計算機利用による物理教育

◊◊◊◊◊◊

解 説

◊◇◇◇◇◇

1 

はじめに

計算機利用による物理教育

解説

鈴 木 芳 文

1

r 

^平成

^{1 1}

^年

⁷

^月「

^M

^孔

^{t h e m a t i c a}

^{で実習する基礎力学」}

^{[ 1 ]}

と題する理工学音闘基礎課程の学生を対象とする 演習書を近浦吉則先生と著し，培風館（株）より出版された．この書物を用いて物理教育を行う上で情報科 学センターには極めてお世話になるので， 「よろしくお願いします．」という御挨拶を申し上げていた．

これがきっかけとなって執筆依頼があり，この原稿を書く羽目となった．今までも今後も，情報科学セン ターには大変お世話になると考え，お引き受けした．ここでは，解説ということなので，今までの我々（物 理学実験準備室及び，近浦先生が組織した学内外の物理教育の研究グループ「

CAPE

』

[ 2 ]

）の行ってき た活動の一部（幾つかの出版物

[ 3 ]‑[ 6 ]

を含め）と今後進む方向を，折角の機会ととらえ述べてみたいと考 えている．その考え方は，参考文献

[ 1 ]

のはしがきにも述べているが，敢えて引用すると

r 

『現代の理工学は，情報科学などの一部の人工系理工学を除くほとんど全ての範囲において，自然界 の構造・法則性に規定されているとともに，多くの分野に物理学の考え方や手法が応用されている． した が っ て 理 工 系 の 体 系 を 修 め る に は ま ず 一 定 レ ベ ル の 物 理 学 を そ の 基 礎 と し て 十 分 理 解 し て お く 必 要 が あ

る．

この目的のために理工学基礎課程においては，物理学の講義，演習および実験が準備されている．講義 をベースとして演習と実験を行い物理の理解を深めていく伝統的な教育・学習法は，揺るぎない教育的根 拠を持つものであるが，近年のコンピュータとコミュニケーションの融合技術

(C&C)

の発展は，これま でとは質的に異なる「

C&C

支援の物理教育」の世界を出現させつつある．端的に「

C&C

支援の物理教 育」を整理分類すると，以下の

5

項にまとめることが出来る．

1

シミュレーションによる現象の擬似体験，

2

数値的解析および数式処理の活用による教育の高度化，

3 紙印刷物を超えたハイパーテキストによる教育情報の多様化，

4

教育学習情報のネットワーク化による遠隔利用，

5 物理実験技術としての利用，

］物質工学科，

y s u z u k i , O , e ‑ l a b . k y u t e c h . a c . j p  

—— - 3 -

九州工業大学情報科学センター

広 報 第

1 2

号

2 0 0 0 . 3

解説

がそれである．』

1  ‑3

までは，先程紹介した参考文献

[ 1 ]‑[ 5 ]

と極めてよ/く関係し，

4 ,   5

には，

2 ,   3

年前まで工学部

2

年生の物理学実験で行 てし)こァーマの一つ『コンピュターシミュレーション』および昨年

t 1

つの試みと して行った『デバイス物理学デジタル教材の開発』

[ 6 ] , [ 7 ]

などが関係している．

1  ‑3

までに関しては，

「 Mathematica

で実習する基礎・カ学」

［ 1 ]

を例に引き，

BASIC,  C ,   MATHEMATICA

との比較を交え ながら述べ，

4 ,   5

は『デバイス物理学デジタル教材の開発』

[ 7 ] , [ 8 ]

を同様に例示し述べる．

2  「 Mathematica

で実習する基礎力学」

コンピューター物理教育の特長を要約すると以下のように考えている．

•解析的解法の適用が難しい問題だからといっても，その数値的解法は必ずしも難しくはならない．

•解析解が得られる場合でも，定量的に表示することによって，その解析解の理解を深めてくれる．

0 

•図を描き，イマジネーションを拡大できる．現象と数式及び数値までもが，その関連を深く認識でき るようになれる．

その結果として，数式とイメージ化された図（現象の振舞い）に対応関係ができ，ある数式を見ると条件 反射のようにある振舞いが想起されて来る．これは単なる公式の集合体ではなく，最小の知識から多くの アイデアが浮かぶようにする，類推の力が高まる．さらに数学をツールとして使いこなせることも同様に 期待している．

