平成22年度 大学・地域連携

平成22年度の活動の様子を紹介しています。

　１２月２日，第４回目となる今回のコンピュータを使った数学の特別授業では，指数関数・対数関数について教えていただきました。

　まず，指数につして復習をし，ニュートン法について説明をしていただきました。これは，ある関数のある点での収束値を，接線の方程式を用いた解法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の機能を有効活用できるのだそうです。

　その後実際にMathematicaを使って無理数の値を求めたり，指数関数のグラフを描いてみたりしました。さらに球面を回転させたり，横に進む波，同心円状に広がる波紋をアニメーション機能を使って作っていきました。

　今回をもってこの特別授業は終わります。コンピュータを用いると様々な形で数学を楽しむことができることを教えていただきました。Mathematicaが入っている高校は県内でも数少ないということなので，今後もさらに詳しくMathematicaを使って学んでもらいたいと思います。

　１１月２５日,第３回「コンピュータを使った数学の特別授業」を行いました。今回は三角関数についてという内容で授業を進めていただきました。
　まず初めに,三角関数を学ぶ上で大切な三角比や一般角（ラジアン）について簡単に説明をしていただきました。
　そして，三角関数についての内容に入っていきました。三角関数を使って音声や画像を処理することができ,実際に田澤先生の大学でも音声処理や画像処理を行っているというお話をしていただいて,Mathematicaで三角関数のグラフを描くという作業を行いました。この関数のグラフを使い音を表現できるということで，命令文を入力していくと，パソコン教室のあちらこちらからラの音が聞こえてきました。最初は大変驚いていた生徒たちも，xの係数を変えていけば音程も変えられるということで，各自で自由に音程を変化させていました。和音にも挑戦しました。

　最後に，パラメータ表示について学びました。x軸にコサインの値，y軸にサインの値を用いて単位円とy=Sin[x]のサインカーブを表示させます。単位円とy=Sin[x]にそれぞれ点を表示させて，単位円周上を動くとき，y=Sin[x]がどの様な軌跡をたどるかを視覚的に見ることができました。
　次回は，指数関数・対数関数について学んでいきます。

　１１月１８日，授業終了後の１５時４０分より，埼玉大学工学部機能材料工学科の鎌田教授にお越しいただき，出張講義をしていただきました。
　簡単な自己紹介があり，本日の講義の流れを説明してくださいました。光のふるまい，原子・分子のふるまい，その２つが関わるとどうなるのかという観点から講義を進めてくださいました。
　まず，日常生活の中での光というのは，夕日や虹，オーロラ，炎などがあり，私たちが持っている３種類の視細胞が独立して光を感知したものが，それぞれ赤，緑，青として認識されるのだそうです。私たちにとって全ての色はこの３色の混ぜ合わせである，ということも分かりやすく説明していただきました。ここまで説明し終わると，LEDボックスという赤，緑，青の光が点く装置を出して見せてくれました。３箇所のつまみをひねるとそれぞれの色がつくもので，「赤と緑を同時につけると？」との問いに「オレンジ」と答える生徒の前で２色のつまみをひねって，光の混色を直接体験させていただきました。

　次に，原子・分子についてお話をしていただきました。原子の世界の自然法則や原子の周期律，分子の形成，さらに団体結晶の利用について，専門的な内容ではありましたが，生徒に分かりやすいよう簡単に説明していただきました。
　そして，蛍光灯や発光ダイオード，半導体レーザーの仕組みや特徴から，光ファイバーケーブルの構造等について説明していただきました。どうして光が見えるのかということや最近話題のLEDライトについての説明等は，生徒たちも興味深く聞いていました。
　最後に生徒からの質問にも丁寧に答えていただきました。

