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中高生向け物理実験ワークショップ

Posted by Jiro Doke,

こんにちは。道家です。今日は STEM 教育に関わる活動についてのご紹介です。

MathWorksの製品は大学、研究所、企業で使われているのはご存知かと思いますが、高校以下でも活用されているケースがあることご存知でしたか?特に欧米ではかなりSTEM教育という事で MATLAB を使った授業などの事例がありますが、日本でも最近中高生向けに MATLAB のワークショップをやり始めました。

放物運動の実験と解析

ワークショップの目的は MATLAB のような数値計算ソフトを使って物理現象について学ぶことでした。具体的には、放物運動の理論を実験と比較することによって、理論と実験の違いや重力と放物運動の関係について考えてもらいました。

そのために今回は MATLAB アプリ(File Exchange からダウンロード)を作成しました。(補足:MATLAB では簡単にアプリを作成できるの知ってましたか?)アプリを使う事によって MATLAB のプログラミングを知らない生徒さんにも簡単に使ってもらえました。流れとしては

  1. カメラ、スマホでボールを投げる動画を撮影
  2. 動画をアプリで読み込む
  3. 動画からボールを検出するための画像処理を行う(RGB、HSV、L*a*b色空間で試行錯誤)
  4. 縮尺変換(Pixel → cm)
  5. グラフから初速度を読み取る
  6. 理論式に初速度を入力し、理論値をグラフ化
  7. 実験データと理論値を比較、考察

ワークショップ参加者からのコメント

ワークショップを行った学校の先生と話をしてみたところ、実験で自分が投げたボールを直接解析できるのは良かった、座学で学んだ事を実験と結びつけたのは良かった、というコメントを頂きました。

昨年は2校で実施しまして、それぞれワークショップの様子を記事にしたサイトです。

小石川中等教育学校での MATLAB ワークショップ
http://www.koishikawachuto-e.metro.tokyo.jp/site/zen/page_0000000_00839.html

早稲田大学高等学院での MATLAB ワークショップ
https://www.waseda.jp/school/jhs/news/2019/01/07/1457/

教えてください

3歳以下の子供が二人いる身として、ますます STEM 教育に関心を持ってきている今日この頃ですが、その中で最近は MATLAB を使った子供教育向けのアプリ作成について考える時間が増えてきました。今度、それについて書いてみたいと思います。

皆さんの中にも「子供向けに MATLAB プログラムを作ってみた!」という方がいると思います。是非教えてください!

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