって NGC4258 の中心部の分子ガス雲を観測して得られたものであり、ガス雲の回転速度が中心からの距離に対してプロットされている（図 3）。
このグラフからガスの回転速度とその点の中心からの距離を読み取り、円運動の運動方程式を用いて中心天体の質量を求める（図 4）。
この式を見るとわかるように、計算自体の難易度は、実はそれほど高くない。この演習の目的は、複雑な計算をすることにあるのではなく、自然理解のツールとしての物理の意義を知ってもらうということなので、この内容で十分であると考える。

論文[8]より抜き出したNGC4258中心近傍のガス雲の回転速度と中心からの距離の関係を示すグラフ
縦 軸が 回転 速度 で横 軸が 距離（ 中央 が銀河 中心）。中心をはさんで両側の速度が逆になっていることが、ガス雲が回転運動をしていることを示している。ガス雲のディスクは地球から見て ほぼ 真横 を向 いて おり 読み取 った 速度が そのまま回転速度と考えて差し支えない。つまり、
左 端と 右端 の曲 線部 では それぞ れガ ス雲の ケ
プ ラー運 動 の速 度を すべ て視線 速度 として 見える部分になる。
グラフの最大の点で、回転速度と中心から最も内 側に 位置 する ガス 雲ま での距 離を 読み取 らせた。

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

－42－

■ 論

文 ■

どうか。
(2) 研究データを使うことについて、生徒はどう評価するか。また、この実践をとおして、物理が自然理解のツールであることを感じてもらえるか。
(1)については、授業前に高校理科 4 科目の教科書の目次に掲載される大項目を選択肢として用意し、単純に興味のある分野を自由選択させた。また、授業後には天文分野の素材を用いた物理の授業について、5 段階で評
図4

円運動の運動方程式から中心天体の質量を求める計算の説明部分（講義プリントより）価させた。
(2)については、物理に対するイメージとして「受験のために必要なもの」か「自然を理解するために必要なもの」かを択一で選ば

2.3

本教材による授業の実施についてせ、授業の前と後でその傾向に変化が出るか本教材を使った授業を、S 県立 W 高等学校どうかを調べた。ここで、「受験のために必要の第 3 学年、物理Ⅱの 2 講座、計 47 名（男なもの」とは自己の興味に関係なく受験とい子 39 名、女子 8 名）に対して実施した。実

う外的要因によって行う学習を意味し、「 自然施校は生徒の約 9 割が大学に進学する進学校を理解するために必要なもの」は自然の探求であり、対象の生徒全員が四年制大学への進のために必要な学習と捉えて、科学への興味学を希望し、更にその多数が理工系への進学が高まった状態を意味していると考えた。物を希望している。つまり、物理を用いて受験理を用いた受験をする生徒なので、当然ながをする理系の高校生を対象に授業を実践した。 ら受験のための学習の一環と捉えがちである
授業は、2009 年 8 月 31 日から 9 月 3 日まと予想されるが、前後の変化を明瞭に捉えるでの計 4 日間、2 講座それぞれ 2 コマずつ合ため、ここではあえて二つの選択肢から択一計 4 コマを実施した。

で選ばせた。

前述したように、本教材の内容は 2 コマでまた、授業前には物理の演習に対して望ん完結するように構成したが、1 コマ 65 分（1でいることを回答させ、授業後には研究デー

コマ 1.3 単位）を前提にまとめたため、他のタを利用した演習に対しての評価を 5 段階で多くの高校がとっている 1 コマ 50 分授業の評価させた。実際のアンケートの質問内容は、場合には、3 コマ分が必要になるだろう。

次節でその結果とともに示す。

2.4

3. 結果と考察

目的達成の評価手段

本実践による授業の前後でアンケートを実施し、生徒の評価を得ることにした。
アンケートで調べたいと考えたのは、主に3.1

物理の授業における天文素材の有効性について生徒が理科のどの分野に興味をもっている次の 2 点である。

かを調べるため、次の質問を授業前のアンケ(1) 生徒は高校理科のどの分野に興味持ってートで実施した。その質問と集計結果を表 2いるか。また、天文分野への興味・関心はに示す。

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

高校物理における天文研究データの教材利用－43－

物理選択者へのアンケートであるから、物価につながったと考えられる。このことは、理分野への興味が高いのは当然であるが、そ「天文分野の素材は物理の教材として有効での物理分野を抑えて天文分野がトップに立っある」ことを示しているのではないだろうか。