　１１月１８日，第２回「コンピュータを使った数学の特別授業」を行いました。
　今回は２次関数についてという内容で，初めに「Mathematica」における指数の表示方法などを確認しました。その後，展開や因数分解，素因数分解を行うときの命令文を教えていただき，問題を解いていきました。展開，因数分解と順調に答えを求めていき，素因数分解も行いました。大きな数の素因数分解は，人間は手計算で求めることは困難ですが，１０ケタ位の整数の素因数分解でも「Mathematica」を使うと瞬時に答えを求めることができました。しかし，非常に大きな整数の素因数分解になると，さすがにコンピュータを使っても時間がかかるということを教えていただき，そのことを利用したRSA暗号方式というものについて簡単に説明していただきました。これはコンピュータをもってしても時間がかかるということを安全性の根拠とした暗号解除の鍵のことであるという説明を興味深そうに聞いていました。

　次に，関数のグラフについて説明を受けました。グラフの描き方は前回の授業でも教わったので，すぐに問題に取り掛かることができました。早く解き終わった生徒はグラフの線の色や太さを変えたり，線を転戦にするよう命令文を書き換えていました。そして，描いたグラフをアニメーション化していく作業も行いました。描いたグラフをそのままアニメーション化すると縮尺の関係で，１目盛の長さが動いてしまうという問題が起こりました。この問題を解決するための命令文をさらに教わり，目盛が一定のまま放物線が動くよう直していきました。

　その後，方程式の解き方について説明をしていただく中で，５次以上の方程式に解の公式が存在しないことについても簡単に説明をしていただきました。コンピュータも解が存在しないものは求められない近似値は簡単に求めることが出来るため，大変役に立つということを教えていただき，今回の授業は終了しました。

　次回は三角関数について学んでいきます。

　１１月４日，情報理数科２年生を対象に，「コンピュータを使った数学の特別授業」を行いました。使用したのは「Mathematica」という理工系の分野で最もよく使われている数式処理ソフトです。昨年に引き続き，今年も４回にわたり，東京電機大学より田澤先生をお招きしてご指導していただきます。

　「Mathematica」が数式処理ソフトの中で最もよく使われているのは，操作が簡単で，理工系を網羅しており，さらにグラフィックスが充実しているからということを，最初に説明していただきました。そして「Mathematica」を立ち上げます。今回は第１回目の授業だったので，「Mathematica」の基本操作という内容で授業が進められました。使い方や機能等に触れた後，実際に四則演算や関数を処理する命令文を書き込んでいきました。大変操作しやすく，生徒たちも興味を持って取り組んでいました。その後，グラフを描くための命令文やグラフのアニメーション化なども教わりました。慣れてきたころ問題が出され，それまでに教わった命令文を組み合わせたり，友達と相談したりしながら解決していきました。

　来週は修学旅行のため少し間があきますが，次回は１１月１８日に行います。

　１０月２０日，１年生を対象に講師の坂本先生をお招きし，２時間にわたって「伝えること」について特別授業をしていただきました。１０月３１日に行われる情報理数科祭で，１年生は入学してから学んできたことをポスターにして発表します。今回はその際必要になる，伝達するということの大切さやポイントについて学びました。

　人に物事を伝えるための手段として，言語の他に，のろしやモールス信号，手旗信号なども挙げられます。どの方法でも大切なのは，相手が理解できるように伝えるということと，ポイントを絞って伝えることを心がけることです。例えば，モールス信号を知らない相手にそれを使って何かを伝えようとしても伝わらないのだから，相手が理解できるようなほうほうで伝えなければなりません。同じように，発表を聞いている中学生が皆の話を理解してくれているかということは大変重要です。では，このためにはどうすればいいのか，ということについて話が進められました。プレゼンテーションの目的，構成，技法，コミュニケーションの基本などについて，また，発表中にやってはいけないこと，反対に相手に伝えるためにやったほうがいいことなど，情報理数科祭での発表を想定して，具体的にプレゼンテーションについて教えてくださいました。さらに，質問への対応の仕方についても，相手に理解してもらうために効果的な方法をいくつか教えてくださいました。「とにかくプレゼンテーションで大切なのは，相手の立場に立って，相手が理解したかどうかを確認しながら発表を行うこと。そのためには自分が伝えたいことを明確にしておくこと，説明を理解してもらえるような図表やイラスト，言葉を選ぶこと，時間管理をしっかりすること，アイコンタクトで相手の理解度を確認すること，質問への答えも，相手が納得するような話の進め方を考えることが大切である」と，５限の講義をまとめてくださいました。

