これで宿題もバッチリ!電気設計者のお父さんと考える自由研究

電気設計の仕事をしているお父さんは、忙しくて子どもとふれあう時間が少ない人も多いのでは? 夏休みの自由研究なら、お父さんの得意分野を生かして協力できるところもたくさんあります。子どもの宿題を手伝ってやりながら、いいところを見せてしまいましょう。

電気について調べよう(低学年から)

低学年では「電気とは何か」を意識する段階です。理科の楽しさを味わえる実験にふれてみましょう。

自宅にあるものでは、何が電気を通すのかな?

自宅にある文房具や日用品、食品などで、電気を通すものを探してみましょう。金属のハサミは電気を通すけれど、プラスチックの下敷きは電気を通さないなど、子どもにとって身近な道具だけでいろいろと調べることができます。

乾電池(ケース入り)と豆電球を用意し、回線の一部を切って、間に「調べるもの」を入れます。豆電球がつけば電気を通す、つかなければ通さないと、結果がはっきりでるところも低学年向きです。

自宅の電気の使い方を考えてみよう!(低学年から高学年まで)

ただ調べるだけなら低学年でもできますが、環境問題にからめて節電方法まで考えると、高学年向けのテーマにもなります。研究の方向次第で、ひとつのテーマを兄弟で一緒に取り組むことも可能です。

低学年なら、毎日決まった時間に電気のメーターを計測し、前日との差から、1日の利用量やひと月の利用量を計算します。毎日の計測量に日付・曜日を入れておくと、平日と休日の違いがわかるので、より深い考察が可能です。1ヶ月分をグラフにして、まとめを添えるといいでしょう。

高学年であれば、電気の使用状況を計測したうえで、条件にいろいろな変化をつけて計測してみましょう。 エアコンを冷房と除湿で切り替え、そのときの室温や湿度の変化や、それぞれの電気使用量の差分を測ります。そこから電気料金や二酸化炭素の排出量を計算することも可能です。最終的には環境問題にふれて一番節電になる使い方を考えることで、高学年向けの研究になります。

いろいろな電池をつくろう(低学年から中学年まで)

低学年なら「身近な素材で電池をつくって発光ダイオードを光らせる」だけでも自由研究のテーマになります。家にあるもので電池がつくれることも、発見になるでしょう。発光ダイオードの部分をプロペラや扇風機の羽根などに変えて、工作のようにしてもOKです。

お父さんは、銅板や亜鉛板、ワニ口クリップ、発光ダイオードなどの用意をして、扱い方を注意してあげてください。銅板や亜鉛板は、100円均一ショップの園芸用コーナーにある銅製やアルミ製のプレートが便利です。漂白剤は大人が扱うようにしてください。 家にあるものだけでも、次のようにいろいろな電池をつくることができます。

  • レモン電池(ほかの果物でも実験して、まとめるとよい) 
  • ボルタ電池(塩水と酸素系漂白剤)
  • 炭とアルミの電池(アルミホイルの間に活性炭と塩水)
  • 燃料電池(スポーツドリンクと鉛筆の芯)

そのままの形では持ち運びが大変なので、写真を撮ってプリントアウトするとよいでしょう。

モーターで動くものをつくろう(中学年から)

理科の教科書にも載っているコイルモーターをつくり、発電します。エナメルをはがすところや、コイルのスタンドをつくるところはお父さんが教えてあげてください。

コイルや磁石の大きさを変えると、回る力が変わります。巻きの多いコイルと少ないコイル、大きな磁石と小さな磁石など、組み合わせを変えて実験してみましょう。

モーターの端に厚紙でつくったプロペラをつけて扇風機をつくるのもよいでしょう。また、モーターを購入して車や観覧車などの形にするといったように、工作の部分に力を入れてみるのもよいでしょう。

電子回路とプログラミング(中学年から高学年)

最近ではプログラミング関係の自由研究も大人気です。

電子ブロックで回路をつくる

市販の電子ブロックを使って、回路をつくることができます。参考にできるサンプルがいろいろありますが、ここは電気設計者のお父さんの出番です。サンプルにはないものをつくってみましょう。

Raspberry Piで工作とプログラミング

プログラミング教育の一環として、超小型PC「Raspberry Pi」を取り入れている学校もあります。その場合は、学校ではつくらないものを製作してみましょう。ロボットや車、ゲーム機など、いろいろな分野で使うことができます。

ハードウェアとしての工作と、動かすためのプログラミングが必要ですが、電気設計者のお父さんなら慣れている人も多いはずです。

Scratchでゲームをつくる

プログラミング教育の一環として、直感的なプログラミング言語「Scratch」を取り入れている学校も多いです。NHK教育テレビでもScratchを使う小学生向けの番組があります。せっかくの夏休みなので、学校ではできない大作に挑戦しましょう。

紛失の可能性があるので、展示方法は考える

プログラミング関係の自由研究は面白い内容である一方、展示方法が難しいのがデメリットです。 電子ブロックやRaspberry Piにモニターをつけて提出することもできますが、電源を使わせてもらえない場合も多いでしょう。また電子ブロックやRaspberry Piは、自由研究に使うには比較的高価なものなので、紛失の危険もあります。

無難なのは、動いている様子を写真に撮って紙に貼り付けてレポートにするという方法です。面白さは伝わりにくいかもしれませんが、先生方は受け取りやすくなります。

実際に持っていけるものが必要

多くの学校では、夏休み明けに自由研究を校内に展示します。展示するには、紙や工作などの形になったものが必要です。プログラミングは人気の自由研究テーマですが、プログラムだけでは展示できません。どのような形なら展示できるのかを学校側に確認しておきましょう。

参考:

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