校内LAN対応気象データ・リアルタイム表示システムの開発と小学校での長期試用実践

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(1)Title. 校内LAN対応気象データ・リアルタイム表示システムの開発と小学校での長期試用実践. Author(s). 高橋, 庸哉; 割石, 隆浩; 土田, 幹憲; 成本, 典之; 野崎, 正昭. Citation. 北海道教育大学紀要. 教育科学編, 65(2): 73-78. Issue Date. 2015-02. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/7696. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) 北海道教育大学紀要(教育科学編)第 6 5巻第 2号 J o u r n a lo fHokkaidoU n i v e r s i t yo fE d u c a t i o n( E d u c a t i o n ) Vo . l6 5，N O . 2. 平成 2 7年 2 月. 0 1 5 February，2. 校内 LAN対応気象データ・リアルタイム表示システムの開発と小学校での長期試用実践高橋庸哉・割石隆浩 *.土田幹憲**・成本典之***・野崎正昭***. 北海道教育大学教育学部札幌校地学教室 *札幌市立新琴似緑小学校料札幌市立前田小学校. NSC * * キ ( 株I. Developmento ft h eSystemf o rR e a l T i m e l yD i s p l a y i n g WeatherDatav i aaLANi naC l a s s r o o mandLong-Term T r i a lP r a c t i c ei na nElement a r yS c h o o lC l a s s TAKAHASHITsuneya，WARIISHITakahiroへTSUCHIDAM i k i n o r i* * ， NARIMOTON o r i y u k i* * *andNOZAKIMasaaki* * * D e p a r t r n e n to fE a r t hS c i e n c e s，SapporoC a r n p u s，HokkaidoU n i v e r s i t yo fE d u c a t i o 日. キ ' Sa p p o r oC i t yS i n k o t o n i r n i d o r iE l e r n e n t a r yS c h o o l 料. ' S a p p o r oC i t y孔1 a e d aE l e r n e n t a r yS c h o o l ***NSCC o .L td .. 概要児童の生活体験を科学的データと結びつけることを主眼として，教室で気象(要素)データに日常的に接する機会を提供するシステムを開発した。学校内に設置した気象測器からのデータを校内 LAN 経由で取得し，更新聞隔 2.5~60秒で表示する。小学校 5 年から 6 年にかけて. の 1年 7ヵ月にわたって，このシステムからのデータを教室で自由に使用できる環境を用意し，児童が気象データをどのような関心を持って，どの程度利用するかを調べた。児童の半数はデータを 1日 1回以上， 20%は 1日に数回以上自発的に閲覧していた。また，気温や風向，雨などに関する生活体験を気象データと結びつけ，外遊び時の服装など日常生活の中で活用しており，システムの有効性が示された。. はじめに天気は日々の生活と密接に関わっており，子ど. もたちは「風が冷たかった J，1"急に暑くなった J，「雨がず、っと降っていた」などと日々生活の中で体感している。この生活体験を科学的データと結. 7 3.