　休憩を挟み，６間は生徒の発表を聞いて，具体的に指導をしていただきました。人前での発表がはじめての１年生は，原稿を読んでいてアイコンタクトができていなかったり，相手の立場に立って伝えることが不十分だったり，伝えたいことを絞りきれていなかったりと，緊張もあり，前の時間に坂本先生から教えていただいたことを実践できていない場面が多かったようでした。しかし，今の自分たちに何ができて何ができないのか，何が足りないのかということを自覚したことはとても良かったと思います。情報理数科祭の当日は，中学生や保護者の方も多く発表を聞きに来てくださいます。緊張して自分の伝えたいことが相手に伝えられなかったなど，悔いの残らないよう，今日の特別授業で学んだことを活かして，発表に臨んでほしいと思います。

　１０月６日，城西国際大学メディア学部メディア情報学科の後岡先生をお招きし，情報理数科１年生の「情報と表現」の授業で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。
　まず後岡先生に自己紹介をしていただきました。デザイン事務所での経験から，デザインはパソコンで描く前に自分の手で描かなければいけないことを学ばれたそうです。「脳と手はリンクしているものなので，目で見たものをしっかりと手で描くという作業が必要。パソコンに慣れているかもしれないが，この話を聞いたら，デザインを手で描くようにしてください」という言葉に皆うなずいていました。そしてポスターの実例を見ながらポスターデザインについての講義になりました。ポスターは人の心をつかむことが重要で，通りすがりの人に「おっ」と思ってもらったらポスターの役割の８０％は果たされていると思っていいということを教えていただきました。ここでポスターを見ながらデザインの具体的なポイントの説明に入っていきました。重要なのは，視線誘導をうまくすること。そのためには，縦組みか横組みかをはっきりさせてつくることが大切なのだそうです。写真やイラストは演出に効果的であることや，文字からも様々なことが想像できるということを文字だけのポスターを見ながら説明してくださいました。しかし，文字だけをつらつらと文章のように書いても見てもらえない，自分のコンセプトをどう表現するかということを考えなければならないということで，生徒たちへ次のような質問をされました。「最高速度が３００kmの車のコンセプトは？」この質問に生徒は「スピード！」と答えます。「では，リッター３０km走る車は？」「エコ！」とすぐさま答えました。コンセプトはできるだけ短い言葉で，しっかり考えなければならないものなのだそうです。コンセプトが決まったら，それをどのように表現するかを考えていきます。これからポスターを作る時，５つの体験をしたから５つのことを全部載せたいと思っても，ポスターに載せるのはその中から１つに絞ることがポイント，という注意にほとんどの生徒が頭を抱えていました。その後，見やすい文字の組み方や視線の動きについて教えていただいたところで休憩となりました。

　休憩後はポスターの中で使う色についての内容からスタートしました。１学期に「カラーセミナー」を受けていたため，補色の関係や色の特徴など基本的な知識はあり，抗議の内容も理解しやすかったようでした。その後も具体例を挙げながら丁寧に講義を進めていただきました。最後に，文章を読んでポスターを完成させるという課題が出されました。読んだ文章からキャッチフレーズを決めて，ポスターに書き込んでいきます。文章から様々なキャッチフレーズを書き込み先生に見ていただきました。文字の大きさや字体など具体的に指導していただき，書き直しては先生に何度も確認していただいていました。今回の講義を聞いて生徒たちがどのようなポスターを作るのか楽しみです。

　９月２９日，前回に引き続き，日本大学理工学部電子情報工学科の高橋先生をお招きして，特別授業「PC解剖実習（ソフトウェア編：２）」を行いました。

　今回はプログラムの中身がどのようになっているかを学びました。まず，マザーボードにのっているCPUとメモリの間でどのような処理が行われているかの説明をしていただきました。これらの間をデータが行き来することでプログラムが実行されているということを，動画などを使って分かりやすく話していただきました。授業の中でパソコン組立実習を経験していたこともあり，マザーボードやCPU，メモリの説明も生徒たちは用意に理解できたようでした。

