「音」は生活の中にあふれていて、人は何気なしにその音を使って情報を伝えたり、音楽として心を豊かにするために用いたりしています。しかし、その音についての勉強は、科学と音楽で切り離されて考えられるのが現状です。

　シェフの竹中は、音楽を勉強しているため音楽のみを学んでいる人と接する機会が多いのですが、合奏時に音の原理を理解していないがために、練習が進まないという機会に何度も見舞われました。また、科学が専門の人と話す時は、物理の話の際に音楽の例を出すと理解が早くなり、もっと深まるという意見をいただくことができました。この現状がとても勿体無いように感じられ、この２つの要素を使って学習の手助けはできないかと悩んでいました。

　また、シェフの藤原は、学校教育で音の性質と波の物理量との関係について学ぶ機会がありましたが、概念図や数式を示されただけだったため実感が湧かず、実際にはどういう因果関係があるのかがわかりませんでした。さらに、音の性質の一つである音色については、物理量との関係や定量化する方法について言及されることは一切ありませんでした。普段の生活の中で常に感覚しており、非常に身近な情報である音について、波とのあいだに深い関わりがあることが示唆されていながら、その関係が判然としないもどかしさを感じていました。しかし、竹中と議論を重ねるうち、音を物理の面だけでなく音楽の面からも観察することで、はじめて音の性質と波の物理量との関係について実感を伴って理解することができました。

　そこでわれわれは、音楽の要素と絡めて「音の正体」に迫る講座をつくることができないかと考え、本講座を開発するに至りました。科学・音楽双方の面から音を学ぶことはどちらの分野にとっても有益なことです。音楽の勉強をする人であれば科学的な仕組みを理解していればいい演奏の助けになりますし、科学の面からも勉強したことを音楽と関連付けて理解を助け、深める事にもつながります。また、講座のもう一つの柱としてプログラミングを据えることで、自分で音を作ることのできる実践的で体験的な講座とし、プログラミングへの興味も持つことができるような講座にしました。

科学・技術地産地消レストランの新メニューを試行的に実施

　学都「仙台・宮城」サイエンスコミュニティでは、「「科学・技術の地産地消レストラン」」と銘打ち、様々な地域リソースを活用した科学講座を開発・実施することで、地域の知的資源が次世代育成に還元される循環をつくることを目指しています。私高橋はレストランのシェフとして、コンピュータ・グラフィックスをテーマにメニュー(講座)を開発し、この度試食会(試行実施)を行いました。今回は2015年2月11日の9:00から17:00日程で宮城県仙台第二高等学校のLL室を会場に、本講座を実施しました。小学生3名、高校生8名、大学生1名、大人3名の計15名が参加しました。
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シェフ高橋が考える本講座の教育的価値

　コンピュータ・グラフィックスは我々の暮らすこの世界を再現することをモチベーションに発展してきた技術です。そもそもコンピュータ内で世界を再現するには次の三つの要素が必要となります。一つ目の要素は、我々の暮らすこの世界に存在する要素ひとつひとつに対して、視覚的にどのような情報を持ったものなのかを認識。そして二つ目の要素は、それをコンピュータ内で扱うためにはどのようにモデル化する必要があるかという理解。三つ目の要素として、コンピュータ内で実現するための具体的な実装方法。
私高橋はこの三要素を学ぶなかで、我々の暮らすこの世界を再認識できるという価値を見出しました。そして、この価値をたくさんの人に提供したく、本講座を開発実施させて頂きました。