(3) 高橋庸哉・割石隆浩・土田幹憲・成本典之・野崎正昭びつけることができれば，天気・大気現象ひいて. る。気象庁公開データは 1 0 分毎のデータであるの. は科学への関心を高め，深め得ると考えられる。. で，これより短い時間スケールの現象を十分に表. 小-中学校理科では小学校 4年生と中学校で気. 現できない。小学校四年生理科で学習する気温の. 象観測を実施することになっている。前者では 1. 日変化の場合にも，その変化率が lC/lOminを. 日の気温変化と天気の関係を，後者では気象要素. 超えることがある。 1 0分間毎のデータを用いた場. の変化と天気の関係や前椋通過と天気の変化を調. 合，数値の変化が突然起きるような誤解を生じる. べる。しかし児童・生徒が継続的に気象観測を. 可能性があり，注意を要する。したがって，学校. 実施しづらく，夜間のデータを得ることも困難で. に気象測器を設置し，より短い時間間隔で観測さ. ある。この困難を解消するために，自記記録計を. れた気象データを負荷なく常時利用できる環境が. 用いた観測が従来から教科書で取り上げられてき. 不可欠である。. た。しかし，機器を維持し，データを長期間取得. O. また，天気は日々違っており，季節によっても. していくことは難しい。また，紙媒体への記録の. 違う。児童・生徒の体感と結び付けるためには，. ため，データの二次的利用がしにくい。. 理科気象単元学習時という限られた時間だけでな. 近年，インターネットが普及するとともに，風. く，子どもたちが日常から気象データに接する環. 向や風速，気温，雨量など各種気象データも. 境を用意することが不可欠である。近年，学校教. Web上で公開されるようになった。たとえば，. 育現場の情報化の一環として，校内 LANの整備. e i t e n 2 0 0 0で、は，全国 1 8 箇定点観測プロジェクト t. が進められてきた。 2 0 1 3年 3月現在で，普通教室. 所の観測点から一定時間間隔でデータを取得し. 0 1 3 )。の整備率は 84%に達している(文部科学省 2. Web上に公開した(渡遺他 2 0 0 6 )。このプ. この校内 LAN環境を活かせば，測器からの気象. ロジ、ェクトによる観測点からのデータの収集は. データを各教室で継続的にかつ容易に閲覧できる. 2008年で停止しているが，現在では，気象官署や. 環境が可能となる。. て，. アメダスからの気象データが気象庁ホームページ. そこで，学校に設置した気象測器から得られた. ( h t t p : / / w w w . j m a . g o . j p / j m a / ) で公開され，日. 気象データを校内 LAN経由で絶えず取得し，教. 本各地約 1 3 0 0 箇所のデータを利用することができ. 室でリアルタイムに表示できるシステムを開発し. る。このデータを活用すれば，大気現象を面的な. た。この有効性を検証する端緒として，このシス. 拡がりとして捉えることができるので，台風や低. テムからの気象データに長期間接し得る環境を小. 気圧・前線に伴う天気の変化など理科・気象単元. 学校で用意して，児童の気象データ活用状況を調. の学習には極めて有効である。. 査した。本論文では，開発したシステムの概要及. しかし，生活体験を実際のデータと結び付けるという点では，気象庁公開データは次の二点で十分とは言えない。第一に，気象要素の値は観測点. 学校{こ設議した気象灘署号. 教室クライア. 慈愛. の周囲の地形や海からの距離などに依存する。また，ヒートアイランド現象などの影響も受ける。. ントパソコン. サーバ. 絞内はι h 気象築主義. 受章野綾凌. 20km程離れた二つの観測点で同時刻の気温差が 1 0Cを超える場合もある。気象庁のデータで学校 0. 周辺での気象状況を代表できるとは限らない。第二に，風は数秒から数十秒スケールで絶えず変動しているし(風の息)，陸風と海風の遷移時あるいは寒冷前線通過時，冬型変化時には，短時間で風向・風速や気温などの急激な変化が観測され. 7 4. 気t t. 6 0. 図1.システム概念図。各気象要素項目とデータ更新頻度を併せて示す.