　次に，「５+３＝□」という計算をコンピュータにさせる時，内部ではどれだけ細かい手順を踏んでいるかということを分かりやすく説明していただきました。コンピュータは一つ一つの処理について細かく指示を出さなければ動かないことや，コンピュータの中では０，１で表されているマシン語によってCPU内部のレジスタやメモリの間でひとつずつ命令がやり取りされていることを，図を使って分かりやすく教えてくださいました。このマシン語を使ってソフトウェアを作っていたこともあったようですが，マシン語はコンピュータには分かりやすいのですが人には分かりにくく効率が悪いということで，プログラム言語が登場したようです、代表的なプログラム言語であるC言語は何名かの生徒も使ったことがあるようでした。C言語は英語に近い単語が使われているのですが，今回の実習で使うのは，これに比べるときめ細かい命令をすることができるアセンブリ言語です。初めて聞く名前に生徒たちは戸惑っていたようにも見えましたが，先生が書き方や形式等を丁寧に説明してくださったおかげで生徒たちも興味を持って聞いていました。アセンブリ言語の説明が終わると，いよいよ生徒自身がそれを使って「５+３＝□」の計算をコンピュータに実行させるためのプログラムを書いていくことになりました。実習をするために「CaslBuilder」というソフトをダウンロードしました。これは，仮想計算機（コンピュータ）CASLに対して，アセンブリ言語を使ってプログラムを書き，実行するためのシミュレータです。プログラムの実行を１行ずつ行うことやその命令がマシン語ではどのように表されているかを見ること，さらにメモリやCPU内部のレジスタの中身の変化も見ることができます。生徒たちはこのソフトを使ってマシン語というものがどのようなものなのかを目で見ることができて，プログラムの仕組みを理解できたようでした。

　次回は，日本大学へ行き「PC解剖実習（ハードウェア編）」としてパソコンを分解して仕組みを調べたり，研究施設の見学を行ったりしていきます。

　９月１５日，１年生を対象に６，７限の「情報産業と社会」の授業の中で，日本大学理工学部電子情報工学科の高橋先生をお招きして特別授業をしていただきました。大学院の学生の方にも来ていただいて，細かい指導をしていただきました。

　先生から自己紹介があり，電子情報工学科というところでどのような勉強をしているのかを簡単に教えていただきました。その後講義が始まりました。ソフトウェア編の授業では，ソフトウェアの仕組みを２回にわたって講義していただきます。今回はコンピュータ内部での各種データの扱われ方について，次回はプログラムが内部でどのようになっているかについて学びます。

　２進数，１０進数，１６進数についてお話があり，パソコンの中では０と１で様々な情報を処理しているということを復習しました。そして，画像情報や音情報もそれぞれのやり方で０と１のデータとして処理されていることを分かりやすく講義していただきました。

　講義の後休憩を挟み，「バイナリエディタ」というソフトを使って，実際にパソコンの中で文字情報や画像情報等がどのように処理されているかを見るという実習を行いました。テキストファイル等をバイナリエディタで開くと，データが０と１で保存されていることを見ることができます。当たり前のように日本語や画像が表示されているパソコンですが，内部ではこのような数値でデータが処理されているということを実際に目で見て体験でき，２進数や１６進数を少し苦手にしていた生徒も興味を持ったようでした。テキストファイルのデータを書き換える実習では，文字コードを思い出しながら直接書き換え，思い思いの文章を作成していました。

　次回の「PC解剖実習（ソフトウェア編：２）」では，プログラムの内部がどうなっているかということについて講義していただきます。

　６月１０日，東葛テクノプラザと東大柏ベンチャープラザ見学へ行きました。

　東葛テクノプラザでは，まず山本所長より東葛テクノプラザの概要について説明をしていただきました。その後，３班に分かれて電波暗室，走査型電子顕微鏡，工業用Ｘ線コンピュータ断層撮影装置の見学を行いました。生徒たちは初めて見る試験分析室に大変興味を持っていました。