実際に

( 1 9 9 1

年）最初に上宰した『コンピュータによる物理学演習理工学基礎課程のための」

[ 2 ]

はす べて

BASIC

でプログラムを作っていた． その後，コンピュターの環境の急激な変化により

C

で作成し たプログラムも含めるようにした．この変化は，教育の中でこれらのテキストを用いるのに多くの苦労と なった．このことも

MATHEMATICA

を採用する理由のひとつとなった．すなわち，

MATHEMATICA 

は数学をユーザーとする者を対象としたアプリケーションであるので，今後のそのアプリケーションの発

。

展・変化は数学利用者にとっては望ましい方向へと向かうことを期待して

MATHEMATICA

への展開を 試みた．積極的な理由としては，ノートブック及びハイパーリンク（内容及び

HELP)

等の活用によって，

•物理の話題間の関連

•物理と数学との関連

• MATHEMATICA

の使用法

をテキスト中にあらかじめ指定し，数学およびプログラミングの作成法を十分にまだ使いこなせない学 生にも使えることを配慮している．その結果，多数のハイパーリンクを張ることにより，脚注やページの 参照では面倒がって見ようとしない学生にも低いバリアで動けるようにすることができる．さらに

MATH‑

EMATICA

特有の数式処理ソフトのプラスの部分に光を当て，物理と用いられる数学（数式）の意味すると

‑ ‑4  ‑‑

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r 

解説

ころが密接につながることを期待している．また，

BASIC,  C

のテキスト双び図の作成は

PC

とは別の方 法（古典的）によっての作成であったが，

MATHEMATICA

ではテキストのみならず図までもノートフッ

クに挿人でき，電子化も可能となった．物理現象と数式との関連がより深まると同時に解析的な意味が相 対化されるようになった．

以下，

DASIC, C ,   MATHEMATICA

の 比 較 の プ ロ グ ラ ム 及 び テ キ ス ト 化 し た 例 を

BASIC

は図

1

に，

C

は図

2

に，

MATHEMATICA

は図

3

にそれぞれ示す．

BASIC

と

C

では，プログラムのボリュー ムの相違は見た目にはさほど大きくないが，教育の中で用いる場合には

C

に関してはイントロダクショ

． ン に 要 す る 時 間 は 無 視 で き ず ， 物 理 教 育 の 観 点 か ら は む し ろ 改 悪 の よ う に さ え 感 じ た ． こ れ は ま さ に

「チェーンソーを使って，豆腐を切る」感がした．さらに図（グラフ）として表すアプリケーションやツー ルも物理の教育の中で用いるには，決して使い易いものではなかった．

MATHEMATICA

の利用は，

MATHEMATICA

特有のプログラムに馴れるのに少し時間を要したが，ノートブック及びハイパーリン ク（内容及び

HELP)

等の活用によって，誘導し易くテキストも簡単に作れるようにはなっている．ただ，

参考文献

[ 1 ]

では，出版社の要請によりデジタルテキストにはなっていないが，

CD‑ROM

もしくは光磁気 デイスクのメデイアを用いて，

1

つの閉じたデジタルテキスト化し，上記の特長が十分に生かせる形には なっている．

CD‑ROM

製にした場合のはじめの取り扱いの部分のテキストを図

4

に示す．

また，今まで築いてきたことをさらに発展させ， ネットワーク化への対応するために開放系へも十分 に対応できる．すなわち，テキストや内容をホームページ等に載せる電子化もある程度は試みている．

「

Mathematica

」でもプログラミング及びネットワーク化は可能で一部それを行っている．題材もある が，より高学年にはソースコードも取り扱うことでシミュレーションやイメージ化が可能である．さら に， 「

JAVA

」による教材も作成した．現在， 『コンピュータによる物理学涼習』

( 1 9 9 1 ,

培風館）［

2 ]

の

.JAVA

への翻訳を完了しつつある．

3 

『デバイス物理学デジタル教材の開発』

r 

「大学物理教材のネットワーク化」をめざし，

NEP(Networkf o r   E < l u c a t i o n   o f  P h y s i c s ) [ 7 L [ 8 ]

