授業実践(探究/ICT)

数科学探究Ⅰ「シャボン玉実験!?」 / Soap Bubble Experiment!?

 今日の数科学探究では実験を行うとのこと、とても面白そうだったので教室にお邪魔しました。何かの物体と液体が入ったバケツを手に授業を開始した先生。これから何が起こるのかと、みんな、わくわくした顔で教壇を見つめています(なんとALTのウィリアム先生まで見学にいらっしゃいました!)。

 チャイムが鳴り、満を持して(?)バケツから登場したのは正四面体や立方体のモデルの数々。ここで、先生からの発問です。「それぞれの図形にシャボン玉液をつけるとできる膜の形は、どうなるでしょうか?」なるほど、中に入っているのはシャボン玉液だったんですね!

 生徒たちは、周りと相談しつつ様々な予想をしています。意見が出尽くしたところで、「答え合わせ」! それぞれの図形をバケツに沈め、そっと取り出してみます。さて、膜はどこに張っているのでしょうか...? 

 今回は3つのモデルを使って同じように実験をしてみました。さて、ここで本題。どうしてこのような膜の張り方になるのでしょうか?? 生徒たちは顔を見合わせています。どうも、この理由を知るヒントの1つは、「安定」という言葉が鍵になりそうです。なお、正四面体の中の膜は「メタン」と同じ構造をしているとのことですが、これを読んでいるみなさん、この形に見覚えがありますか?

 しばらく考察を行った後、生徒たちは実際に膜の面積や角度を計算することになりました。中には化学の資料集を持ち出して情報を得ようとしている生徒もいます。予想した膜の張り方と、実際の膜の張り方では、何が違うのか? まさに「数学と化学の融合」の数科学探究。みんなが楽しみつつ、真剣に学習している様子が印象的でした。

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

  In today's “Math-science explorationⅠ” class, the teacher was going to use an interesting experimental tool, which looked very interesting. She started the class with some objects and a bucket of liquid in her hand. Everyone was staring at her with excited faces, wondering what was going to happen. 

   When the chime rang, models of tetrahedrons and cubes appeared from the bucket, with a question from the teacher: "What will the shape of the bubble-soap films be after dipping each shape in the liquid?" I see, it was the soap bubble solution she had in the bucket!

 The students consulted with their classmates and made various predictions. When all the opinions had been expressed, the teacher showed them the answer using the models and walked around the classroom so that everybody could see them. She tried the same experiment using three different models. 

   Now, here is the main question. Why are the films stretched like that? The students look at each other. Apparently, one of the clues to understanding the reason for this is "stability."  By the way, she explained that the film inside the tetrahedron has the same structure as "methane" (sound familiar?).  

   After a short discussion, the students were asked to actually calculate the area and angle of the films. Some students brought out their chemistry resource books to get some information. What is the difference between the predicted films and the actual ones? This is truly a "fusion of math and chemistry" class. It was impressive to see everyone having fun while learning seriously.