た。生徒が天文分野への高い興味もっていることがわかる。

表 3

天文素材を物理の教材としたことについての評価（授業後のアンケート調査より）
表2

理科の各分野に対する興味の傾向（授業前のアンケート調査より）＜質問＞
今回の授業・演習の中心に置いたのは，実＜質問＞

際の天文学の研究論文から抜き出した内容で次の項目の中で興味があるもの、あるいは好きした。天文学の素材であったことについて，なものは？（複数回答可）

意見を聞かせてください。

a)運動とエネルギーe)原子と原子核

原子

種類と性質
平衡c)電気d)物質と＜選択肢と集計結果＞

f)物質の構成g)物質のaとてもよかった

30 人b

まあよかった13 人c

どちらともいえない

1人r)地球の内dあまりよくなかった

0人u)宇宙の構成e

とてもよくなかった

1人h)物質の変化 i)物質の構造と化学j) 生 活 と 物 質m) 生 殖 と 発 生s)地球の歴史＜集計結果＞k) 生 命 と 物 質n) 遺 伝p)環境と植物の反応部b)波動l) 細 胞o) 環 境 と 動 物 の 反 応q)地球の概観t)大気と海洋（回答人数：45 名，以下同じ）

1位「宇宙の構成」

26 人

2位「運動とエネルギー」

22 人

3位

「電気」

13 人

授業後には、天文素材を教材として利用し※自由記述欄の意見から・選択肢 a, b の欄より：
宇宙・天文に興味があるのでよかった(多数)／教科書よりリアルだった／授業でやらない内容
でよかった／将来やることがわかった
・選択肢 c, d, e の欄より：わからなかった／難しかったたことについての評価をさせた。その質問と集計結果を表 3 に示す。やはり天文の素材を使ったことへの生徒の評価は非常に高い。
前述の通り、天文分野への関心、興味は高3.2

研究データを用いた演習の有効性についてい。殊にブラックホールについてはその傾向

ここでは、2 種類の質問を用意した。ひとが顕著である。加藤ら(2004)の大学 1 年生を

つは、生徒が物理を受験のために必要なもの対象にした調査で示されるようにブラックホととらえるか、それとも自然理解のツールとールは、文系理系問わず、様々な科学用語のとらえるかを問うもので、本授業の前後で調中でもトップクラスの認知率や興味の高さがべて比較した。質問と集計結果を表 4、図 5

報告されている[12]。に示す。

対象が物理選択者に限定された中での調査

本研究の対象生徒は理系の受験生であるこではあるが、多くの生徒も同様にもともと宇とから、物理を「受験のために必要なもの」宙や天文、ブラックホールに興味が高いと考とする回答が絶対数として多いのは当然であえられる。本研究の授業で、その素材を使っろう。しかしながら本授業の前後で「自然理て学習できたという事が、生徒からの高い評
天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

－44－

■ 論

文 ■

解のため」と答えた生徒が 32.6％から 44.2％の生徒には自然科学の探究は望まれていない。に上昇した。本授業を通じて、物理に対するつまり、多くの生徒にとって入試という外的学習感が大きく変化したとは言えないが、わ要因が学習動機であり、自然科学の興味といずかながらも受験の先にある科学のおもしろった内的要因から学習が行われていないことさを垣間見てくれたのではないだろうか。

を示している。

表4

表 5

物理に対するイメージの変化

物理演習に望むこと，演習で研究デー（授業前後のアンケートを比較）

タを使う事への評価（授業前後のアンケー＜質問＞ト調査より）

物理に対してあなたが持っているイメージはどのようなものですか？

A か B のどちらかを選んでください。
⇔▼物理演習に望むこと＜質問＞
あなたが物理の授業で問題演習に望むことはA 受験のために必要なもの何ですか？（複数回答可）

B 自然を理解するために必要なもの＜選択肢と集計結果＞＜集計結果＞

知識や理解をかためる基本的な演習

28 人

授業前

授業後

入試で出題される応用的な演習

30 人

A 受験のために必要

29 人

24 人

研究データを利用した現実的な演習

9人

B 自然理解のために必要

14 人

19 人

▼演習で研究データを使った事への評価

選択肢

＜質問＞
今回の授業・演習の中心に置いたのは、実際

人数

物理は何のため
30の天文学の研究論文から抜き出した内容でし25

た。研究論文の観測データを利用したことに20ついて、意見を聞かせてください。

15＜選択肢と集計結果＞

1050

授業前

受験のため

図5

授業後

自然理解のため物理に対するイメージの変化ここの項目におけるもうひとつの質問は、授業前に物理の演習に対して望むことを問い、授業後には研究データを使った本演習への評価を求めるものであった。その質問と集計結果を表 5 に示す。授業前アンケートでは、生徒が物理演習に望むものは圧倒的に「知識理解増進」「入試問題の演習」である（図 6）。
複数回答可の中で「研究データの利用」と回a とてもよかった

