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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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。

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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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」

１　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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　生徒たちが地球環境問題を考えるための　　　　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。