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2010/03/18　情報系進学に関する講座

情報系進学に向けての講座

 
 
　学年末テスト、テスト返却なども一区切りついたところで、情報理数科では情報系進学を考えている生徒を対象に希望者を募り、講座を行いました。今回お招きし講座で話して頂いた方は、大手IT企業から独立後、現在はフリーのITコンサルタント、SEとして活躍していらっしゃる中嶋先生です。ITという業種の特徴・構造や、IT技術者に求められる資質などについて話していただきました。
　軽い自己紹介の後、早速ITという業種の特徴について話していただきました。一言でITの業種といってもいろいろな仕事があり、例えば顧客の業務を請負ったり、あるいは法人などに向けてシステムを開発し運用したりするなどがあるそうです。また、メーカーの電化製品の中に組み込まれているコンピュータープログラムなどもITの仕事とみなすこともできるそうです。さらにこのようにさまざまな仕事がある中でコンサルタント、システムエンジニア、プログラマー、運用、オペレータなども専門の技術者がおり、これらをひとまとまりとして、ITの業種とするそうです。
 
　　

　次に話して頂いたことはIT技術者として求められる資質について、いくつかの具体例を挙げて説明していただきました。最初の例は、足算に関するプログラムについてでした。正しく組まれているプログラムでも、それを商品としてお客さんに納品する場合はより完成度の高いものを作らなければいけないという内容でした。また他にも、正確な母国語を使えるかどうかが非常に重要であるということでした。わかりにくいシステムを作ってしまったがために数百億円の損害をだしてしまった実例を交えて、ミスコミュニケーションがないこと、システムを開発する側が正確な日本語を使えることが大切であるという話をしていただきました。他にも優先順位を決められる能力、英語の読解力、問題解決能力、忍耐力、手先の器用さ・工夫、最後に、ITは日本だけの市場ではなく世界を見越して働けることなどが重要な資質であるという話をしていただきました。

　　
 
　最後に質疑応答の時間を設け、生徒たちは積極的に手を上げ質問している様子でした。普段の学校の授業だけではなかなか聞けない話が多かったようです。講座全体を通して中嶋先生の話にうなずきながらしっかりと聴いている生徒が目立ち、生徒にとっては進路を考える材料がまたひとつ増えたのではないでしょうか。

2010/01/28 WeatherNews特別授業「情報の活用について」

WEATHERNEWS 特別授業

「気象情報の活用について」

 
　本日は情報の有効活用という内容で，株式会社 ウェザーニューズより，講師の先生を二人お招きし授業をしていただきました。
　まずはじめはウェザーニューズの会社の紹介をしていただきました。会社名から推測すると社員は天気についての専門家ばかりであるように思えますが，近年はいろいろな分野のエキスパートがいるそうです。昔は確かに天気だけに特化した専門知識をもった人が多かったようですが，今までの既成概念にとらわれない，天気に関する新しいビジネスを展開していくために，さまざまな人材を揃え，約６０市場にも及ぶビジネスをしているそうです。

　
 
　ウェザーニューズでは天気情報を上手く活用したビジネスの例として，コンビニエンスストアの話をしていただきました。人間は前日との温度差による体感温度をとても敏感に感じることができるそうです。前日よりも気温が下がれば暖かいものを食べたくなり，その逆ならば冷たいものを食べたくなります。観測であらかじめ気温を予測しておくことで，どの商品が売れ，あるいは売れないかを調べることができます。そしてその情報をコンビニエンスストアへ提供し，ビジネスとしています。
 
　　

　また，ウェザーニューズの提供しているサービスのひとつである，ウェザーレポートというものを利用しました。このサービスは，ユーザーがみんなでリアルタイムの天気図を作るというものです。生徒たちも実際にそのサービスを利用して当日の柏の葉の天気情報を天気図に載せてみたりしました。
 
　　

　最後にSkype（スカイプ）というインターネット電話サービスを利用して，ウェザーニューズのオフィスの説明やポールンロボという新しい花粉観測のシステムについても話していただきました。
　これらのようにただの情報を少し工夫するだけで非常に有益な価値を生み出します。現在１年生の情報の授業では社会に影響を及ぼした情報産業というテーマでレポート作成を行っています。今日のお話を参考にし，より良いレポート作成をしてもらいたいと思います。　

