水車や風車の羽根を自由につくる実験を通じて発電のしくみを学ぶ授業を、同志社小学校と協働して実施しました。1月29日、2月4日、2月5日の3日間のプログラムに6年生3クラスの児童が参加し、学校の横を流れる岩倉川で水車を回したり、学校の屋上の風を捕まえたり、太陽の光をとらえたりして検証実験をしました。つくるまなぶ京都町家科学館が水車と風車の土台を製作しました。

1日目は、水車や風車の羽根をつくりました。まずは、水力発電、風力発電、太陽光発電のチームに分かれます。「実験する日の天気はどうなってる？」と1週間後の天候を気にする男の子がいました。雲ひとつない快晴になるのか、風が吹くのか、川の水量はどのくらいになりそうか……。当日の気象条件は大事になりそうですね。

外で実験して発電できているかを確かめる「実験者」、羽根を設計する「デザイナー」、設計に基づいて水車や風車をつくる「製作者」、羽根の長さや発電量などを測る「測定者」、制作や実験のようすを記録する「動画制作者」、制作過程や実験結果などを発表する「プレゼンター」。全員が何かしらの役目を担って活躍できるように、メンバーの役割を決めてから、つくりはじめました。

水力発電

水力発電では、ホワイトボードを使ってメンバー同士でしっかり話し合ってからつくり始めるチームもあれば、手を動かして実際に羽根をつくりながら考えるチームもあり、それぞれのやり方でスタートしました。

しっかり水の力を受け止めて、効率良く発電するにはどんな羽根をつけるのが良いだろう？ 羽根の枚数やかたち、取り付ける角度などのアイディアを出し合い、プラスチックの板をカッターやはさみで切って、羽根をつくりました。

スプーンのように羽根を丸めて受け止める水の量を多くしようとしたり、水車の枠から飛び出るほどの大きな羽根を広げて回る力を強くしようとしたり、逆にコンパクトな羽根の枚数を増やして軽く回りやすい構造にしたり、羽根の取りつける強度を高めたり。チームごとにそれぞれの考え方を設計に反映して、水車をつくっていました。

議論のようすや羽根をつくる作業を、タブレット端末で記録していました。最終日にどんな動画が完成するのでしょうか。

風力発電

風力発電では、小型のキットを使って個人で試行錯誤しながらいろんな羽根を試し、最後にチームを代表する1台を選びました。工作用紙で作った羽根を竹串に貼り、風車のモーターに取り付けます。

大きな羽根を広げてたくさんの風を集めようとしたり、羽根を軽くして回りやすくしようと素材を折り紙に変えたり、ヨットの帆のように羽根を曲げてカーブをつけたり、垂直に立てた軸の羽根にしてみたり、いろんな工夫をしていました。家に帰ったあとに扇風機の羽根を観察して、羽根をわずかにねじってみてくれた女の子もいました。

羽根ができたら、扇風機の前に持っていき、風車がどのくらい回るかを確かめました。ちょっと形が違うだけで動き方が変わるので、繊細な調整を繰り返していました。

太陽光発電

太陽光発電には、3クラスで唯一のチームが挑戦してくれました。水車や風車のように自由に羽根をつくる工程がなく、工夫のしどころが難しいかなと思っていたのですが、そんな心配をよそに、独自の道を突き進んでくれました！

最初に、理科室にある30枚ほどの太陽光パネルを全部集めました。そして、一枚一枚、光を当てて発電の性能を確かめ、とくに性能の高い3枚を選びました。

さらに、太陽の高さに合わせて太陽光パネルの角度を自由に変えられる架台を、割り箸を使ってつくりました！　（はじめは竹串でつくっていましたが、強度を高めるために、直前に割り箸に変えてつくってくれました）