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６－２ エネルギー効率を考慮した競技例
今回の実験結果を元に、いくつか実践例を考案した。後述の付録にて、指導案例を示す。
①ある荷物を坂道の下から上まで、いかに省エネで運ぶことができるか。
これは、第 5 章で実験したことを基にした実践例である。ある荷物を持って坂道を登る 際、いかに消費電力を少なくしながら登ることができるのかを競うものである。同じ高さ の坂道、同じ重さの荷物、同じ距離の坂道を登ることを条件に、どの程度の速さで坂道を 登ればよいのか、その速さを実現するためには、どのようなギヤ比を持ち言えばいいのか を考えさせる。そうすることにより、どのようにロボットを組み立てれば速さを早くして 省エネにつなげることができるのかといったことを考えることができ、構想段階から省エ ネを意識させることができると考える。
②ロボット・ソーラーカーレース
小さな電流計を取り付け、どの程度電流が流れているのかを確認しながら行う競技であ る。電源電圧は一定なので、流れる電流を制御することができれば、省エネにつなげてい くことができるようになる。ギヤ比を小さくする、ギヤの数を減らすなどして、ギヤの伝 達におけるロスや摩擦におけるロスなどを減らし、流れる電流をどのように少なくするこ とができるのかを行わせることによって、消費電力量を抑えれば省エネにつながるといっ たことを意識付けていくことができるであろう。
③得点をとる作業をいかに短時間でできるか。
走る速度をなるべく速くすると消費電力量を減らすことができるのならば、物を運ぶた めのアームを動かす速度も速くすれば、さらに消費電力量を少なくしつつロボコンを行う ことができると考える。そこで、一定時間でどれだけの得点をとれるのか競う形式をとる のもよいであろう。もちろん、おもりを載せすぎると、ロボットの動きが鈍くなり、ロス も多くなってしまう。しかし、少量ずつ運びすぎても、往復する回数が増えてしまうため、
その分ロスが増えてしまう。持ち上げる力を強くして一度に多くの得点をとるか、ロボッ トのスピードを速くしつつ、少量ずつ運ぶか、そのあたりの駆け引きも子どもたちの興味 関心を引き、さらに省エネを意識させていくうえでの重要な要素となるであろう。
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以上の実践例から考えて、やはりただ単にロボットを走らせるだけではなく、競技形式 にしながら実践させることで、子どもたちの興味や関心をよりひきやすくなると考える。
さらに、ロボットを動かす際は、消費電力量リミッターに接続して行えば、ある一定量の 電力を使いきると自動で止まる仕組みから、対戦途中でロボットが止まってしまうほどの 消費電力を使わないよう指導していくことも重要だと考える。さらに、消費電力量リミッ ターを使用すれば、パソコン上にどれだけの電力を使用したかが表示されるので、視覚的 に捉えることが可能となり、よりロスを減らすためにはどうしたらよいのか考えるきっか けになると考える。
６－３ エネルギー効率を考慮した授業実践例
本研究をもとにした授業実践例を提案する。導入では、「エネルギー」とは何か、そして、
エネルギーを無駄に使うとどうなってしまうのかを学ぶ、そして、その無駄に使ってしま うエネルギーが一体どのくらいあるのかを、載せているおもりの重さが違う 2 つのロボッ トと消費電力量リミッターを用いて、同じ平面、もしくは坂道を登らせる実験をして比較 する。そして、何が原因でその消費電力の差が生まれているのかを考えさせ、どうすれば 無駄なくエネルギーを使うことができるのかを考えさせる。また、ギヤ比が違う 2 つのロ ボットを使って、同じ距離を走るうえで、所要時間によって消費電力に違いがあることを 示しながら考えさせる方法でもよい。そして、グループで作成しているロボットがあれば、
それに応用させる形で省エネの取り組ませるとよいであろう。そして、実際のロボコンの 形式で省エネを意識しながら得点を競う形式にするとよいと考える。
また、消費電力量を使って消費電力の比較を行うのみでは、子どもたちの興味や関心を 引くのは困難であると考える。そこで、レースを行わせる、物を運んで得点を競わせるな ど、ゲーム感覚で物事に取り組むことができれば子どもたちの興味を引くことができると 考える。子どもたちは楽しい授業を望んでいると考えるため、少しでも楽しく、そして省 エネを意識することができると考える。また、学習プリントを用いることによって、自分 たちが考えた省エネ対策の方法を記録し、今後のロボット製作の参考になればよいと考え る。そして、競技等が終わった際に評価を行わせ、自分たちが考えた省エネ対策がどう影 響を与えたのかを評価するようにする。
本研究で行った実験をもとにした授業案例を、この論文の最後に付録で掲載する。この 授業案では、子どもたちの興味や関心をなくしたりしないよう、ゲーム感覚で授業に取り 組める内容とした。
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６－４ 本章のまとめ
本章では、今回の研究の内容を基に、省エネを意識づけるための指導方法と、授業実践 案を提案した。子どもたちにゲーム感覚でエネルギー効率に触れさせ、興味や関心の弾き やすい授業展開となるよう考案した。どのように子どもたちに省エネを意識させていくか を吟味することにより、今後のエネルギーに関する授業をどのように考えてくか検討して いく際の参考になればと考えている。
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