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教育ICTリサーチ ブログ

ICTを教育にどう活用できるか、現場目線でリサーチします。

授業で使えるかも?: 3次元電気回路シミュレータ

 科学のネタ帳で紹介されていた、「小学生からどうぞ!電気回路が隅の隅まで3Dで見渡せるソフト」を使ってみました。
phys-edu.net

 紹介されているのは、3次元電気回路シミュレータです。
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 サイトを読むと、以下のように開発意図が書かれています。高校物理の電気回路のところで使えるシミュレータであるそうです。すみません、自分が高校物理の内容をほとんど覚えていないため、こんな説明で…。高校物理の先生、どんな場面で使えそうか、教えてください!

高等学校の物理において,コンデンサやコイルを含んだ電気回路は理解が難しい内容である。
コンデンサにおける電位差・電荷と電流の関係,コイルにおける電流・磁束と 起電力の関係について学んだ後に,交流回路を考える際,各素子における 電圧と電流の位相差が90度ずれることは知っていても,そのときの電荷や 磁束の状況まで想像して理解することは難しい。また,各瞬間の回路の電位の様子を イメージすることも難しい。

近年,コンピュータの高性能化が進み,回路を解析してその電位や電流などを リアルタイムに画面上に表示することができるようになってきた。 専門家用のSPICE等が開発されてきており,教育用も作られている。 しかし,電位を3次元的に表示するようなものはなかったため, 直流回路の教育用シミュレータを開発し, 任意の回路を作れば電位と電流を解析し,電位を3次元的に表示する アプリケーションを開発した。これについては,授業実践によって評価を行い,電位を電圧(電位差)と 混同する可能性があるが,その点を注意して指導すれば有効である ことを明らかにした。

 サイトのいちばん上のリンク、「3DCircuit ver2」というところをクリックすると、ブラウザ上で電気回路シミュレータが起動します。
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 左上のアイコンを、下の水色のグリッドのところにドラッグして、電気回路を作成します。導線の向きなどは、アイコンをクリックすると方向が変わります。要らなくなったアイコンは、水色のグリッドの下にあるゴミ箱までドラッグして捨てます。
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 回路ができたら、水色のグリッドの下のOKボタンをクリックすると、画面中央に立体モデルができます。
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 スイッチを作ってOFF/ONを変えることもできます。
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 立体モデルになることで、理解を助ける部分もあると思うので、こうした形で理解を促進することもできるのではないかと思います。また、簡単に回路図を書いて、立体モデルにして、回路図を変えて、立体モデルにして…と、どんどん思考実験をすることができるのがデジタルのいいところだと思います。

 …と、僕の物理の知識ではこんなくらいしか説明できなくて本当に申し訳ないです。物理の先生、「この単元で、グループ/個人で、こんなふうに使うと、わかりやすいよ!」というコメントがあれば、お気軽にいただければ幸いです。

(為田)