2009/12/03 　Mathematica特別授業 

特別授業「Mathematica」第４回

～三角関数のグラフ及びニュートン法による近似解～

 
　前回の三角関数の復習及び続きからです。早速、正弦関数のグラフと単位円をひとつの座標上に表示します。前回はこの後に点や線を座標上に表示させ、また、これらを目立たせるように色や大きさ、太さを調整するなどについて学びました。今回はここまでを簡単に復習していただき、早速本日の目標へ入っていきます。
 
 
 
   

  本日はアニメーションの機能を用いて単位円と正弦関数の関係を視覚的に学ぶことで、三角関数の理解を深めます。単位円上の点と正弦関数上の点を視覚的に見やすいように点や線の大きさや色を調整していきます。次に、アニメーション化するために単位円と正弦関数上の点を単位時間ずつずらしたグラフを表示し、これらのグラフを連続的に流します。二つの点が同時に動く様子を視覚的に見ることで、三角関数のより一層の定着を図ることができ、またこのように視覚的に数学を学べるのは、単なる図だけでは限界があり、Mathematicaならではです。
 
   

　最後にニュートン法について紹介していただきました。ある関数のある点での収束値を、一次方程式を用いた近似解により求めるというものですが、この方法は手計算では非常に膨大な量となってしまうそうで、Mathematicaの機能を有効的に活用できる有名な極限計算の方法だということでした。
 
   
 
　今回で今年度のMathematica特別授業は終了しました。全四回の特別授業で扱ったテーマはすべて高校２年生までに学んだ内容でしたが、グラフやアニメーション機能を用いることでより深い理解に繋がりました。

09/11/28 第５回高大連携公開講座

第５回 高大連携公開講座


「良い音・便利な音　～オーディオ技術の変遷～」

 
　情報理数科では11月28日に，地域の人たちを対象に公開講座を実施しました。講座の内容は「良い音・便利な音　～オーディオ技術の変遷～」で，お話頂いたのは東京情報大学の小泉先生です。
　まずはじめに私たちの周りには様々な音があるという話をして下さいました。気づかないうちに身の回りには音が鳴っていて，例えばビルの中で停電し，ブレーカーが落ちると驚くほど静まり返るそうです。

　　
 
　さて，音は様々に大別することができると学んだ後は今回の講義のメインである，オーディオについてのお話です。オーディオと一言で言ってもたくさんの規格が存在し，近年のさまざまなオーディオ機器について特徴を教えていただきました。時代を追うごとに機器の性能が向上していきます。
　では，どのように機器は変遷をたどっていったのか。現在では音楽はオーディオ機器を用いて聴きますが，当初は音楽は電話で聴くのが主流だったそうです。その後今日のように音楽はオーディオ機器で聴くのが一般的になり，PCの普及と共に良い音という考え方が徐々に変わってきました。
 
　　
 
　現在，CDは主力なメディアのひとつであり，約20年前からある規格が現在でも主力として使用されているのは非常に珍しいケースだそうです。現在の技術を使えばCDを超えるスペックを持つ規格を作ることができるそうです。ではなぜそのような規格が主力にならないかというと，人間の聴覚の限界とオーディオ機器の性能の問題だそうです。人間は２０KHｚ以上の音はほとんど感知できず，聴き手には不要な音であること，また，CD以上の高スペックを再生できるだけの高級なオーディオ機器を聴き手が用意しないということでした。
 
　　
 
　以上の理由から，現在では良い音を求めるどころか，MP3のように人間には聴き分けられない範囲内で音を劣化させて聴くようになったそうです。また，このような事情から，売れる音楽とは「悪いオーディオ機器で聴いても良く聴こえるように音量感が編集されたもの」だそうです。つまり，「良い音」と言っても，その定義は一概にはなかなか決められないということでした。
　最後の質疑応答の時間では，スピーカーの発展についてや，音の人体への心理的作用についてなどの質問にとてもわかりやすく答えて頂きました。
講座自体もとてもわかりやすく，非常に面白いお話で，90分の講座はあっという間に過ぎてしまいました。