のプ ロジェクトが進行し，物理教材の電子化が図られている．我々もこの企画に参加し，デジタル教材の開発 を試みてきた．特に今まではコンピューターを利用した物理教育の試みとして，上で述べたように学生が ソースコードを直接触れて行うことを主眼とした演習を中心に行ってきた

[ 2 ] ‑ [ 5 ]

．現在，マルチメデイア ネットワークと技術の飛躍的発展の成果を取り入れ，現在本学で行われている物理実険の教材を学生実験 の中で利用し，一層の学習効果を上げることをねらいとして，表題の開発を行った． そのため，

J a v a . CGI, VRML ( v i r t u a l   R e a l i t y  M o < l e l i n g  L

孔

l l g n a g e )

等ネットワークにも容易に載せることが可能であ

る技法を選んだ． 今回試作したハイパーテキストは転送速度や容量の点で，実時間での利用は今後のこ の領域における技術の進歩や改良の余地はあるが内部での利用においては有望であると考えている．図

5

以 下にホームページに掲載した一例を示す．

これは，はじめに述べた整理分類の

4

及び

5

項に対応する．平成

8‑1 (

）年度の文部省科研費基盤研究 (A)

「大学物理教材のネットワーク化：宮脇澤美（中部大学）」の呼びかけによって組織された全国組織によるプ

J ‑

r 

九州工栗大学情報科学センター

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号

2 0 0 0 . 3

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動

37 

2‑2‑3減衰振動

￨ 

｛基本

l

単振動を行なう物体に．速さに比例する抵抗が作用すると

きの物体の道勘を調べよ，

図2‑2‑17 ！解説

l

、Ifね定数KのI!ねの先端に結ばれた物体の運動万程式は2‑2‑1

項で調べたように，

m

辛＝一

fa;(2、2.15)

となり．いわゆる単娠勤をする．この抵動子が図2‑2‑l7のように水に

浸されている場合には，物体はその運動に伴ない抵抗を受ける。これは

粘性征抗と考えられ，ほぽその速さに比例する。したがって遥動方租式

は

含曰̲は

‑2m

音

1:書くことができる。これを書きかえると．

がェ7=‑ 、d:r:鈴':r;‑2c

―

di  (2.2.16) (2.2.17)  k 

伽'‑‑ t 

(2.2.18) 

となる。このような物体の運動を実際に観察してみると抵抗係数Cが

比較的小さいとさは、振動を繰返しながら振幅が減衰していき，ついに

はつり合いの位置(z=0)で静止する．抵抗係数Cが十分大きいときは

振動せず，つり合いの位置に徐々に近づいていく。なお，（2.2.16)で抵

抗力の比例定数を

2

以Cとしたのは，解析解を求めるときの便宜上のこ

とである．（2.2.17)をルンゲ・クッータ法で数値的に解くプログラムの例

がD2・2‑12であも前項かが2の基本プログラムD2‑2‑5において．

角度￠,(PHI)を位置ェ(X)に変え，270行の関数の定義(DEFFN)の式

に誠衰項を加えるなどのわずかの修正ですむことがわかる．

このプログラムにおいても，簡単にするため，02.Z‑5と同様に初期

値テークはプログラム中に直接打込んでいる{190‑250行）。上の例は．

ぱわ定数Kと抵抗係数9'がそれぞれ40[N/m],0.6[s・'］のとき．つり

合いからO.l[m]の位霞から静かに（炉叫）．放したときの抵動を鰐ぺて

いる。図2‑2‑18がその出力例である。観襄時間はlO(s)としている．なお，邸＝A予；は6.32[s·•]である。出力粘呆の図2..Z-18から，滅

衰振動の周期（ェが正から負への向さに．r=Oを通過する時刻間隔）Tは

約0.99[s]になっていることがわかる。これは．

坦伽(cuo七6.32)

とヽ〜致する.(2. 2. l?}を解析的1こ訊くと

{ J) 

c<

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3 8 0' 

3 9 0' 

4 0 0 

4 1 0 

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図2"2‑18

［初期設定）

'物体の重量・パネ定数．微Ij9積分量＊抵抗係数

＇物体の移動量、物体の初速度

＇謝定時間

l'l • l'NC(X. V) : GI • V Fl • FMC (X t OTtG l/Z. 01) : 02 • V + D↑會r1/2F1 • FHC (l t OT9C2/2. C2) ： 03 • V + OT•P2/2 P4 * FNC (I + OT•C3. 03) ： 04年？9 OTir3 

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DEP FNC (X, V) • ‑X會(IIM)‑2*CV 

［グ9フの設定）

J • TlllE I m 91 N009 (‑J*．05. 

