ＹＰＣニュース

巻頭言

メ ー ト ル ス ズ ラ ン

―生徒が測った１メートル―

平　野　弘　之

【１】はじめに

中学校の理科１分野や高校の物理�TＢで「物体の運動」を学習するとき，はじめに「速さ」という物理量を学ぶ。授業中に教師が「15m/sで走る車…」と言ったとたんに，「その車って，１秒間に15ｍ走るんだよね」と得意げに発言する生徒もいる。しかし，その生徒にとっての15ｍとはどのくらいの距離なのであろうか。これから，物理を学習しようとする生徒が，「どのくらいの長さを１メートルだと思っているか」の実際を教師は認識しているのであろうか。本稿では，「生徒にとっての１メートル」の実態を検証する。

【２】実験方法

〔準備するもの〕

・ポリエチレン製の荷造り用テープ

※スズランテープ，タフロープなどの商品名で市販されている。後述のように，本実験は２回目を実施すると効果的なので，テープは，１回目用と２回目用を区別して２色（白色と青色など）用意するとよい。

・ハサミ

・最低２メートルが測れる巻き尺

（自動巻取り式のスチール製が便利）  

(1)「自分が１メートルだと思う長さ」だけ，スズランテープをハサミで切り取らせる。

〔ポイント〕

・実験を手際よく進められるように，10人の生徒に対し，１巻きのスズランテープと１個のハサミを用意する

・他の生徒と相談したり，定規などの長さが測れるものを使うことを禁止する

・作業は，３〜５分程度の決められた時間内に行わせる

※全員の作業が時間内に終わるように２分前からカウントダウンをするとよい

・作業時間の終了後は，再度の切り取り（変更）を認めない

※以下、写真掲載については本人の承諾済み

(2)他人のテープの長さと自分のテープの長さを比べさせ，長さの順に列を作らせる

〔ポイント〕

・時間短縮のために，今回の実験では，以下の手順で一列横隊を作らせた

　�@)ひとまず，物理実験室の前後方向を貫く実験机の通路に全員を並ばせ，廊下側に向かせる

　�A)左右の人のテープと長さを比べ，自分より長いものが右側に，短いものが左側になるように，並び順を変更する

　�B)並び順の変更作業が落ち着いたら，再度，左右の人のテープの長さと自分のテープの長さを比較させ，並び順を確定させる

(3)教師が，列の中央付近の生徒のテープの長さを巻き尺で測り公表する。そのテープの長さが正確に１メートルでないときには，１メートルに近づく方向に並んでいる生徒のテープの長さを測り公表する。この手順をくり返す