　東葛テクノプラザ見学後，東大柏ベンチャープラザへ移動し，アドバンスト・ソフトマテリアル株式会社の研究施設を見学させていただきました。それから東葛テクノプラザへ戻り，スライドリングマテリアルという物質についての詳しい説明をしていただきました。これは，東京大学大学院の研究室において創製された新しい概念の高分子材料で，例えば，携帯電話の塗料に使用すると傷がついてもしばらくすると消えてしまうという特長があります。生体安全性・適合性の高さから，コンタクトレンズ，化粧品等身の回りのものに応用が広がりつつあるという説明に生徒たちも興味を持っていました。その後行われた質疑応答の時間も積極的に質問をしていました。

　今回の東葛テクノプラザ・東大柏ベンチャープラザ見学は，生徒にとって新しい発見ばかりで，とても貴重な経験になったと思います。この経験を生かし，今後の授業や進路選択等に役立ててもらいたいと思います。

 

　今日から三日間に分けて近隣研究施設見学を実施します。6/8(火)は千葉大学環境健康フィールド科学センター，6/10(木)は東葛テクノプラザ・東大柏ベンチャープラザ，6/14(月)は東京大学柏キャンパスで行われます。目的は，生徒たちが地域にある大学や施設見学を通じて，大学・施設の理解を深め，将来の進路を考えることです。初回である今日は，学校の隣にある千葉大学環境健康フィールド科学センターの見学に行ってきました。対応をしてくださったのは，副センター長の池上教授（薬学博士）です。
　最初センター内にて，池上教授から講義がありました。健康とは何か，体の健康，心の健康，生活習慣の健康はどのような状態のことなのかなど，健康についての基本を学びました。また，暑いときには寒涼性，寒いときには温熱性の食物を摂るといった，食べ物の性質などを学びました。

　　　
　講義が終わると，今度は果樹園，薬草園，温室，圃場等の見学をしました。生徒たちは．通り道にある木々や花，果樹園や薬草園の自然とのふれあいに，心を躍らせていました。一つ一つの場所で池上教授から説明を受け，見学途中に，ステビアやワサビダイコンを試食することもできました。ステビアは甘く感じた後に苦さが残る葉っぱで，ワサビダイコンは，食感は大根に近いですが，味はとても辛いものでした。生徒たちにとって初めて食べる薬草などは，とても良い経験となったと思います。

　　　　

 　学校に隣接している施設でしたが，このように中を歩いて探索することは，参加した全員が初めてのことでした。生徒たちは，健康について学び，身近な自然とふれあい，薬草を食べたことなど，多くのことを体験することができました。　
　　　　

　5/28（金）情報理数科１，２年生と３年生のマルチメディア選択者を対象に，色彩活用研究所サミュエルより谷貝先生にお越しいただき、特別授業を実施しました。

　まず，目から入る情報の８０％は色で，色というのは形より認識しやすいこと，人の第１印象派３～５秒で決まると言われているほど，目から入る情報は重要で色がキーポイントになることなど，色の働きについてお話がありました。

　次に色の三属性（色相・明度・彩度）について，実験を用いて説明してくださいました。１分間赤色の葉を見た後に，何もない白い背景に目を移したとき何が見えるか。この実験に生徒たちは「あっ！緑色の葉っぱが見えた！」と驚いていました。赤色の葉を見ていたのに緑色の残像が現れるのは，赤と緑が補色の関係であり，人間が同じ色を見続けることは目に大変な負担がかかるため，赤の補色である緑が残像として現れて，負担を軽減しているのだそうです。また，部屋のカーテンの色を変えるだけで，体感温度が変わりエコにつながるということ，暖色系は飛び出して見えて、寒色系は引っ込んで見えるので，ポスターやグラフを作るときなどは注目して欲しい部分を暖色系にするといい，というお話をしてくださいました。