‑．

l 5)‑{ J拿i.05―,.15) LI ME (0,. l)‑{ 0, ‑. I) LINB(0, 0)・{ J, 0) FOR 計富lTO TIME LIMB(H/Ot.. 005)‑(N/Dr. ‑. 005) HEXT『

0 志心 OISVtl 学如

9

ー

［プログラム・メイン］FOR N•O TO J PS￡T{ N. ‑X) 

X • X + (GI • 2•G2 • 2'Gl • Gt)専DT/1v = Vャ(Fl t 2 91.l t 2 •F 3會F4)90TIヽ

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憤分定数）（22.19) 

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と苔Itる．これを1いンゲ・ク，ック法により館くプログラムを作成せよ、

餌笞例のプログラムを以

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こぷす．

ヘッダーinige虚．h

I dt心い．ot口(41•x、必山hり2 { 3...ロm-m(KIm9•2•c•”

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II速さに比例する抵抗が作用する

II属数で口と3"

あらい床での抵抗

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II闘数・〜心...

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162 

第6

章 振動と波動 I 

DSolve [ DSolve 

l 

x" [tJ === •2 c x'[t). k,c[tJ, x[tl,

、 l

6.3 

減衰振動

例題 単振動を行う物体に，速さに比例する抵抗が作用するときの物体の遥動を潤

ペよ。 ' 

ばね定数

K

のばねの先端に結ばれた物体の運

動方程式は単振動の項で闘ぺたように，

d2x 

m —= ‑kx 

dt2 

(6.3.1) 

となり，いわゆる単振動をする◇この振動子が

図

6 ふ 1 に示すように水に浸されている場合に

は，物体はその運動に伴い抵抗を受ける。これ

は粘性抵抗と考えられ，ほぽその速さに比例す

る。したがって運動方程式は

d2ェ必

m::..;  =  ‑kx  ‑ 2mc ― 

dt2 dt 

と書くことができる。これを警きかえると、

d% ＝一dt2  (wo)2 ‑

2c 

血

dt 

図 6・3・1

(6.3.2) 

(6.3.3) 

如o)2

k 

＝一

m 

となる。このような物体の運動を実際に観察してみると抵抗係数 c が比較的小

さいときは，振動を繰り返しながら振幅が減衰していき，ついにはつり合い位置

(,:r 

=0)

で陪止する。抵抗係数

C

が十分大きいときには振動せず，つり合いの

位置に徐々に近づいていく。なお，抵抗力の比例定数を 2mc としたのぱ，解析

解を求めるときの便宜のためである。

(634) 

￨ 

D釦Ive[ x"{t) ‑== ‑2 e x'[ti • k x[tl, x(t), t] 

l 

(｛咽一E（→夕淀ICIII

+ 

E(‑a 

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6 

図

6‑3‑2

者溢

10 第

1

章

M

叫四n￠t心の饒単な使い力l.3. 

C

じll.OMの使い方11 

If

入

1.3  CD‑ROM

の使い方

CD‑ROMをコンピューターに入れ、現れたアイコンをダプルクリックして閉くと、次の2狐類のアイコンが入っている。その1つはMathemati心のノートブックを見るためのMathR<叫町のアイコンで、

Macintoshでは図のように示されます。2つ目は、このテキストで使われる・「力学

J

のノートプックです，3つ目は、この[CO‑ROMの使い方」

のファイルです。「力学

J

の）ートプックのアイコンを開くと、次の40の7.,.イルがあり、そのうち計算に用いるノート

プックば章ごとに4つのファイルに分けてある。本テキストのM叫1ematica/‑にプックは、テキスト内容に準拠した章(Chapねr)単位のファイルの中に．図香号（棧数の湯合もある）が列記してあり、関連する図番号の7ァ,()レを開くことで，図と閲遥す