21 人

b まあよかった

18 人

c どちらともいえない

4人

d あまりよくなかった

1人

e とてもよくなかった

1人※自由記述欄の意見から・選択肢 a, b の欄より：
わかりやすかった／リアルだった／研究に触れられた／大学の研究で学んでいることが生かせると実感／論文に興味をもった／データから推測していくのが面白かった／
実際のデータはやる気が出る
・選択肢 c, d, e の欄より：わからなかった／理解できなかった／難し
かった

答した生徒は 9 人で 20％に過ぎず、残る 80％
天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

高校物理における天文研究データの教材利用自由記述欄に書かれた回答を見ると（表 5）、物理演習に望むこと

人数－45－35

肯定的な方では演習の素材がリアルでよいと30いった評価や，自分が学んでいることが実際25の研究の場で使えることがわかったことへの20評価などがあった。なお、否定的な意見は少15数であったが、いずれも内容が難しく理解で10きなかったというコメントであった。この点

5については、教材の内容・構成や説明の方法

0

知識・理解増進図6

入試対策演習研究データ利用などをさらに検討してみたい。

物理演習に望むこと以上で見てきたように、高校物理の学習に（授業前アンケートより）おいて天文分野の題材を導入することは、生徒の興味を喚起する上で効果的であると考えしかし、授業前の質問からわかるように研られる。また、研究データ（真正資源）を用究データの利用への期待が低く、自然科学へいた教材を作成し演習を行うことで、生徒がの興味からは行動が動機付けされていない対学習内容と実際の研究の関連を体験できたり、象にも関わらず、授業後のアンケートでは研学習した内容と具体的なデータを用いて結論究データを用いた演習に対して「とてもよかを導くことができることなどから、演習に対った」「 よかった」と答えた生徒の割合は 87％する高い評価を得られた。一連の取り組みをに達し、高い評価が得られたことがわかる（図通して、生徒の自然科学に対する興味を醸成

7）。

することができたのではないだろうか。この

このことから、「 研究データを用いた物理演ような体験的で具体的な真正資源を用いた演習への期待はあまりなかった」が「実際にや習によって学習項目を編んでいけば、生徒自っ て み る と 研究 デ ー タ を 使 っ た 演 習 は 面 白ら興味を持ち、実感しながら自然理解を目的い」という評価を得ていることがわかる。ことして能動的に学習を進められる科目に昇華れまで研究データに接する機会のなかった生できると筆者らは考えている。

徒が、本研究の教材に取り組んでみて、これを高く評価したといえるのではないだろうか。 4. おわりに天文の研究データを教材化する試みは、すでにいくつかのグループで実践が試みられて張のハッブル則を導き出したり恒星の HR 図0を作成して星団までの距離を求めたりするな

図7

とてもよくなかった標準形式である FITS 画像を用いて、宇宙膨5

よくなかったググループ[13]では、天文学の研究用画像の10どちらともいえない育者等で構成されている PAOFITS ワーキン

15

よかったいる。たとえば天文・地学分野の研究者や教20

とてもよかった

人数

研究データ利用演習の評価
25

演習で研究データを使った事への評価（授業後アンケート）

どいくつかの教材を作成し、その実践報告もなされている[14, 15]。また、他にも太陽観測衛星「ひので」や X 線観測衛星「すざく」などの研究データを教材化する試みなども進行

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

－46－■ 論中である[16, 17]。

文 ■マとして実施した。

ただし、これらはほとんどが天文分野すなわち高校地学の教材として研究・作成が進め文献・注釈られているものである。本論文で報告したよ[1] 一山秀樹ほか（2003），『理科嫌い・理科

