防災教育・地学教育に関わる地震波の伝搬を可視化する教材と授業プログラムの作成

制作与防灾教育、地球科学教育相关的、可视化地震波传播的教材和课程计划

• 批准号: 25909022
• 负责人: 西城 光洋
• 金额: $ 0.26万
• 依托单位: 仙台市立仙台商業高等学校
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25909022/
• 关键词: 地震波; 可視化; 防災教育

東日本大震災を受け, 特に地震に備えての防災教育が重要視されている. 高校では地学の履修率が低く, 生徒の多くは地震についての正しい知識を持たないまま, 中等教育を終えることが多い. 情報化社会の今, あふれる情報の中から, 防災についての正しい情報を自分で判断するためにも, また, 東日本大震災の教訓を風化させないためにも, 地震について正しく理解する防災教材を作成する必要があった.地震は極めて身近な現象であるが, その実態である波としての性質は可視化が困難で, 生徒たちがイメージを持つことが難しい領域である. これまでも, 地震波を可視化する教材は様々作成されてきたが, 本研究では以下の2つの教材の作製と, 教材を用いた授業プログラムを用い, 地震波の性質をもとに, 緊急地震速報の原理や地震の被害を抑える工夫について考える授業を所属校で実践した.(1)地震波可視化装置 ; ワイヤーに吊るした錘をバネで連結し, 末端に取り付けたセンサーの動きにより, 波の振動方向を観察するもの. また, センサーの振動方向をもとに, 震源を同時に出発した地震波でも, P波がS波より速く到達する様子が観察できる. また, S波がP波よりゆれが大きいこと(地震被害はS波により生じること), バネ定数の異なる装置で比較することで, 硬い地盤ほどゆれが少なく, 地震波速度が速いことが観察できる.(2)地震波速度測定装置 ; 4チャンネルデジタルオシロスコープを用い, アンプで増幅した, クリスタルイヤホンを用いたセンサーが拾った地震波を, PCディスプレイ上に走時曲線として提示するもの. 机上の岩石や木材を伝搬する地震波のP-S時間が, 震源からの距離に比例して長くなることを観察できる. また, オシロスコープの測定機能を用い, 媒質中を伝搬する地震波速度も測定できる.以上2つの装置を用い, 以下の点の理解に有効な地震防災に関する授業プログラムを作成することができた.(1)地震波は震源から同時に伝搬を始めるが, 伝搬速度の差によりP-S時間が生じること(2)地震被害の大きくなる地域と, そうでない地域の条侮について考察する.(3)緊急地震速報の原理と, 地震動から身を守るための方策について考察する.※実績は, 地学教育学会誌に26年秋までに投稿予定であり, 現在執筆中である.

东日本大地震后，防灾教育特别是防震教育受到重视，高中地球科学入学率较低，许多学生在没有准确的地震知识的情况下完成了中学教育。在当今信息社会，我们需要从泛滥的信息中学习到正确的防灾信息，同时也确保东日本大地震的教训不被遗忘。有必要制作能够正确理解地震的防灾教材。地震是非常常见的现象，但地震的本质是波，很难形象化，因此迄今为止，各种教学都很难将其形象化。虽然已经制作了可视化地震波的材料，但在本研究中，我们制作了以下两本教材，并使用了使用教材的课堂程序，并根据地震波的特性，在我的学校，我举办了一堂课，讨论了地震预警的原理和减少地震损害的方法（1）地震波可视化装置；用弹簧连接悬挂的重物，并在装置的末端安装一个传感器。此外，根据传感器的振动方向，即使地震波同时离开震中，也可以观察到 P 波如何比 S 波更快到达。通过比较不同弹簧常数的装置，可以观察到S波引起的晃动比P波大（地震破坏是由S波引起的），而且地面越坚硬，晃动越小，地震波速越快。 (2)地震波速度测量装置；采用4通道数字示波器，利用水晶耳机放大传感器拾取的地震波，并在PC显示器上以走时曲线的形式呈现。可以观察到，地震波穿过桌子上的岩石和木头传播的P-S时间与距震中的距离成正比增加。此外，利用示波器的测量功能，可以计算出地震波在介质中传播的速度。通过使用两台设备进行测量，我们能够创建一个关于地震防灾的课堂程序，该程序对于了解以下几点非常有效：（1）地震波从震中同时开始传播； P-S 时间是由于传播速度的差异而产生的。 (2) 考虑地震灾害严重地区和非地震灾害地区的情况。 (3) 地震预警的原理和地震保护措施*。研究结果计划于 2026 年秋季提交给地球科学教育学会期刊，目前正在撰写中。