芳賀サイエンスラボ

【特】飛び出せ!3Dを科学する

Posted on: 2015年10月12日

2015年10月12日 於 筑波大学 2B403

●目的
身近になった3Dという技術について、物質の特徴や自分の目の性質からどのような原理で3Dに見えているのか考える。

●参加者
講師: 芳賀先生、久保さん

スタッフ:三代侑平、坂入愛

午前:キッズ35人/保護者21人
午後:キッズ14人/保護者11人

参加者計: 85人

●所要時間
【午前】
9:30~ 芳賀先生の講話
9:35~ 久保さん講話
9:50~ 赤青めがねを使って3D体験
いろいろな写真と自分の描いた絵で3D体験
10:40~ 10分休憩
10:50~ 3D装置づくり
11:25~ まとめと解説
11:40  終了

【午後】
13:40~ 芳賀先生、久保さんの講話
14:00~ 赤青めがねを使って3D体験
いろいろな写真と自分の描いた絵で3D体験
14:40~ 10分休憩
14:50~ 3D装置づくり
15:15  終了

●内容

・今回はおもしろ!ふしぎ?実験隊の久保さんによる進行で、総括として芳賀先生にお話しをしていただき、参加者の理解を深めていただきました。
3DのDはものの動き方、またそれが作る図形である。よって1Dは点と線、2Dは平面、3Dは立体、奥行きがあることになる。
展示物には赤青めがねで立体に見えるもの、偏光めがねで立体に見えるもの、肉眼で立体に見えるものがある。まっすぐに2方向から光を当てた対象物の影を偏光めがねで見ると、影が3Dに見える。肉眼で見えるものは、横向きにひっかいた時のみ音がすることから分かるように、表面が細いレンズでできているためにめがねなしで3Dに見えている。

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・赤青めがねを使って3D体験
久保さんが製作した装置を使って赤青めがねで3Dを体験した。装置は段ボール製で、そのうち一面にはトレーシングペーパーが貼られ、中身が透けて見える構造になっていた。中に入っている赤と青の二色のライトをつけてふとんたたきやワイングラス、鳥籠、旗、スーパーボールなどの物質を中に入れるとその影が映し出される。それを赤青めがねで見ることで立体に見えることを実験した。
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・いろいろな写真と自分の描いた絵で3D体験
赤青めがねを通じて写真や絵も立体的に見えるかどうか実験した。写真は赤と青が少しずれた状態で二重に写っているため、赤青めがねで3Dに見えることができた。これをヒントとして、実際に自分の描いた絵でも立体的に見えるかどうかを実験した。ここでは、傘が描かれた紙に赤と青のペンで雨粒を描き足した。 雨粒は、赤の雨粒と青の雨粒が少し横にずれた状態で重なるように描き、赤青めがねで観察した。ここで、赤と青のどちらが右側なら立体的に見えるのか、また逆並びだとどうなるのかを検証した。また白紙にも赤と青のペンで絵を描き、それらを重ねて赤青めがねで見たとき、片方の目をつぶって片目で見るようにすると、見える絵が異なることを実験した。
また、白い紙と赤で描いたライオンと青で描いたシカは、赤いセロハンと青いセロハンのどちらで覆うと消えるかを実験した。さらに、黒い紙に赤い文字と青い文字が描いてある場合はどちらのセロハンで覆うと消えるかも実験した。

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・3D装置作り
家に持って帰れるように、久保さんが使った装置と同様のものを工作した。ここでは、2つ連なったライトに赤と青のセロハンを貼り、二色のライトとした。スクリーンはトレーシングペーパーとし、3つ折りにした画用紙を箱の代わりとした。投影する対象として、割り箸にとりつけた輪ゴムとペンなどに巻きつけたモールを使い、スクリーン下に入れて投影した。

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・まとめと解説
実験のまとめと解説を久保さんが偏光板やコーンなどの道具を用いて説明してくださった。
まず、どうして人は物を見ることができるのかを説明した。物が見えるのは、蛍光灯や電球等の光がその物体に当たり、それが反射して目に届き、情報が脳に届くためである。そのため、赤青めがねを用いて赤だけ、青だけが見えるように仕掛けると、赤と青の光の線が交わるところにものがあると錯覚する。これが物が飛び出して見える3Dの原理である。

●スタッフの感想

<三代>
今回は最近話題になっている3Dに実際に触れて、見て、作ることで、キッズたちと楽しく勉強しました。キッズたちが「ほんとに飛び出してくる!」「あぶないよ!ぶつかる!」と、はしゃいでいた姿が印象的です。また、キッズだけでなく保護者の方々も、久保さんの説明の際に「そうなんだ、知らなかった」と感心なさっていたように感じました。今回の実験前まで、私は「3Dの原理についての説明は少し難しいかもな」と思っていましたが、久保さんの説明は非常にわかりやすく、キッズたちも楽しく勉強できたようです。今までの経験を踏まえたうえで仮説を立てさせ、それが正しいかどうか検証し、なぜそうなったか考察する。こういった科学的思考を自然に組み込んでいた説明をしてくださり、補助である私も非常に勉強になりました。

<坂入>
今回は久保さんの補助しかすることができませんでしたが、久保さんの授業の進め方を見ていてとてもおもしろかったです。解決したい疑問を誘導するように細かいしかけを多く配置し、間違った仮説を立てさせてからそれを裏切る結果を出す、という手法はぜひ真似したいと思いました。いろいろな装置があり、どんどん新しいものが出てくるため、キッズも楽しみつつ考えられているようでした。また、導入での3Dの考え方の説明や、目にものがどうやって立体的に見えているのかという原理を、難しくならずに分かりやすく説明してくださっていて感動しました。今回の参加者は幼稚園生から大人までいましたが、キッズ対象年齢の小学生だけでなく、全ての人に何らかの感動や発見を与えるような授業で、私もとても興味深く勉強させていただきました。

記入者
筑波大学生命環境学群生物資源学類3年
坂入愛

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