〔ポイント〕

・列の中央付近より，やや短めのテープを持っている生徒のもの（今回の実験では，廊下側に向かって列の中央よりやや左側）から測りはじめると時間短縮になる

・一番１メートルに近い長さを切り取った生徒を，今回の実験での「第１位」とし，第３位まで確定したら，教師の測定作業を終える

（たいていの場合，教師の測定作業は，５〜６人を測ったところで終わる）

(4)端を実験机の左端にそろえて置かれた巻き尺で，自分のテープの長さを測らせながら，データの記録をとる

〔ポイント〕

・自動巻取り式のスチール製の巻き尺を使用すれば，巻き尺の端のフックを実験机の端に引っかけられる

・巻き尺は，実験机の手前側から10cmほど奥に置く。そうすれば，テープを実験机の左端にそろえて置いたときに，巻き尺の目盛りが読みやすい

(5)(1)のテープとは別に，巻き尺を用いて，正確に１メートルの長さのテープを切り取らせて，(1)のテープとともに保管させる。

〔ポイント〕

・ここで切り取るテープは，(1)で切り取らせたテープと別色の方がよい

【３】実験結果（2002年度）

・対象生徒：神奈川県立ひばりが丘高等学校の２学年物理選択者（30名）

・実験（１回目）：…2002年４月15日，26名参加

→本実験の存在や実施を予告していない

・実験（２回目）：…2002年９月５日，25名参加

→１回目の実験終了時に，２回目を実施することだけを予告し，実施日は予告していない

(1)表１は生徒の測定結果である。左の列から，〔生徒番号，１回目のデータ，１回目の

データの100cmからの偏差≡�@，２回目のデータ，２回目のデータの100cmからの偏差≡�A，修正値〕の順に記してある。

ここで，(修正値)とは，１回目のデータと比べて，２回目のデータが，どれだけ100cmに近づいたかをcm単位で表した数値で，下記の式で定義し，計算してある。

�@) �@＞０かつ�A＞０のとき，

→　(修正値)＝�@−�A

�A) �@＞０かつ�A＜０のとき，

→　(修正値)＝�@＋�A

�B) �@＜０かつ�A＞０のとき，

→　(修正値)＝−�A−�@

�C) �@＜０かつ�A＜０のとき，

→　(修正値)＝�A−�@

ただし，表１では，１回目の実験，２回目の実験の両方に参加した23名の生徒のみについて修正値を計算してある。

 表　１

 図　１

(3)図２は，�Aの値を，左側から大きい順に並べたグラフである。

 図　２

(4)図３は，修正値を，左側から大きい順に並べた，「修正の傾向」のグラフである。

 図　３

【４】考察

（１）切り取られたテープの長さの範囲

今年度のメートルスズランの実験に先立ち，筆者のまわりの教師にメートルスズランの実験結果を予想してもらった。多くの教師の意見は，「生徒が切り取ったスズランテープの長さの範囲は，90cm〜110cmだろう」というものだった。しかし，表１からわかるように，生徒が切り取ったテープの長さの範囲は，61.0cm〜152.0cm(１回目の実験)である。生徒の感覚と教師の認識の間には大きなずれが生じている。筆者には，この認識のずれが，「教師の生徒離れ」を進行させているように思えてならない。極言すれば，このずれが，巷で叫ばれている「理科離れ」の原因のひとつではないのだろうかと，筆者は考えている。

（２）切り取られたテープの長さの分布

図１からわかるように，１メートルより長めにスズランテープを切り取る生徒が多い。これらの生徒は「１メートル」の長さを，より長く感じていることになる。また，この傾向は２回目の実験でも変わらない（図２）。

しかし，図１と図２の縦軸の目盛りを見ればわかるように，各生徒の偏差は２回目の方が小さくなる傾向にある。

（３）「真の値」への修正の傾向

【３】で記した，(修正値)の定義から，(修正値)＞０ならば２回目の測定で真の値(１m)に近づいたことを，(修正値)＜０なら真の値から遠ざかったことを示していることがわかる。今年度の実験については，表１から，(修正値)＞０の生徒は17名(全対象生徒の74％)，(修正値)＜０の生徒は６名(全対象生徒の26％)であるので，実験の２回目の実施が効果的であったといえよう

上記のように，生徒は「メートルスズランの実験」を契機に，長さ（物の大きさ）への関心を深めたと言える。そのためにも，メートルスズランの実験は２回目を実施すべきである。

【５】おわりに

筆者は，毎年２年生の選択物理の授業でメートルスズランの実験を実施しているが，本稿で報告した「切り取られたテープに関する傾向」は，例年ほぼ同じである。また，物理の授業では，「メートルスズラン」の実験と同じシリーズの実験として，「キログラムサンド」の実験と「セカンドストップ」の実験も実施している。それらについての今年度の結果については，別稿で報告する予定である。

最後に，本稿で報告された「メートルスズラン」の実験の実施においては，神奈川県立ひばりが丘高等学校実習教諭の斉藤香代さんの協力を得たことを付記し，ここに感謝の意を表したい。

メートルスズランpart . 2

―ＹＰＣ例会の参加者が測った１メートル―

平　野　弘　之

【１】はじめに

本稿では，「YPC例会参加者にとっての１メートル」の実態を検証する。例会での実験参加者は，信じがたい「教師の生徒離れ」の実態を認識したようだ。「メートルスズラン」の実験方法等については，後記の参考文献を参照されたい。