講座の流れ

　コンピュータ・グラフィックスは、プログラムで制御します。そのため、講座の最初でプログラミングの基礎のパートとして、コンピュータ・グラフィックスを習得するうえで必要なプログラミングの基礎を学習しました(写真2)。受講生はプログラミングについて十分理解することができたので、コンピュータ・グラフィックスを申し分なく扱えていました。
　続くコンピュータ・グラフィックスのパートでは、コンピュータ内の仮想世界にひとつひとつ要素を加える過程で、コンピュータ・グラフィックスの基本的な要素を学習しました。具体的には、描画するための構造、様々な図形、カメラ、アニメーション等について学習していきました。『このようにモデル化して、実現しているのか！』と感心している受講生の様子も見受けられ、自分の講座の意図が伝わり良かった面もありました。
そして、最終的な課題として『本日学習した要素をもちいて、自分の思い浮かべる未来都市を作成してみよう』に取り組んでもらいました(写真7,8,9)。また、自分のつくったせかいに対して、どのような意図でどのように実現したのかを発表してもらいました(写真9)。各々ひとつひとつの要素を確認しながら、自分のせかいが創造できたようでした。

■科学・技術の地産地消レストランの新メニューを試行的に実施

　学都「仙台・宮城」サイエンスコミュニティでは、「科学・技術の地産地消レストラン」と銘打ち、様々な地域リソースを活用した科学講座を開発・実施することで、地域の知的資源が次世代育成に還元される循環をつくることを目指しています。
　この科学・技術の地産地消レストランのオープニングイベント第２弾として、研修中のシェフ（サイエンスコミュニケーター）たちが開発した新メニュー（科学講座プログラム）の試食会（試行的実施）を、３月２９日と３０日の２日間連続講座として実施し、中高生９人（内訳：中学生３人、高校生６人／男５人、女４人）が参加しました。

■今回のテーマは「自由落下運動」

　今年度シェフたちが開発した科学講座は、自由落下運動をテーマとした「ゼロから学ぶ物理実験講座～重力加速度を測定しよう～」です。身近な物理現象の一つとして自由落下運動は物理学の学習の初めに扱いますが、測定するのがそれほど容易でないこともあり、意外にも実際にその測定を行うことはなかなかありません。しかし、この運動への理解は物理学の発展の歴史において重要であり、物理学を学ぶ上で大切な要素を多く含んでいます。
　そこで本講座では、実際にさまざまな工夫をしながら自由落下運動の実験系を自ら構築して実験を行い、自由落下運動の理論的な記述と比較して考察を行うことで、実験と理論の両面から自由落下運動という物理現象をとらえていきます。その過程を通じて、物理現象をとらえることの難しさと上手くいった時の喜びを実感しながら、物理学を習得していくスタイルを身に着けましょう。
　自由落下運動を、実験と理論の両面から理解するために必要な要素は、次の3つです。ここに挙げた要素は自由落下運動だけに限らず、今後取り上げる様々な運動でも不可欠ですので、きちんと習得しましょう。
(1) 測定を行うための実験装置の設計と作成
(2) 計測データを処理する方法の習得
(3) 理論的取り扱いに不可欠な物理学と数学の理解

■要素技術を学んだ後、自分で実験系を構築して物理量を測定

　1日目は、「基礎編： 実験系構築に必要な要素技術を身につけよう！」と題して、翌日の実験系構築に必要な要素技術を、ハードとソフトの両面で受講生に習得してもらいました。今回の実験系では、鉄球が落下する運動を非接触で計測する光センサーを、LEDと受光器を用いて作成するため、１日目ははんだ付けの練習からスタートし、LED点灯回路や光センサーの距離特性測定回路を作成しました。次に、実験系制御と取得データの解析を行うために必要な、プログラミング言語（JavaScript）や二次元グラフの描画方法（jqPlot）、マイコンによる実験系の制御方法（Arduino）を習得しました。
　続いて2日目は「実践編： 自分で実験系を構築して、物理量を測定しよう！」と題して、前日に取得した要素技術を駆使して、実験系を構築しました。まず、自由落下運動を計測する光センサーの距離特性や電磁石の特性を考慮した筐体設計の必要性を学んだ後、筐体を作成し、実際に自由落下運動の測定を行いました。そして、物体の運動を記述するための手法である物理学の理論を習得した後、取得したデータと照らし合わせながら、実験結果の解析を行いました。その結果から重力加速度を算出し、その誤差について検証を行いました。受講者たちは活発に議論を行い、誤差の発生メカニズムや実験精度について学びました。