(4) 校内 LAN 対応気象データ・リアルタイム表示システムの開発と小学校での長期試用実践. 理睡時書植民…. a. 宇. 田昭一一一一討議. 懸織機. 議議欝醸総一綴務総書嶋崎議. 基車. 3母. ま申. ま器. 毒事滋畿重審議華. ℃. 再審積書量媛務書. 官2. 撃事録援護重要 1. 1 : :. 毒事滋重量畿を詩. 型2. 哲. 襲撃滋. 忠義時掛. 1 務総書臨1J' 1 益事，G. 雨期. 総鶏機t J ち線開開. 図2 . 教室で表示される気象要素データのリアルタイム表示画面倒 ( 2 0 1 4 年 8月1 4日0 8時)原図はカラー. ぴ長期試用実践とその結果について述べる。. 気象要素の急激な変化を間断なく表示することができる。. 2 開発したシステムの概要. サーバには毎正時から 1 0 分毎のデータが蓄積，保存される。この際に，風向・風速は，気象観測. 図 1はシステムの概念図で，気象測器で計測さ. で通常用いられる 1 0 分間平均風向・風速とし，観. れる気象要素は風向及び風速，気温，降水量，湿. 測時間の前 1 0 分間を平均する(気象庁 1 9 9 8 )。降. 度，気圧である。測器出力は測器に接続した専用. 水量は前 1 0 分間に降った降水量 ( 1 0 分間降水量). サーバに送られ，サーバは校内 LANに繋がって. である。期間を指定して，蓄積データを 1 0 分毎あ. いる。校内 LANに接続した各教室のパソコンか. るいは 1時間毎にダウンロードできる。ファイル. らサーバにアクセスし，取得したデータを表示す. 形式は CSVである。 1時間毎のデータを選択し. る。サーバに送られるデータの更新頻度は測器の. た場合，降水量は直前 1時間までを合計したもの. 仕様によって決まっており， 2.5~60秒である。. (1時間降水量)である。この蓄積データを利用. クライアント・ソフトにより，瞬間風向及び瞬. すれば，児童・生徒が自ら行う気象観測を補完し. 間風速，気温，湿度，気圧，当日 0時から閲覧時. たり，低気圧や前椋の通過などに伴う気象要素の. 点までの雨量が教室でリアルタイムにグラフイツ. 時間変化を調べたり，気象要素の日変化や季節変. ク表示される(図 2)。この他に，‘今日のこれま. イ七をみることカtできる。. での最高気温・最低気温'及び‘昨日の最高気. 開発したサーバ及びクライアント・ソフトは. 温・最低気温，‘ 1 0分前からの雨量二‘ 1時間前. Windowsに対応する。測器にはデータ表示ソフ. からの雨量，昨日の雨量'の値が表示される。. トが通常添付されているが，測器に接続されたパ. また，風速及び気温，湿度，気圧の変化傾向(10. ソコン上でのみ表示され，. 分前と比較)を矢印で表す。図 1中に示す時間間. antagePro2 (DAVIS社ない。用いた気象測器 V. 隔でデータ更新が行われるので，風の息に対応す. 製)で，教育現場で容易に購入できるように廉価. る風向・風速の瞬間的な変動や大気現象による各. であることを条件に選定した。. LANには対応してい. 7 5.

(5) 高橋庸哉・割石隆浩・土田幹憲・成本典之・野崎正昭表1.気象要素データ表示画面を週に 1回以上閲覧 2 1名)の動機していた児童 ( 閲覧動機. 回答者数 (人). 閲覧動機率 (%). 0リアルタイムデータ -風向. 6. 2 9. 1 5. 7 1. -降水量. 5. 2 4. -湿度. 1. 5. -気圧. 2. 1 0. 0気象要素の時間的変化. 9. 4 3. 0天気予報との比較. 3. 1 4. 0友達の勧め. 3. 1 4. 。. -風速 -気温. . 教室での気象要素データ表示画面の児童に図3 よる閲覧頻度. 3 小学校での長期試用実践本システムを用いた実践を小学校で 1年 7ヶ月にわたって試行した。教室で日常的に気象データ. 。. b . 実践の結果 6年生の終わりに児童に対するアンケートを. 行った (2012年 2月28日実施，回答者数30名 ) 。「あなたは教室で‘お天気 View' をどれくら. にリアルタイムで接する環境が存在する場合に，. い見ましたか?J (‘お天気 View' は教室で使わ. 児童自身がどんな関心を持ち，どの程度利用する. れる表示ソフトの呼称)に対する回答をまとめた. かを調べた。. のが図 3である。 '1日数回以上見た」と答えた者が 20%， '1 日に 1， 2回見た」が 27%で，合. a . 実践の概要札幌市内小学校の屋上に気象測器を設置し，校内 LANに接続して，本システムを日常的に自由. 計 47%の者が 1日に 1回以上見ていた。週 1回以. 上見ていた者は 70%に達した。給食時間に見たのはここには含まれていない。. に利用できる環境を用意した。 5年生理科・気象. 「どうして，‘お天気 View' を見ましたか?J. 単元学習時から 6年生卒業まで (2010年 9月から. と閲覧動機を自由記述させた。週に 1回以上見た. 2012年 3月まで)， 1学級を対象に実践を行った。. と回答した者 ( 2 1名)について，記述内容から抽. この間にクラス替えはなかった。