るプログラムを鼓み出すことができる。たとえば、図番号Figl.4.021.4.03hは、1章の4節の2番目から3番目までの図とそれに隣連するブログラムが書かれている。次のその一部を示tewindows版では、8文字以内に収めたため、7ォルダ（デイレクト＇！）名，ファイル名を変更してある。図番号の後に拡張子．nbが付く.{Ver. 2.2では、拡張子．皿

が付く。）M叫ntoshではマウスでMa出和叫•tアイコンをダプルクリックして起動し、ダイアログで目的のI­l‑ブックを選ぷか、IートブックのアイコンをドラッグしてM砧Mb凶erアイコンの上にドロップする。Wind{)WSでは、mothr如丘mのラインをダブルクリックしてMathR紐derを起動し、ファイルメニュー

から目的の.Iートブックを開く。

M江in匹hでは、入力文の警かれた右端のセルプラケット（縦長の腱括弧）をマウスで指定し、ente9キ‑を押す

と動作する（もし・くは、ダブ｝＂クリックする）。WI!泣m.. では、同様にセルプラケ、9ト

を選んだのち亀・出氏キーを拝したままreturnキー押すと勧作する。アニメーションの画像を動作するときは具ー遥のグラフいクスのセルプ9ケッl:をマウスで選択した後．Mac・iIl凶I)では、Gr"!'h匹メニューからAnim此•Select迅図144Graph益．（図l‑3‑l参照）を選ぷか、—•連のグラフィックスのどれかをダプルクリックすると図が動作すふWindow•では、GraphicsメニューからAnima比Sel釦tedGr~ph!cs.、を選ぶか、7ィルムの絵が指いてあるメニューボタンを押す。アニメーションが始まると、左下に操作ボタンが現れるので、これを用いて

コマ送りの速度やコマ送りの方向を変えることができる．以下に滅衰振動の節を例にして畜ノートブックの使用法を示す。減衰掘動の7ァイルを開くとここに示すような図1ふ•2のみしか現れない，そこで｀「ここをダプルク’｝ックするjと示してあるセルプラケット

をダプルクリックすると次の表示が棧れる． Form●t In凶tKorn●1 FI ,rt To ► 叩A•ト応90U1tInput F•motT卯•≫ D•foult output mmmotT屯9●► D•foull lnllne FormatTyo● ►

Con Pmp●rtl●S Con ereugIng 09V96• C●It l1•屯acel9ふ

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図1‑3‑3:

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図1‑3‑2:

図1ふ3は、上の操作を行った後の面面に現れた表示である。2つの問題が示してある。先ず上の問題を解くことを始めてみよう。（ここでも同様に下向きの矢印の付いたセルプラケットをダプ）レクリックすると上に述べた函面が表示される。）

自分なりの解を準憶した後、図l・

を1こ示すように「ここをダプ）レクリックする」と示してあるセルプラヶプトをダプルクリックすると次の次の表示（図1•35)が現れる。図l4•5には、解を解くにあたっ図1‑3‑4,てのその背景等が示してあるので、よく読む。その後、「ここをダプルクリックする

1

と示してあるセルプラケットをダプ/vクリックすると次の次の表示（図1ふ6)が現れる。

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6

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解説

ロジェクトのもとで行った．その可能性及び必要性が急激なコンピュータ一環境の進展により議論がはじ まったばかりであると言える．我々のグループも

1‑3

までの項目は，幾つかの試行錯誤を含みながら，独 立に先駆的に行ってきた自信はあるが，ネットワーク開放系をも視野に入れた点については，これからの 課題である．現時点での技術は，物理教育，物理学実験を含め，どの程度のことができるか，これは教材 を試作することにより明かとなったことが多い．このテーマを行った卒論生にとっては，その出来栄えを 見ると

c h a l l e n g i n g

であり

e x c i t i n g

であったと思える．

行ったテーマは

1. ダイオードとトランジスタ（物理学実験用モジュール）

2 .

