【実施報告】宇治市教育委員会と京都大学宇治キャンパスとの連携による理科教室(2019年8月1日)

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2019 年8 月1 日(木)に、宇治市立中学校のうち理科(科学)部のある4 校(黄檗中学校、木幡中学校、東宇治中学校、広野中学校)に所属する生徒20 名(各校から5 名)に理科教室を開催しました。事前の教育委員会担当者との打ち合わせでは、「エネルギー理工学研究所に来てもらうのだから、エネルギー問題や将来のエネルギーシステムについて学んでもらおう」ということになりました。具体的には、「シリコン太陽電池による発電」、「水の電気分解による水素製造」、「水素を使った燃料電池による発電」のモデル実験してもらい、その原理や性能について理解を深めてもらうという内容です。
一連のモデル実験を行うと、将来のエネルギーシステムとして期待されている「水素エネルギーシステム」の考え方や課題が分かるように企画しました。
当日はまず、野平俊之教授が会議室で模擬講義を行い、世界中で化石エネルギーが大量に使用されていること、それに伴い大量の二酸化炭素が排出されていること、再生可能エネルギーの多くは間欠性であること、水素がエネルギーの貯蔵・輸送媒体として期待されていること、などを説明しました。
また、シリコン太陽電池、水の電気分解、燃料電池の簡単な原理説明と、今回の実験内容の説明を行いました。その後、ラウンジに移動して、山本貴之助教および3 名の大学院生の指導の下、4 班に分かれて上記のモデル実験を行ってもらいました。デジタルマルチメーターで太陽電池の電圧を測ってもらい、さらにプロトン交換膜を使った水の電気分解の際の電圧と電流も測ってもらいました。次に、発生した水素を使ってプロトン交換膜を使った燃料電池で発電し、その際の電圧と電流も測ってもらいました。
測定に際しては、どのように端子をつなげばよいか生徒に考えてもらいながら、なるべく多くの生徒に体験してもらうことを心掛けました。さすがは理科(科学)部に所属の生徒達で、「電圧を測るときは並列つなぎや。最近習った。」、「電流がどんどん変わっていく。なんで?」等の発言が次から次に出てきて、大いに盛り上がりました。特に、最後の燃料電池でプロペラが回ったときには各班から「おー。回った。」と歓声が上がりました。測定してもらった電圧や電流は、配布したプリントに記入してもらうとともに、ホワイトボードにも記入してもらい、班ごとにエネルギー変換効率などを計算してもらいました。
実験終了後は会議室で質疑応答を行い、たくさん質問した中学校には記念品として、当研究室で研究しているシリコン、チタンなどのサンプルを渡しました。アンケートでは、「いま私たちが生きている地球の未来は、地球温暖化や環境問題などがあってそれを私たちが今日習ったことや専門的な知識で解決していかないとダメなんだなあと思った。」、「おもしろかった。楽しかった。実験できてよかった。
またやりたい。」といった感想があり、予想以上に手ごたえがありました。今回の理科教室が、生徒達の興味・やる気を高めるために役立ったのであれば大変うれしく思います。最後になりましたが、ご協力くださった皆様に御礼申し上げます。

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