気象単元終了後. 出した結果を表 1に示す。一人で複数に回答して. は，台風が近づいた時など天気に関するトピック. いる場合もある。閲覧動機率は(ある項目を閲覧. があった時以外に授業中に使うことはなかった。. 動機とする回答者数). 管理上の問題から，児童がノートパソコンを毎. (総回答者数)で定義し. た。リアルタイムデータが多く，中でも気温の閲. 日職員室に取りに行って，教室にセットする形を. 覧動機率が71%と一番高く，児童の関心が高い。. 取った。児童はこのノートパソコンで休み時間等. 次いで風向 29%，降水量 24%であった。. に自発的に閲覧した。また，係の活動で，児童が. 具体的な記述例を見ると，現在の気象状況を知. 天気の様子をほぼ毎給食時間に教室設置の大型液. りたいというのが一番多い動機となっている:. 晶モニターで説明した。過去データのダウンロー. 。「夏は‘今日は暑いな. ドは殆どなされず，リアルタイム表示画面(図 2) が主に用いられた。. 76. 。今何度くらいだろ. う'などと気温が知りたい時に見ます。」。「今の気温を見て，外の寒さが知りたかったか.

(6) 校内 LAN 対応気象データ・リアルタイム表示システムの開発と小学校での長期試用実践. 寒かったことがわかった。 -12.3度位。 J (さら. ら!J. oi最低気温と学校に来た時の時間差でどれくら. に，「自由研究で，. 1月の平均を出して，ネッ. い気温に差が出るか調べてみたかったから。」. トで調べた昔の気温と比べると，冬の平均気温. 。「雨が降った時にどれくらいの雨が降ったのか. が 3度上がっていることがわかった」と記述している。). なという時に使った。」。「風向きは帰るちょっと前，風が強い日に見ていました。帰り向かい風かなとか…。」. く身近な天気特性の理解を示す例〉。「夏の気温と風向きの変わり方と冬の気温と風. 。「外遊びをする時にジャンパーを着ていくか，ふつうのままでいいのかという時に見ます。」. 向きの変わり方は全然違う。」。「風向きは数時間もたつと結構変化するし，数. 前回例では，寒暑や降雨という生活体験を気象. 分でも変化する。さらに風が強い日にはすごく. データに定量的に結びつけようとしている。この. 変化していたりしました。」. ような記述は 43% (9名)でみられた(単に「知. 。「秋→冬へとどんなふうに急に気温が変わるの. りたかった」のみの記述が29% (6名)あった)。. かと思っていたら...少しずつ下がっていって，. 後二例ではデータを日常生活に役立てようとして. 気がついたらもう気温が下がってしまってい. いる。すなわち，下校時に向かい風で歩きにくい. た。」. かどうかを心配し，外遊びの時にもう一枚着てい. く法則性の気付きを示す例〉. くかどうかの根拠としている。このような日常生. 。「台風や雨や風がすごく吹く時と，普通の時を. 活に役立てている記述が24%(5名)でみられた。. 比べて，気圧が下がったりすることがわかった。」. これに次いで，気象要素の時間変化を調べるためが43%で，現在の気象状況だけでなく，その変. 。「冬は北風が来ると，気温が下がっていく。」. 化にも興味を示した。たとえば，. o ノートに表を作って，気温と湿度と天気と， i. 5日間ほど観察して，気温や湿度の変化を見ま. 4 まとめ. した。」. 学校教育現場に普及した校内 LANを利用し. oi最近とても寒いので，温度の変化が知りたく. て，気象観測測器からの気象データを絶えず取得. て，ノートに記録し，風向きなども一緒に記録. し，各教室でリアルタイムに提示するシステムを. するために見ています。」. 開発した。開発の主眼は，児童や生徒に教室で日. と記されていた。自らの興味・関心から，記録を. 常的に身近な気象データに接する機会を提供する. 取って継続的に調べていた。このような場合には，. ことにある。小学校 5年後半から卒業までの 1年. 蓄積データの利用を指導することも考慮されるべ. 7ヶ月にわたって，教室で本システムを日常的に. きである。. 利用できる環境を長期間用意し，システムの有効. 次に，「‘お天気 View' を見て，どんなことが. 性を検証するために，児童の閲覧頻度や動機，わ. わかりましたか?J を尋ねた(自由記述)。回答. かったことをアンケート調査した。. 例を以下に示す。日常体験の定量化や身近な天気. ( 1 ) 開発したソフトは刻々と変化する現在の天気. 特性の理解，更に進んで法則性の気付きが見られ. 状況(瞬間風向・風速及び気温，湿度，気圧，. た。. 今日の降水量，各変化傾向)をビ、ジ、ユアルに提. く日常体験の定量化を示す例〉。「雨が降って学校に行って，. 示する。 ‘こんなに降った. んだあ'と雨の量もちゃんとわかった。」。「グラフをつけてみて，今年は 2月上旬が一番. (2). 気象測器からの気象データを 2.5~60秒間隔. に LAN経由で取得し，表示しているため，風の息に対応する風向・風速の瞬間的な変動や大. 77.

