生徒たちが地球環境問題を 考えるための科学実験

川村研究室

B4 1208002

青柳和宏

はじめに 筆者は、高等学校物理 Ⅱ の課題研究として、 また物理 1B における特設単元としての自由研究 において、次の２つの観点をもりこんだ実験を 計画・実行するように指導してきた。

地球環境問題に関連した実験 を工夫してみよう。 小学生や中学生にも行うこと ができる実験に工夫してみよ う。

はじめに このような取り組みの中で教材の開発が進み、 それらの実験は高等学校物理の授業でばかり でなく、青少年のための科学の祭典や科学技術 振興事業団のサイエンス・レンジャー事業における 科学実験教室でも実験を行った。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （１）省エネ電球の不思議 実験１ 「省エネ電球の電気の消費を調べよう」 図１ 省エネ電球実験器

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （１）省エネ電球の不思議 実験１ 「省エネ電球の電気の消費を調べよう」 子どもたちの答えの例 「白熱電球では 0.6A

の電流が流れているけれど、 省エネ電球では 0.14A

しか電流が流れていないので、 省エネ電球のほうがやっぱり省エネに役だっています。」

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （１）省エネ電球の不思議 実験２ 「電球の熱エネルギーのロスを調べよう」 白熱電球も省エネ電球も、透明ドーム球の中に 設置し、ドーム球内の温度を測定する。 ⇨ 省エネ電球では電気エネルギーが効率よく明かり に利用されていることが分かる。一方白熱電球では、 電気エネルギーが熱の形でロスされているのがわかる。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （１）省エネ電球の不思議 実験３ 「省エネ電球の正体は？分光筒を工作して、それで 見てみよう」 分光シートを利用して「分光筒」を工作し、観察する。 ⇨ 飛び飛びの光だけが見える。 省エネ電球の正体は蛍光灯である。

図２ 分光シートを通して見た白熱電球と蛍光灯 （探 Q サイエンス http://www.tnc.co.jp/tanq/backnumber/?oa_date=20101108 ）

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （２）紫外線の実験 紫外線のいろいろな性質について実験を通して学ぶ。 実験１ 「合成洗剤の中には、蛍光増白剤が入っている ものもあるよ」 部屋を暗くして蛍光増白剤入りの合成洗剤に ブラックライトを当てる。蛍光増白剤が蛍光を 発して光る。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （２）紫外線の実験 実験２ 「蛍光ペンで書いた文字や絵に蛍光を当ててみよう」 白紙に、蛍光ペンでいろいろな文字や絵を描き、 部屋を暗くして、ブラックライトを当てると、きれい な蛍光を発して光る。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （２）紫外線の実験 実験３ 「どんなものが蛍光でひかるかな」 どのようなものが蛍光でひかるか調べる。 例：歯磨き粉、絹糸、化学繊維など いろいろ探す。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （２）紫外線の実験 実験４ 「みんなの服は合成洗剤で洗っているのかな？」 部屋を暗くして、お互いに着ている服に ブラックライトを当て、蛍光を発するか調べる。 蛍光増白剤入りの合成洗剤で洗っていると光る。 → レーヨンなどの化学繊維も蛍光を発して光る ので、蛍光増白剤入りの合成洗剤で洗っているとは 断定できない。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （２）紫外線の実験 実験５ 「蛍光発色シートや無色蛍光ペンで遊んでみよう」 蛍光発色シートに蛍光を当てる。赤，緑，青の３色を 発するシートがあり、きれいなブラックライトを発する。 無色蛍光ペンで白紙にいろいろな文字を書く。ブラック ライトを当てると、あぶり出しのように、書いてあった 文字がうかび上がる。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （２）紫外線の実験 実験６ 「ブラックライト管を静電気や圧電素子などで光らせて みよう」 蛍光灯を光らせるのと同じ実験方法。 下敷きや定規をティッシュペーパーでこすって 静電気をため、部屋を暗くして、ブラックライトの 電極に接触させる。 圧電素子を利用すると、もっと簡単にブラックライト 管を光らせることができる。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （２）紫外線の実験 実験７ 「ハンディブラックライト暗箱」 図３のようなハンディブラックライト暗箱を作ると、 明るい場所でも蛍光物質を調べることができる。 図３ ハンディブラックライト暗箱

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （２）紫外線の実験 実験８ 「殺菌灯も点灯してみましょう」 箔検電器の頭部に亜鉛版を取り付け、負に帯電させ、 箔を開かせる。 ブラックライトを当てると箔はほとんど閉じないが、 殺菌灯をあてると箔はみるみる閉じていく。（光電効果） 殺菌灯と言われるとおり、人体にとっても危険である ことを説明し、長い時間エネルギーの大きな紫外線 に当たってはいけないことを強調する。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （３）温室効果の実験 実験１ 「熱源に太陽光を用いた青空実験」

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （３）温室効果の実験 実験１ 「熱源に太陽光を用いた青空実験」 双方のペットボトル内の温度が等しくなるまで待つ。 ダンボールの箱などにいれて 2 本のペットボトルに 光が当たらないようにして、よく照っている場所に 設置する。覆いを外して実験開始。 二酸化炭素を入れたペットボトルのほうが温度の 上がり方がはやい。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （３）温室効果の実験 実験２ 「熱源に赤外線ランプを用いた実験」 熱源に赤外線ランプを用いると室内で実験ができる。 図４ 熱源に赤外線ランプを用いた地球モデル型実験

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （３）温室効果の実験 実験３ 「熱源に白熱電球を用いた実験」 実験２で、赤外線ランプの代わりに白熱電球 (100W) を、 地球モデルの代わりにペットボトルを用いると、 簡単に実験できる。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （４）環境保護ソング

山も川も大好き

• 自然を大切にし、地球を大切 にしようという曲

リサイクル７

• プラスチックの種類を紹介し た曲 著者のホームページで聴くことができる。

１ の 生徒たちが地球環境問題を考えるため 科学実験の具体例 （５）輝く地球 持ち帰りではなく、演示実験とした。 子どもが 100 人程度いても大丈夫なように大きな 透明シートと蓄光シートを準備し、透明シートに地球 を黒色で描き、影絵状にしたものにスポットライトを 当て、子どもたちと一緒に 20 カウントを行う。 このとき、（４）で歌った地球を大切にしようという 気持ちを込めてカウントダウンするように指導する。

２ 実験を実施して このような実験を組み合わせて、 「子どもたちのための科学実験教室」を行った。 このあとでのアンケートをみると、概ね好評である ことがわかった。 保護者からの回答では、一般に科学実験教室では 地球環境問題を意識したメニューが少ないが、この 実験教室では地球環境問題をテーマに扱い、環境 教育の面からの実験が行われていることに対して高 い評価を頂いたことがわかった。

２ 実験を実施して ・・・こうして筆者らの活動も、個人的な活動に とどまることなく、社会的規模の活動に移行して きている。このように、市民社会でネットワークを 構成することで、私たちおとなの環境意識も変化 していくのではと考えられる。