大学生に熱力学を教えていて感じることを素材に，熱力学を教えることの難しさ がどこにあるのかを示しつつ，物理の教え方について考えてみたい。「熱」という 言葉による誤概念と，熱力学以前の力学(特にエネルギー)との統一的理解の不足 が熱力学を難しく感じさせる要因となっていると思われる。より力学と結びついた 流れで記述された大学熱力学の教科書についても述べる。

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エネルギー保存の法則は，他の原理や法則から導くことのできない，自然科学全 般を貫く基本法則の一つである。現行の高校物理，大学初年度生向け物理学では，エネ ルギー保存の法則は熱力学第一法則として学習されるが，力学分野で扱う「力学的エネ ルギー保存の法則」との関連づけが希薄な状態にある。その結果，熱力学第一法則は熱 学分野の法則として捉えられ，これが自然科学の基本法則であるという認識が育ちにく い。力学学習の出発点から熱力学第一法則としての「エネルギー保存式（CEE）」を導入 することが求められている。エネルギー保存の法則の概念的理解にはエネルギーの移動 (transfer) とエネルギーの変換（transformation）の観点が重要であり，CEE を活用 するためには，「系」と「モデル」を確定することが必要不可欠である。

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物理現象をより単純な形で計測しょうとすると、どうしても増幅器が必要になる。オペアンプ1つで簡単な構造の増幅器を試作して、導体棒や一巻きコイルに生じる誘導起電力と静電誘導で移動する電荷を計測できるようにした。

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物理教育研究において，生徒の概念理解度や授業効果を測定する際，FCI をはじめとする概念調査テストの実施が広く行われている。一方でその集計や解析については，各教員が Excel などを用いて個別に行なっている。同じ作業を多くの教員が個別に行い時間を浪費することは，大きな社会的損失である。本稿では著者の作成した R言語プログラムを公開することで，誰でもすぐに概念調査テスト，特に多肢選択肢テストの解析が自動でできるようになることを目指す。

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人体の運動や摩擦力の関わる問題などで、系の内力のする仕事によって系のエネルギーが変化する、という説明がしばしばされる。しかし、それは熱力学第一法則の概念とは矛盾するので、安易に行うべきではない。

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まち針とグラフ用紙を用いて方形ガラスの屈折率を求める実験と同じような方法で、凸レンズや凹レンズによる実像や虚像の位置、焦点距離を測定する。特別な道具を使わずに、明るい場所で実験できる。鏡や組み合わせレンズなどの光学系でも実施でき、バリエーション豊富な発展的実験が可能である。

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探究的な活動を導入した力学授業の実践報告である。本実践では，生徒一人一台端末の環境を活用し，反転授業形式を採用することで，授業をスリム化し，探究的な活動を実施可能にしている。実践結果より，コロナ下で生徒実験の回数が減少していることから技能が十分に身に付けられていない点や，レポートで考察部分の記述が不十分な生徒が多いことが示唆された。

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　本誌にも紹介した生徒実験用のモーメント実験器１）は，園芸皿を利用して作ったものでした。たくさん作っているうちに手元が狂うことが多く，精度がよいとは言い難いものでした。もう少し簡単に作れて，精度を良いものをと考えておりましたが，2年ぶりに3年物理を担当することになり，大幅にリニューアルしました。園芸皿の底に方眼上に穴を穿っていくことをやめ，有孔ボードを八角形に刻んで使うことにしたのです（直線カットのみなので工作精度が上がった）。22セット作り，二人で一台を使えるようにしましたがさほどのストレスもなく，動作も問題ないものが出来ましたので，報告します。

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物理基礎の仕事とエネルギーの単元においてKnightの「物理を教える」を参考に，系（system）と環境（environment）を区別し，エネルギーとお金のアナロジー（類比）およびエネルギー棒グラフ（Energy Bar Chart）を強調した授業展開を実践した。エネルギー棒グラフは，初学者が定性的にエネルギーの移動や変換を学ぶ上で，有効な表現方法の1つとなりうる。

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自転車をこぐと前に進むエネルギーは人間が筋肉から発していることに異を唱える方はいないであろう。しかし、それが足の先→ペダル→チェーン→車軸→スポーク→タイヤ→地面-----と伝わってくる過程を力で表現するとなると極めて微妙な問題であって、今までも多くの論争があった。さらには、「力」と「その力によって動いた距離」の積が仕事になるという事情が事態を複雑にした。人間は機械的な部分には剛体概念を持ち込んで理想化したいという欲求があるため、かえって不自然になる。車輪と地面が一点で接するという奇妙な仮定となってパラドクスを生んでしまう。 ここでは、スポークの付いた車輪を粘弾性体とみなして、その収縮と反発を取り込む。必然的に車輪と地面の接点は複数（あるいは面）となる。そうすると人間の為していることは、結果的にその粘弾性に働くと言える。即ち筋肉の粘弾性が車輪の粘弾性を助けているというソフトマター科学からの統一的な見方になる。機械的な多くのプロセスはそれを効率良く機能させるための内的システムと言える。

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例年，単振動の導入は，水平ばね振り子のx-tグラフ，v-tグラフ，a-tグラフ，F-tグラフを予想する課題を行っている。これまではすべてスマートカートによる演示実験を見せていたが，今年はa-tグラフだけはPASCO社のSPARKvue1)というフリーアプリと従来の台車を用いて生徒実験を行ったので，報告したい。

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水を入れたコップをこぼさないように実験室の机の端から端までなるべく早く移動させよ、という指示で実習をさせたら大変盛り上がった。ただし体験から物理的考察へ至るためには適切な助言が必要なようだ。

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電気回路のILDs冒頭の2時間を実施した。以前も同じ部分を実践したことがあったが，直列並列の区別を考える課題を，前回は省略していたが，今回は含めて行った。テキストと実験器具は改めて開発した。また，複数校の生徒が一か所に集まるのは困難な状況であることを踏まえ，生徒は自分の学校からオンラインで参加し，Zoomにて実施することとした。参加した生徒は5校から23名，教員は15名だった。リモートならではの難しさもあったが，電気回路の導入としては適切だと思われた。また，いくつかの課題も明らかになった。

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　2021年9月26日(日)、オンラインにて実験講習会を行った。受講者数46名（申し込み49、当日欠席3）、実験は５つの大項目で指導者は21名，オブザーバー3名，事務局6名であった。例年行っている対面のように参加者間の横のつながりをつくることは難しかったが、主体的に参加できるように指導者が工夫し、おおむね良好な評価を得られた。6回の実行委員会、2回のリハーサルもすべてリモートで行われ、（指導者側の）ICTスキル向上という効果もあった。

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薄膜干渉について、シャボン膜 と レンズのコーティング膜 の２つを題材としてその色の変化がなぜ起きるのかを考える授業を，１人１個ずつの器具を扱える環境下で行った。その結果、薄膜干渉によって起こる現象への興味喚起や、経路差の導出の別解を考える主体的な取り組みを引き出せたが、現象と式との関係性や干渉で色がついて見える仕組みについての理解を深めることには課題が残った。

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安価な素子で 短い 光パルスを発生させ 、 PIN フォトダイオード で受信し て 光速を測定し た 。 比較的 短距離で光速が測定でき た 。 また、信号が導線を伝わる速さも測定した。

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