(7) 高橋庸哉・割石隆浩・土田幹憲・成本典之・野崎正昭. 気現象による各気象要素の急激な変化をほぼ連. i l e / 2 0 1 3 / 0 9 / 1 7 / 1 3 3 9 5 2 4 _ 0 1 . p d f (accessed2 0 1 4 . 0 8 .. 続的に示すことができる。. 2 0 ) .. ( 3 ) 児童は休み時間等に自発的に気象データを閲. i 度遺景子，渡部昌邦，石原一彦，篠田伸夫，小田和美，永野和男， 2 006:定点観測ブロジ、エクト t e i t e n 2 0 0 0に. 覧した。その頻度は 1日に数回以上見ていた者. よる「気象・景観データベース J . 日本教育工学会第 2 2. が20%，1日 1回以上が47%，週 1回以上が70%. 全国大会講演論文集， 5 5 5 8 .. に達し，日常的に利用された。 ( 4 ) 週に 1回以上見た者 ( 2 1名)の閲覧動機は気. (高橋庸哉北海道教育大学札幌校教授). 温-風向・降水量などのリアルタイムデータを. (割石隆浩札幌市立新琴似緑小学校教諭). 知りたいことや天気の変化を調べたいことで. (土団幹憲札幌市立前田小学校校長). あった。日常生活の中で感じる寒暑や風向きを. ( 成本典之側 NSC). データと結びつけていた。さらに，下校時や外. ( 野崎正昭側 NSC). 遊びの服装など生活の中で活かしていた。また，気象要素の時間的変化を継続的に調べる児童もいた。 ( 5 ) この実践を通して，日常体験の定量化や身近. な天気特性の理解がなされ，法則性の気付きもみられた。このシステムを利用すれば，児童は気象データに親しみ，日常生活で活用し，理解を深め得ることが示唆された。今後は，教育現場への普及を図ると共に，気象データのリアルタイム利用の有効性を示す実践を積み上げていく必要がある。. 謝辞本システムの設置及び校内. LANへの接続を許. 可頂きました札幌市教育委員会及び実践にご協力頂きました薄井淳一・中川洋一両設置校学校長 (いずれも当時)に深謝申し上げます。本研究のシステム開発は 2 0 0 5，0 6年度科学研究費補助金(特定領域研究，課題番号1 7 0 1 1 0 0 2 )で行われた。. 参考文献気象庁， 1 9 9 8 :気象観測の手引き. http://www.jma.go. j p / jma/kishou/know/kansoku_guide/teb i k i . p d f ( a c c e s s e d2 0 1 4 . 0 8 . 2 0 ) . 文部科学省， 2 013:平成 2 4年度学校における教育の情報化の実態等に関する調査結果(概要). http://www. .g o . j p /a_menu/ s h o t o u /zyouhou/ _ i c s F i l e s /a f i e l d f mext. 7 8.

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