　

2009/11/20  Mathematica特別授業

特別授業「Mathematica」第３回

～三角関数のグラフとその応用～

 
　今回は三角関数をテーマに授業を進めていきます。修学旅行の週をはさんでいるため、２週間ぶりの特別授業です。
　さて、まずはじめは三角関数を学ぶ上で大切な概念である、単位円、弧度法についての復習からです。授業でつい最近まで扱っていた範囲であるということもあり、簡単に説明をして頂きました。
 
 
 
　　
 
　次に学んだことは、三角関数をMathematica上で認識させ、関数のグラフを変形していくということです。xの係数を値を変えていくと、関数のグラフはその係数の逆数倍になっていきます。実はこの性質を使うと、音を表現できるそうです。音はサインで表すことができ、周期の短いサインほど高温に、周期が長いサインほど低音になり、すなわちxの係数を変えることで音の音程を自在に変えることができました。生徒各自で係数を変え、音程の変化を体感しました。
 
　　
 
　最後に学んだことはパラメータ表示についてです。x 、yをそれぞれ変数tで表し、平面軸上に表示します。例題ではx軸にコサインの値、y軸にサインの値を用い、円の図形を表示してもらいました。また、グラフを見やすくするための表示の仕方についても詳しく学びました。強調したい点や線分を大きさ・太さや色などを変えることで目立たせグラフを見やすくするなど、Mathematicaでは様々な調整ができます。
 
　　

　今回のテーマである三角関数は、特に音を三角関数で表すことができるということに生徒たちは驚いていた様子で、数学が身近な場面で活きているという良い例になりました。次回は三角関数についての続きと指数・対数のグラフについて学んでいきます。

2009/11/05 Mathematica特別授業

特別授業「Mathematica」第２回

　　～二次関数～

 
　今回は第二回Mathematica特別授業を行いました。今回のテーマは二次関数について学んでいきます。
　本日は二次関数ということで、まず関数の表示の仕方について学びます。数学特有の記号をどのように表示するかなど、細かな決まりがあり、いろいろと考慮しなければいけません。多項式や関数の設定（変数の指定など）の仕方について学んだ後は、実際にその関数を用いていろいろと操作をしていきます。はじめは因数分解と展開について操作します。例題では中学生でもできるような簡単な因数分解をしましたが、生徒たちが各々の関数を因数分解を実行していくなかで、複素数の範囲でも分解されることを発見し、生徒たちは驚いている様子でした。
 
   

　次に学んだことは素因数分解です。素因数分解とは、ある素数同士の積の形にすることです。小さな素数同士の積ならば人間でも手計算で求めることができますが、非常に大きな素数同士の積になる数字は人間ではとても分解できません。このような素因数分解もMathematicaを使うとある程度の数字までは一瞬にして求めることができます。また、この機能はRSAという暗号方式にも用いられているそうです。上述の通り、大きい素数同士の合成数を素因数分解することは非常に困難なため、この素数を暗号解除（複号）の鍵の役割を果たすようにするそうです。（もちろんこの素数は暗号にする側と解除をする側の、２者間の秘密です。）
　また、さらに二つの二次関数のグラフを座標軸上に表示しその交点を求めるということも学びました。
 
   

　今回はMathematicaを用いることで変数とは何かを改めて考えてみたり、数式とグラフの関連を視覚的に見やすくしたりと、一年生で学んだ二次関数の概念がより深まったのではないかと思います。次回のテーマは三角関数です。


09/10/29 Mathematica特別授業

特別授業「Mathematica」第１回

 

～Mathematicaの基本操作について～

 
　今回から全４回にわたり、情報理数科の２年生を対象に、数式処理システム「Mathematica」の授業を実施していく予定です。理工系、情報系の分野に進む上で、この数式処理システムを用いることで課題解決に役立ったりします。４回にわたりご指導していただくのは東京電機大学情報環境学部教授の田澤義彦先生です。
 
 
　　

