【読書】子どもが算数・数学好きになる秘訣

もう10年前の本なのだが、図書館でふとみつけて読んでみた。
（もう絶版のようで、アフィリエイトしてもまったく意味がないのはいつものことだｗ）

前回記事への補足

前回の記事
http://sammaya.blog.shinobi.jp/Entry/50/

の動画を自分で見ていて、誤解を生むかな、と思ったことがあります。

水素原子の軌道 位相を色相として表示してみる

よく見に行くサイトの記事、
ＥＭＡＮの物理学・量子力学・原子の構造

http://homepage2.nifty.com/eman/quantum/atom.html

この記事の一番下の方からリンクされているページ
位相で見る波動関数
http://www.yk.rim.or.jp/~ans/SUBI/iso.html

というのに触発されて作ってみました。

水素原子の電子雲の動画を作ってみた

かなり前につくった水素原子の電子軌道を、
電子の雲として表示させるプログラムがある。

ホームページの該当記事

プログラムをダウンロードして動かせるようにしたつもりが、
実はそうなってなかったという罠に最近きづき、
デバッグついでに位相のアニメーションをさせるように変更中。

ただ、ダウンロードしてプログラムを起動して・・・・というのもめんどくさいし、
DirectX10が動く環境じゃないと見れない。

というわけで、録画してYoutubeにアップしてみました。



画質などの面でまだまだ手の入れようがあると思いますが、とりあえず。
３ｄのｚｘ軌道の様子です。

「物理超入門」序文を書いてみた

今回は、「物理学超入門」の序文のようなものを書いたのでアップしてみます。

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自分と同世代の人（３０代ぐらい）と話すとき、
「専門は物理でした」というと「物理は嫌いでした」という反応が多かったものですが、
自分より少し世代が下の方と話をすると、
「物理を取っていませんでした」という反応が多くなりました。

高校での理科が選択になったからですが、なぜそこで物理を選択しないのでしょうか？
（学校によっては物理が選択肢になかったりしますが）

物理が嫌い、あるいは物理は難しいというイメージは、中学生の理科の段階ですでにできているように見えます。
その理由には「数学的な壁」と「物理の考え方の壁」の二つがあるように思います。

まず「数学的な壁」からですが、これはさらに「文章題の壁」と「関数の壁」に分けられそうです。
「文章題の壁」は、まず「速さの問題」を苦手にする生徒さんが非常に多いという印象からきています。
物理は「物の動き（運動）」をテーマにした学問です。ですから「速さ」（と加速度）の計算はとても大切です。
ですが、算数の段階でこれを苦手にしていたら、物理なんてやる気にもならないでしょう。
これ以外にも、いってみれば物理（というか理科の計算問題）は、
算数・数学でいうと応用問題とか文章題とか言われるもののかたまりです。
もう少し広げると「○○あたりの量」とか「割合」とかの計算も含みます。
時速は「１時間あたりの進む距離」ですし、
圧力とは「１平方メートルあたりに働く力」です。
このような「単位」がちがうもので割り算するというのは、なかなかなじめないものかもしれません。
ここが一つ目の壁です。

次の「関数の壁」は、小学生のころでいえば「比例・反比例」のことです。
中学生になると２年生で「１次関数」、３年生で「２次関数」を習います。
この二つは物理にとっても重要な考え方ですが、
そもそも「二つの数量の間の＜関係＞を考える」という、
関数の考え方が難しく感じるようです。
ですが物理とは、自然に起こるさまざまなことがらを「数量」で表し、
その「数量」どうしの関係を探り、明らかにしていくこと、といっても言い過ぎではないでしょう。
その意味で、「関数」の考え方は物理を勉強していくうえでとても大切なものといえます。

次に、物理そのものについて考えてみましょう。
物理の分かりにくさは、「力」とか「仕事」とかの日常用語のような言葉を使うにも関わらず、
そこに日常的な感覚を持ち込むとうまくいかないところにあります。

そこで大切になるのは、「定義」です。
定義とは、決まり事、約束事、と思ってもらえればいいでしょう。
たとえば、「加速度の原因を＜力＞と呼びましょう」といったものです。
こうした決まり事を守って考えなくてはならないところに、
物理の難しさがあるのかもしれません。

さらにたちが悪いのは、その「定義」というやつが実はそんなに頼れるものじゃないことです。
あまりに定義にこだわり、杓子定規に考えると、袋小路に入ってしまうことがあるのです。
「加速度は、力に比例し、質量に反比例する」という法則があります。
これはニュートンの「運動の第２法則」という、とても重要な法則です。
しかし、ここで出てくる「質量」、つまり「物質の量」というのを、どのように測るのか、という問題は、
きちんと定義されていないのです。
しかし、物理を極めていくと、この「質量」こそが、物理の本質とでもいいましょうか、
自然の中にあって、ほかの何物にも還元しえない、「自然の存在そのもの」を表す大切な部分だったりします。
ここが、ただの「理屈」と自然を相手にする「科学」の違いでもあります。

これから、物理の考え方を、必要な数学を交えてみていくことになりますが、
その前にもうひとつ注意しておきたいことがあります。
人は「なぜ（どうして、why）そうなっているのか」と考えてしまいがちです。
しかし、科学の思考というものは、「どのようにして(how)そうなっているのか」を問題にするものです。
昔の自然哲学でも、たとえば火が上に燃え広がるのを見て、
「火は、上を本来のいるべき場所とするものなのだ」
言い換えれば「火は上に行きたいから上がっていくのだ」と考えられたわけです。
しかし、そういった説明は科学的な説明とは言えません。
ここをしっかり区別することなしに、理科の正しい理解はない、と言っても言い過ぎではないでしょう。
このことを踏まえて、これからの話を読んでいただきたいと思います。

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と書いてはみたものの、
この「超入門」は中学生でも読めるものを構想しているもの。
それにしては文章が難しすぎるような気がする。
内容を欲張りすぎている、ともいえるので、
入口に掲げるためにはもう少し軽くして、気楽に入門できるようなものしなければならないだろう。