理科課題研究（平成21年3月=2009年3月）

学習指導要領から抜粋。

https://www.mext.go.jp/component/a_menu/education/micro_detail/__icsFiles/afieldfile/2011/03/30/1304427_002.pdf

https://www.mext.go.jp/component/b_menu/shingi/toushin/__icsFiles/afieldfile/2018/09/20/1409429_013_1.pdf

教科：理科

科目：理科課題研究

標準単位数：1

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第10 理科課題研究

１目標

科学に関する課題を設定し，観察，実験などを通して研究を行い，科学的に探究する能力と

態度を育てるとともに，創造性の基礎を培う。

２内容

(1) 特定の自然の事物・現象に関する研究

(2) 先端科学や学際的領域に関する研究

(3) 自然環境の調査に基づく研究

(4) 科学を発展させた実験に関する研究

３ 内容の取扱い

(1) 内容の構成とその取扱いに当たっては，次の事項に配慮するものとする。

ア 生徒の興味・関心，進路希望等に応じて，内容の(1)から(4)までの中から，個人又はグ

ループで適切な課題を設定させること。なお，課題は内容の(1)から(4)までの２項目以上

にまたがる課題を設定することができること。

イ 指導に効果的な場合には，大学や研究機関，博物館などと積極的に連携，協力を図るこ

と。

ウ 研究の成果について，報告書を作成させ，発表を行う機会を設けること。

(2) 内容の範囲や程度については，次の事項に配慮するものとする。

ア 内容の(1)については，高等学校理科の内容と関連させて扱うこと。

イ 内容の(4)については，科学の歴史における著名な実験などを行い，原理・法則の確立

の経緯とも関連付けて扱うこと。

Science fair

List of articles about scinece fair

Gifted education journals

List of lists of sciene education journals

http://www.biomed.emory.edu/PROGRAM_SITES/BCDB/documents/professionalization/2013_Teaching_Science_Education_Journal_List.docx

Ranking

https://www.scimagojr.com/journalrank.php?category=3304

3.0 Journal of Research in Science Teaching

2.6 Journal of the Learning Sciences

2.3 Studies in Science Education

2.0 Science Education

 

1.2 Journal of Science Education and Technology

1.1 International Journal of Science Education

0.9 International Journal of Science and Mathematics Education

0.9 Journal of Science Teacher Education

0.9 International Journal of Science Education, Part B: Communication and Public Engagement

流れの可視化

PIV = 平面を格子に区切って（窓）、異なる時刻における粒子像の相関から速度ベクトルを決定する。相関を用いているので個々の粒子を正確にトラッキングするのとは異なる。相関手法がいろいろある模様。

PTV は個々の粒子をトラックする。

専用のシステムは高価だが、とりあえず画像がとれてさえいればあとは処理できる。

imagej fiji  にも幾つかプラグインがある。下記のものは矢印が出るので視覚的に理解しやすかった。

https://sites.google.com/site/qingzongtseng/piv

導入はここの説明を読んで、imagej のアップデートの設定をいじっていたら、できた。

まだ出力される図の意味が理解できていないので、おいおい理解していこう。

sand3

int a = 20;
int columns =  10;
int rows =  30;
int[] h = new int[columns];

void setup(){
  size(200, 600);  // size should be a * (columns, rows)
  smooth();
   frameRate(10);
  //Draw grids
  stroke(0,200,0);
  for (int j = 0; j < rows; j++){
    for (int i = 0; i < columns; i++){
      rect(i*a,j*a,a,a);
    }
  }

 // display();
}

void draw() {
  drop();
  display();
  generate();
  display();
}

void display() {
  for (int i = 0; i < columns; i++){  // i runs 0 to columns-1  (columns)
    for (int j = 0; j < h[i]; j++){ // j runs 0 to h[i]-1  ( h[i]  )
      fill(0);
      rect((i)*a,(rows-1-j)*a,a,a);
    }
    for (int j = h[i]; j < rows-1; j++){  // j runs h[i] to rows -1  (  rows-h[i])
      fill(255);
      rect(i*a,(rows-1-j)*a,a,a);
    }
  }
}

 void generate() {
    // int next[] = new int[columns];
    for (int i = 0; i < columns-1; i++){
   if (h[i] - h[i+1] > 2){
    h[i] = h[i]-1;
    h[i+1] = h[i+1] +1;
      }
    }
    if (h[columns-1] > 2){
    h[columns-1] = h[columns-1]-1;
    }
  }

void drop(){
  h[0] +=1;
 //if (mousePressed == true){
 //h[int(mouseX/a)] +=1;
 // }
}

void mousePressed(){
  noLoop();
 save("slope2.png");
}

//void mouseReleased() {
  //loop();
 //}

sand5

int a = 20;
int columns =  30;
int rows =  30;
int s = 3;  //critical slope
int[] h = new int[columns];

void setup(){
  size(600, 600);  // size should be a * (columns, rows)
  smooth();
   frameRate(5);
  //Draw grids
  stroke(0,200,0);
  for (int j = 0; j < rows; j++){
    for (int i = 0; i < columns; i++){
      rect(i*a,j*a,a,a);
    }
  }
 // display();
}

void draw() {
  drop();
  display();
  generate();
  display();
  saveFrame();
}

void display() {
  for (int i = 0; i < columns; i++){  // i runs 0 to columns-1  (columns)
    for (int j = 0; j < h[i]; j++){ // j runs 0 to h[i]-1  ( h[i]  )
      fill(0);
      rect((i)*a,(rows-j-1)*a,a,a);   //rows-1-j
    }
    for (int j = h[i]; j < rows-1; j++){  // j runs h[i] to rows -1  (  rows-h[i])
      fill(255);
      rect(i*a,(rows-j-1)*a,a,a);
    }
  }
}

 void generate() {
    // int next[] = new int[columns];
    for (int i = 0; i < columns-1; i++){
      int d = h[i] - h[i+1];
   if (d > s-1){   // edit here
     h[i] = h[i] - d;
   for (int j=0; j < columns-1; j++){
    if ( j > i && j < i+ d +1   )
    h[j] +=1; // drop cells  
  }
   }
    }
    if (h[columns-1] > s-1){    // edit here
    h[columns-1] = 0;
    }
  }

void drop(){
  h[0] +=1;
 //if (mousePressed == true){
 //h[int(mouseX/a)] +=1;
 // }
}

void mousePressed(){
  noLoop();
 //save("img.png");
}

//void mouseReleased() {
  //loop();
 //}