　はじめに、Mathematicaの有用性について話していただきました。近代科学の発達は物理化学分野の進歩による影響が大きく、これらの根底には近似の概念や微分方程式など、数学を必要とする場面は非常に多いそうです。しかし、微分方程式は一般的には人間の手で解けるものではなく、そこで、PCを用いて近似解を求める手段として、このような数式処理システムが作られるようになったそうです。また、数学のためのソフトはこのほかにもMaple,MATLABなどがあるそうですが、これらの数式ソフトに比べMathematicaのほうが①操作が簡単、②汎用性が広い、③グラフィックが優れている、という利点があるそうです。
 
　　

　次はいよいよMathematicaを立ち上げます。今回はMathematicaの基本操作という内容で授業を行いました。いろいろな機能について簡単に触れていきます。少数や無理数の表示の仕方、円周率を5000桁まで求める、三角関数のグラフを表示する、その応用として２変数関数を三次の空間内で立体的に図で表示する、また、変数の値を動かすことで、アニメーション機能を使ってみたりもしました。　
 
　
 
　生徒によっては、この日習ったことをもうすでに自在に操っていました。いろいろな関数を図で表示しMathematicaの性能の高さに興味・関心を持った様子です。次回のMathematica特別授業では主に二次関数について学んでいきます。

2009/10/21 「伝えること」についての特別授業

情報理数科祭に向けての特別授業

 

　～「伝えること」とは～

　
　情報理数科祭では、生徒たちの日頃の研究内容、課題作品などの発表を行います。その際に　必要とされる能力として言語能力があげられます。今回の講座は情報と表現、情報と産業の二時間を使い講師の坂本先生をお招きし、「伝えるとは」についてお話していただきました。
 
　

　そもそも伝えるとは一体どのようなことなのかというと、自分の考え、思考をなんらかの手段を用いて相手に知らせることである、ということで、その手段が必ずしも言葉（特に日本語）でなくともよいということでした。言葉以外の伝達手段は例えばモールス信号や手旗信号が挙げられますが、この際に重要なことは相手がわかるように伝えることで、モールス信号を知らない相手にモールス信号を用いても伝えることはできないということです。
 
　　

　相手に何かを伝える（特に今回の場合はポスターを発表する）とき、何を伝えるかポイントを絞ることが大切です。最初に、「ポスターを通して最終的に何を伝えたいか」を考えると伝えたいポイントを伝えやすくなります。参考例として、ある会社のCMを見せてもらい、「このCMは何を主張しているのか。」をクイズ形式で教えてもらいました。
　また、プレゼンテーションの技法についても教えていただきました。的確に表現できているか、アイコンタクトを用いる、立ち位置、図表を使うなど、また相手に何か質問されたときの返答の仕方等についても話していただきました。
 
　　

　最後は生徒たちの製作中のポスターを使い、実際に発表練習をしてみます。例え未完成の作品を用いてでも、一回発表をしてみると、改善点がたくさん見つかります。全１０班の発表について、一班につき約４分の発表時間を設け、発表終了後は坂本先生から的確かつ細やかな指導・アドバイスをいただくことができました。
　授業終了後は生徒たちも伝えることの難しさを実感してか、「緊張して何を伝えたいのか忘れてしまう。」、「やっぱり読み原稿を作らないと発表できない。」などたくさんの感想が聞こえてきました。各自改善点を認識できているようでした。情報理数科祭本番ではより良い発表ができるようになることを期待したいです。


2009/10/20　特別授業「宇宙から地球の環境を探る」

衛星受信システムについての講座

 
　今回は東京情報大学の浅沼先生をお招きし，情報理数科の１年生を対象に「宇宙から地球の環境を探る」という内容で授業をしていただきました。柏の葉高校では、東京情報大学がNASAから技術移転されたサイマルキャスト方式衛星受信システムによるデータを本校でも見られるようにしました。今回は主にこの受信システムについて話して頂きました。
 
　

　東京情報大学が受信している衛星データは日本列島を中心としてベーリング海から南シナ海全域を含む陸水圏を高度600Km～800Kmから観測したもので，海表面温度分布や植生分布，雪氷分布，黄砂などさまざまなものを観測できるそうです。
 
　　