うに、天文学の研究データは物理の学習にお離れに関する意識と理科研究のあり方にいてもその利用価値が非常に高い。

関する研究』，兵庫県立教育研修所研究紀また、教員自身が様々な論文や研究成果に

要，113：25-34

直接アクセスして、今回のような教材として[2] 国立教育政策研究所（2011），IEA 国際数使えるデータを自分でとってこられるように

学・理科教育動向調査の 2011 年調査，なるとよいと考えている。例えば国立天文台

http://www.nier.go.jp/timss/2011/

天文データセンターの運営する SMOKA デ[3] 縣秀彦（2003），『大学・研究機関からのータベースには、すばる望遠鏡や岡山天体物

学校教育支援活動のあり方に関する実証

理観測所、木曽観測所などの撮影画像が公開的研究』，東京学芸大学博士論文

されている[18]。既出の DARTS には「はや[4] 貫井正納ほか（1976），『小・中・高校児ぶさ」や「すざく」などの探査機の観測画像

童・生徒における理科学習の興味についてが公開されている[19]。まさに真正資源の宝の研究』，千葉大学教育学部研究紀要，25：庫である。

21-30

天文学の論文を検索するのであれば、たと[5] 鈴木文二（1992），『いま,中・高生の天文えばインターネット上には ADS という研究

意 識 は ど う な っ て い る か 』， 天 文 月 報 ,論文検索サイトがある[20]。筆者もこのサイ

85(10)：461-463

トを利用して、論文中のグラフやその他の必[6] 高橋典嗣ほか（2003），『「総合的な学習の要な情報を得た。他に一般的なところでは、時間」における遠隔学習導入の有用性に関

国立情報学研究所の CiNii [21]や Google のする考察』，学際研究，16(1)：1820-1830

論文検索サービスの Google Scholar [22]も[7] Makoto Miyoshi et al. (1995)， ‘Evidence

あり、これらでは天文学に限らず広い分野のfor a black hole from high rotation

論文などが検索できる。以前では、自らが研velocities in a sub-parsec region of

究者であるか、研究者と強いつながりを持つ

NGC4258’ , Nature, 373：127-129

教員でもない限り、本研究のような実際の研[8] Rainer. Schödel et al. (2002)， ‘A star in

究データを利用した教材を開発できなかった

a 15.2-year orbit around the super-だろう。魅力ある教材を作るのには非常に恵

massive black hole at the centre of theまれた時代になったといえる。筆者は前述のMilky Way’, Nature, 419：694-696

教材開発各グループにも所属して情報交換を[9]YukoIshiharaetal.

(2001) ，しながら、他の天文の研究データをさらに物‘Water-Vapor Maser Emission from the

理教材として利用できるよう、研究活動を続Seyfert 2 Galaxy IC 2560: Evidence for a

けていく予定である。

Super-Massive Black Hole’, PASJ, 53：215-225※本研究は、日本天文学会 2009 年内地留学、[10] Mamyoda Koichi, et al. (2009) ，埼玉県 2009 年度長期研修、および 2014 年度‘Detection of a Sub-Keplerian Water

慶應義塾一貫教育校国内長期研修の研究テー

MaserDisk

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

attheActiveGalactic高校物理における天文研究データの教材利用

Nucleus of the Galaxy IC 1481’, PASJ,
61：1143-1151[11] 旧学習指導要領における科目名。現行指導要領の「物理（4 単位）」に該当する。
[12] 加藤万里子ほか（2004）, 『大学一年生の物理への関心度と知識度調査』, 慶應義塾大学日吉紀要 自然科学, 35：45-61

篠原 秀雄
hideo-s@js2.so-net.ne.jp[13] PAOFITS，http://paofits.nao.ac.jp/[14] 原 正ほか（2008），地学教育, 61(4)：113-122[15] 原 正ほか（2009），地学教育, 62(5)：151-165[16] PAONET ひので活用ワーキンググルー
プ，http://hinode.nao.ac.jp/pao_hinode/縣 秀彦
h.agata@nao.ac.jp[17] 衛星観測データを用いた宇宙科学教材，
http://www.darts.isas.jaxa.jp/outreach/index.html.ja[18] SMOKA，
http://smoka.nao.ac.jp/index.ja.jsp[19] DARTS，
http://www.darts.isas.jaxa.jp/index.html.ja[20] ADS，http://www.adsabs.harvard.edu/[21] CiNii，http://ci.nii.ac.jp/

三好 真
makoto.miyoshi@nao.ac.jp[22] Google Scholar，
http://scholar.google.co.jp/schhp?hl=ja

松本 直記
matsu@hs.keio.ac.jp

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

－47－

－48－

資料

■ 論

文 ■

生徒用ワークシート

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

高校物理における天文研究データの教材利用

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）

－49－

－50－

■ 論

文 ■

天文教育 2015 年 1 月号（Vol.27 No.1）