半導体デバイス（物理学実験用モジュール家庭学習用）

3 .

簡単な力学

4 .

簡単な結晶学

とそれぞれ教材を作りながら，卒論のテーマを仕上げた．全てを紹介するのは紙数の限りで

1

番目のみに 抑える．私自身の個人的感想を述べると，我々教員とは異なったセンスで出来上がっているのには驚かさ れたし（勿論荒削りではあるが），このような出来上がりを私は作れないと感じた．今後この方面が進展し て行くには，様々な異質なタレント性（オ能）がぶつかり合う必要があると思った．

以下いずれも，情報分野の研究及び商品からするとその方式や部品そのものは全てが決して最先端とい うわけではない．これは，教育システムのトータルバランスやコストパーフォーマンスなど全体的なもの を勘案して試みているためである． しかし，ここでのコンテンツ作成のトライアルは成るべく最新の技術 を組み合わせ，現時点ではどこまで可能かを見極める作業も入っていた．

︒

デバイス物理学デジタル教材の作成 1.  目的

このデジタル教材は，九朴

I

工業大学工学部の工学基礎科目として実施されている物理学実験の項目の

1 0 

つの「ダイオードとトランジスター」に基づいて作成した．

代表的な半導体素子であるダイオードとトランジスターの実験を，デジタルテキストを副教材として利 用することで，その表現効果によって動作原理を学ぶ．ダイオードについては電圧ー電流特性を測定して

その整流特性を， トランジスターについてはエミッタ接地接続特性を測定してその増幅作用を理解する．

2 .  

内容

このデジタル教材は，主に 1.原理

2 .

装置

3 .

実験方法

4 .

結 果 の 整 理 の

4

つにわかれている． （テキスト の構成と合わせている．）

原理の部分では，

GIF

アニメーションにより目に見えない電子や正孔の動きを表わしたり，その他の静 止画によって， 11型．

p

型半導体とダイオードとトランジスターを説明している．装置の部分では，実験で 使用する装置をデジタルカメラによって撮影したものを用いた．

‑ 1 0 ‑

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r 

r 

解説

図

5 :

デバイス物理学デジタルテキスト目次図

この原理と装置の部分では，デジタルライブラリとしての利用に近く，学生が実験を行う前の予習とし て，利用することを考えている．

実験方法の部分では，文字で説明した部分とビデオ映像による部分の

2

つにわかれており，ビデオ映像 の部分は，匝路図も静止画によって同時に示していることで，その映像と比較することにより，簡単に回 路を組むことができ，その映像がもつ表現効果によって実験をスムーズに進めていくことができる．

結果の整理の部分では，ダイオードの整流特性図の例や，エミッタ接地接続特性図の例を示すことに よって，実験を終えた学生がその結果をまとめやすいようにした．

デバイス物理学を，学生実験を通しデジタル教材を利用することで，学生が興味を持ち理解しやすいも のとなっている．さらにデジタル化されているため，家でも実験室でも手軽に利用できる．

‑ ll ‑ 九州工業大学情報科学センター 広 報 第

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十 一

( a ) 順方向バイアス

して雹荷はなくなス し心。羞領域の電極からは正孔が補給（注入）され と

^{」 ↓Ju＇し、 べし4・むべ＇ぶしや→1こyユ心・ 9 ・心So} 

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沿,.: 

一方図 2 ‑ 2 (

の結果~接合音恥--‘-

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^{‑ 9.，9い 心} ‑ 9C ‑999U 9  9 -W入S~ ゞふV ヽ i^{J 9 U 9 -}

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^{u.9 ‑、＜}

図

6 :

ダイオードの原理説明部分

デジタルカメラによって撮影したものを，このデジタル教材の装償図として表わしている．

解 説

゜

デ ジ タ ル ビ デ オ カ メ ラ に よ り 撮 影 し た も の を ， 実 験 方 法 の 説 明 で 動 画 と し て 利 用 し て い る ． こ の 実 験 方