　このシステムはNASAが運用している二つの衛星TERRAとAQUAに搭載されているMODISセンサによる観測データを受信しています。この受信データの映像を見ると，テレビの天気予報などで見かける衛星ひまわりの映像と似ているように思えますが，大きな違いとしては，極軌道衛星（TERRA，AQUA）と静止軌道衛星（ひまわり）だということです。このTERRAとAQUAは１日に３回世界中の様子を映し出してくれます。この日のリアルタイムの映像では中国大陸から日本海へ黄砂が発生している様子を見ることができました。
 
　　

　東京情報大学ではこの二つの衛星のデータを受信するために，千葉のキャンパス屋上のアンテナのほか，オホーツクキャンパス，宮古島の農場と，計３つのアンテナを設置しているそうです。これらのデータは一旦千葉のキャンパスに設置されているダウンストリームサーバ（このサーバの技術はNASAの開発部門以外には開示されていないそうです。）へ送られてから，インターネット上で公開されます。
 
　　

　この受信システムに興味を持った生徒も多く，とても真剣に聞いていました。今後の授業の中での研究課題などにも大いに役立てられる可能性を秘めているので，ぜひ有効的に活用してもらいたいです。

2009/10/01 埼玉大学　高大連携講座

埼玉大学との高大連携講座を実施しました

「光と磁気で記録する」


　１０月１日（木）に埼玉大学との高大連携講座が行われました。

　今回講座をして下さった先生は、埼玉大学工学部機能材料工学科の柿崎先生で，内容は磁気記録媒体(今回はHDD)のしくみについて話していただきました。

 
 
　　
 
　簡単な自己紹介と機能材料工学科での研究分野について軽く説明してもらい，早速今回のテーマに入っていきます。最初に説明してもらったことは，コンピュータは情報を二進法で記憶をしているということでした。ゆえに，HDDにもやはり二進法で記録をしていきます。
　では，どのように二進法の情報を記憶していくかというと，磁性を持つ金属は磁束を浴びることで磁化されるという性質を利用します。磁性を持つHDDの盤面の上でコイルを搭載した書き込みヘッドに電流を流すことで極小の磁束を発生さます。この磁束によりHDDの盤面の微小面積が＋と－の方向を持って磁化され，＋から－の向きか，－から＋の向きかの二通りにより二進法として記憶されるそうです。また，データの読み取りについては磁化された記録媒体から発生する漏れ磁束をヘッドが浴びることでヘッド内の磁気モーメントの向きが変わります。HDD盤面の ＋－の向きに応じて磁気モーメントの向きが上下に切り替わることで，二進法の情報を読み取ることができるそうです。
 
　　

　磁気記録，読み込みの仕組みの次は，情報を効率的に記憶(記録密度の高い)していく方法や方式について話していただきました。ここ十数年の間にHDDの記録容量は飛躍的に向上しました。ではどのように容量を向上させたのか。記録密度を高めた技術として垂直磁気記憶方式というものを教えていただきました。この方式は，棒磁石を倒して配するか，立てて（垂直に）配するかという違いだそうです。当然倒すよりも立てたほうがたくさん棒磁石を敷き詰めることができます。また、垂直に配することで磁束の発生の仕方も変わりますが，原理は変わらないということでした。さらに記録密度向上は効率的に情報を記録できるようになっただけでなく，省エネ効果もあるということがわかりました。
 
　　

　 また，講義の最後には質問の時間が設けられ，講義を聞き疑問に思ったことなどを積極的に生徒たちが質問していました。
　今回の講座では具体的な数値など提示していただいたり，かなり専門的な内容をわかりやすく講義していただきました。生徒たちも日ごろの授業等では味わえない大学の学問としての内容にとても刺激されている様子でした。

2009/09/30　城西国際大学　高大連携授業

ポスターデザインについての特別授業

「デザインはしっかり学べば誰でもできる」

 
　情報理数科では「情報と表現」の時間を使い１０月３１日に実施する情報理数科祭で発表するポスター製作を進めています。
　より良いポスターを作るため，今回は城西国際大学からメディア学部メディア情報学科の後岡先生をお招きして，ポスターデザインについての特別授業をしていただきました。
 
　最初に後岡先生から自己紹介があり，さっそく授業に入ります。
 
　　