【２】実験結果

今回の実験は，本実験の存在や実施を予告せず，YPC９月例会(９月21日)の午後6：00時点での参加者(筆者を除いて13名)を対象として実施した。

左表は，各人が切り取ったスズランテープの長さをまとめたもので，左の列から，〔整理番号，テープの長さ，テープの長さの100cmからの偏差≡�@〕の順に記してある。下図は，�@の値を，左側から大きい順に並べたグラフである。

 【３】考察

（１）切り取られたテープの長さの範囲

表からわかるように，実験参加者が切り取ったテープの長さの範囲は，77.9cm〜136.4cmである。この結果を見て「実験参加者の大部分が教育関係者でありながら，何という結果なんだ！」と思われる読者もいるかもしれない。しかし，筆者は，こんなに偏差が少ない実験母集団を，これまでに見たことがない。今回の実験母集団を形成した例会参加者は，いわば「優等生」なのである。

（２）切り取られたテープの長さの分布

図からわかるように，１メートルより長めにスズランテープを切り取る参加者が多い。しかも，この傾向は，今回の例会で紹介したメートルスズラン(「生徒が測った１メートル」)の実験結果の示す傾向と同じ傾向なのである(参考文献の図１，図２参照)。これらの人は「１メートル」の長さを，より長く感じていることになる。

（３）ＹＰＣのメンバーは「教師の生徒離れ」を起こしていたか

例会での「メートルスズランの実験」の紹介に先立ち，生徒が切り取ったスズランテープの長さの範囲を，例会の参加者に予想してもらった。参加者の意見は，80cm〜120cmというものが多かったが，中には，95cm〜105cmというものや，中学生で実験を実施すれば50cm〜200cmになるだろうという意見もあった。しかし，この意見交換のとき，参加者は，「この頃の生徒はどうしようもないから…」などと考えながら，やや大きめの偏差の範囲を答えていたことが後にわかった。

その後，参加者はメートルスズランの実験を体験したが，各人が予想した生徒の偏差の範囲が，自分たちが実験した結果の偏差の範囲とほぼ一致することがわかると，実験室の中では慰めの言葉が飛び交っていた。さらにその後，参考文献の論文が配布され，生徒の実験結果が61.0cm〜152.0cmであることを知らされると，参加者の多くは「そんなに…」という表情をしたまま身動きせず，周囲の人との会話が途切れた。このことは，生徒の感覚と，それに対する教師の認識の間に，大きなギャップが生じていることを物語っている。

筆者は，教師が，生徒と教師の間のこのようなギャップに気づかずに，一方的な授業展開で押し進めてゆくようすを「教師の生徒離れ」とよんでいる。

【４】おわりに

筆者の経験では，観測者が見ている物の長さが大きくなるほど，その人が考える長さと真の値との偏差は，正の方向に増加する傾向があるように思える。たとえば，メートルスズランの実験での偏差が＋5.0cm生徒を考えてみよう。この生徒に，物理実験室の奥行き（教壇側の黒板から実験室の後ろの壁までの距離）を聞いてみると，30ｍ〜50ｍの範囲を答えることが多い。YPC例会でのメートルスズランの参加者の答えも30ｍが多かった。ところが，大部分の神奈川県立高校の物理実験室は３スパンで，その奥行きは14ｍ〜15ｍである。15ｍの距離を30ｍと答えたのだから，このときの１メートルあたりの偏差は＋100cmに成長している！！　皮肉なことに，この点においては「教師の生徒離れ」は起こっていないといえる。

ところで，この「偏差の成長」を別の観点から考えると，おもしろい現象が起こっていることがわかる。先述の生徒は，メートルスズランの実験で，105.0cmの長さのスズランテープを１メートルだと思っていたのだから，「長めの１メートルの感覚」を持っていたことになる。その一方，物理実験室の奥行き(15ｍ)を30ｍと答えたのだから，いつの間にか「短めの１メートルの感覚」に変わってしまっていたわけである。しかし，残念ながら，この「感覚の逆転」が，どれくらいの長さ(距離)で起こるのかは明らかになっていない。

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参考文献：「メートルスズラン」，平野弘之，YPCニュースNo.175(本号)，2002年