。

法の説明の部分は，動画による説明と文字による説明に分かれている．

図

8

は，文字によってのダイオード整流特性の部分を表示している．ここでは，実験を行なう前の予習と しての利用を考えている．

図

9

は，ダイオード整流特性の動画による実験方法の説明部分である．ここでの利用は動画の表現効果に よって，実験をスムーズに進めていくことを考えている．

4  今後の展開

コンピューターによる物理教育において先行例として，いくつかの実績を上げているという話を聞く．

そ れ は ， 主 と し て 多 面 的 な 入 試 の 実 施 ， 高 校 で の カ リ キ ュ ラ ム の 選 択 の 自 由 度 の 増 加 に よ り 多 様 化 し た 学

‑ 1 2  ‑

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解説

r 

図

7 :

デバイス物理学デジタル教材における装置の説明

r 

生（基礎学力の幅の広がり）等に対して効果があったとのことだ．利用法としては，第

1

段階は物理を楽し ませるために，次に第

2

段階は解答選択式や数値代入方式による誘導が考えられる．さらに，自由記述に よる課題や物理量を表す記号を用い数式作成の第3段階へと進む．これらを駆使することにより，より創 造的な学生の育成も可能になればと考えている．難儀なこと（苦痛なこと）が楽しめる境地に達すれば，大 成功である．ただ，これに関しては，卓抜したシナリオ（コンテンツ）が必要となる．

今後の技術的な課題や問題点は多々あると思うが，問題点の掘りさげより速い，それを凌駕する技術の 進歩の方を強く感じた．さらに全体的鳥敢図では，技術よりソフト（人間科学）的な難しさを多く感じてい る． しかし，我々の守備範囲でできることを考えると，様々な試行錯誤を重ね，有用な

knowhow

の蓄積

（資源化）を図り，その知識を

H h a r e

（共有化）しながら進めて行かなければと思っている．

謝辞

ここでの仕事は，いずれの領域も本学・工学部 近浦吉則教授の指導ならびに共同研究によってできた

‑‑1 3  ‑

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解説

︒

図

8 :

文字による実験方法のダイオード整流特性説明部

ものである．物理実験にコンピューターを用いるテーマなど私が赴任以前から全国に先駆けてやってこら れた．私が自信をもって述べることができたのもここにある．

゜

CAPE (Compnter Aided P h y H i c H  Edu

^（冷、一

t i o n )

として活動し，幾つか共著を著すことができた田中洋介教授（九州共立大学・工学部），古川昌司助教 授（本学・情報工学部），太田成俊講師（九

1 + 1

共立大学・工学部），大学物理教材のネットワーク化の教材作

りを卒論テーマとした吉福貴志，篠原成美両君に感謝致する．

参考文献

[ 1 ]

鈴木芳文．近浦吉則：

Mathematica

で実習する基礎力学 培風館 (1999)

[ 2 ]

近浦吉則．太田成俊．鈴木芳文．田中洋介：

培風館 (1991)

コンピュータによる物理学演習理工学基礎課程のための

‑14‑

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r 

r 

解説

[ 3 ]

田中洋介．近浦吉則．太田成俊．鈴木芳文：理工学基礎課程の力学基礎とコンピュータグラフィクス 東京教学社

( 1 9 9 2 )

[ 4 ]

鈴木芳文．古川昌司．太田成俊．田中洋介．近浦吉則：理工学基礎課程の原子物理学基礎とコンピュータ シミュレーション 東京教学社

( 1 9 9 3 )

[ 5 ]

古川昌司．鈴木芳文．近浦吉則，鈴木芳文．田中洋介：理工学基礎課程のよくわかる工業数学基礎とコン ピューターグラフィクス 東京教学社

( 1 9 9 7 )

[ 6 ]

近浦吉則 基礎教育とコンピューター： 「しぜん」東京教学社

p . 1( 1 9 9 7 )  

[ 7 ]

近浦吉則 実験テーマからみた工学部基礎課程物理実験ー九州工業大学工学部物理実験室を中心とし て一： 「大学の物理教育」

p .27 ( 1 9 9 8 )  

[ 8 ]

宮脇澤美 代表 大学初年級物理教材のネットワーク化

NEP

プロジェクト報告

( I )( 1 9 9 8 )  

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解説

図

9 :

動画による実験方法の整流特性順方向説明部の図

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