　まずはじめに，デザインを多くの人が誤解しているとのことでした。「デザイナーという職業は絵描きや漫画家のように、ほんの一握りの才能と運に恵まれた人が就けると考えている人が多い。」「しかし，このような考えは間違いで，しっかりとデザインについて学び，考えていけば誰でも必ずちゃんとしたデザインをすることは可能である。」ということでした。また，世の中は広告に満ちており，そのほとんどすべてにデザインが用いられているとのことでした。
　次に，ポスターをデザインしていく上でのポイントである１０の法則を具体的な実例を用いて説明していただきました。
 
以下が法則一覧です。
 
法則１　　視線をコントロール

法則２　　紙面のイメージ

法則３　　情報の信頼性（わかりやすい紙面は信頼性を与える）
　　
法則４　　ターゲット

法則５　　コンセプト

法則６　　編集

法則７　　タイポグラフィ

法則８　　色の世界

法則９　　写真

法則１０　イラストレーション
 
＊法則９　写真　　写真は縦横比は一定で使う
 
　　　　　　　
 　　　　　　　　　　　　　悪い例
 
　例えば，法則４の「ターゲット」についての説明は，実在する雑誌がどの年齢層のどんな人に向けて編集されているかなどについて，また，法則１０のイラストレーションでは、ある情報を図解で表現することで視覚から情報を得ることの重要性について話してくださいました。
 
　　

　生徒たちも全体を通してとてもよく授業を聞いていました。授業をしてくださった先生もとても気さくでわかりやすく解説して下さいました。次回から始まるポスター製作に今回の授業で学んだこと大いに活かしてもらいたいです。

2009/05/27 東京大学柏キャンパス見学会

東京大学柏キャンパス見学会

 
　柏キャンパス概要説明（東大柏図書館にて）
　最初に見学した場所は図書館でした。プロジェクターを使い、東京大学の歴史と柏キャンパスが設置された意義についての説明をしていただきました。柏キャンパスの図書館は非常に蔵書量が多く、本郷キャンパスと駒場キャンパスの古くなった本を蔵書する機能を持っているそうです。その後、メダカについて研究している三谷先生の研究内容についての説明をしていただきました。「発光くらげの細胞が注入された、光るメダカ」等、さまざまな動画、画像を見せていただきました。
 
 
　　
 
　三谷研究室　
　図書館を出発し、実際にサンプルとして日本全国と隣国から集められたメダカの野外飼育場を見学しました。また、生徒からの質問に丁寧答えていただきました。
 
　　
 
　風洞実験施設　
　ここで説明して下さったのは鈴木先生で、軽く自己紹介をいただき実験施設のある部屋へ案内してもらいました。実際に実験装置を見てみると、とても大規模なものです。風洞実験装置の機能と原理や、どのような研究に役立てられているか等についての説明をいただきました。また、ユーモアを含んで話していただき、生徒たちも興味を示している様子でした。
 
　
 
　気候システム研究センター　
　ここでは気候システムについての説明をプロジェクターを使い今須先生に説明していただきました。今回お話をしていただいた気候システムとは以下の通りでした。２００９年現在までの温暖化と、これからの２１００年までの温暖化の最新予想モデルを作るというものであり、実際にその予想モデルを見せていただきました。生徒たちも未来の地球の姿には驚いている様子でした。
 
　　
 
　空間情報科学研究センター　
　最後にお世話になったのは空間情報について研究されている、木實先生と古橋先生です。情報の７割は場所と関係しており、場所に欲しい情報を付随させる（例：グーグルアースなど）ことで新しい試みができるかどうかの研究でした。GPSよりも精度の高いものについて研究したり、噂やウイルスの広まり方についても研究を行っているとのことでした。
 
　　

　大学の雰囲気を肌で感じるまではどこか面倒くさそうな態度が見受けられましたが、大学に到着してからは生き生きとしている様子でした。また、大学の食堂や最先端の図書館、キャンパス内にいたるところにオブジェとして飾られている実際の実験装置等、いろいろなものに「これすごい。」などの生徒たちの声が聞こえました。説明を受けているときも、非日常的な動画画像・物理現象等をたくさん目の当たりにし、驚くと同時に感動している場面も多々見受けられました。

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