開発中・未公開
子どものためのオープンなバーチャル工学ラボ
すべての子どもに、無料の工学ラボを
子どもたちは、バーチャルな部品で機械や回路、ロボットを設計し、工学シミュレーションを実行して、実際に計算された結果を確かめます。うまくいかなかったときは、その理由を見つけ出し、さらによくしていきます。
- 高価なキットは不要
- 控えめな性能のスマートフォンやパソコン向け
- オフラインで使えるように設計
- 多くの言語で
MEKALUMI とは?
本物の工学のアイデアを試せるバーチャルラボ
MEKALUMI は、オープンな教育プロジェクトです。インタラクティブな 2D/3D ラボ、工学シミュレーション、そして先生が作成して共有できるレッスンをひとつにまとめています。
-
バーチャルな部品で組み立てる
歯車、導線、はり、論理ゲート、センサー、モーターなど。部品を選んでつなぎ合わせ、自分だけの装置を作りましょう。
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シミュレーションして測る
シミュレーションを始めると、力、電流、動き、信号など、何が起きるかをラボが計算します。見えるのは、ただのアニメーションではなく、計算された結果です。
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失敗から学ぶ
橋がたわんだり、ランプがつかなかったりしても、それは役に立つ情報です。1つだけ変えてもう一度試し、なぜそうなるのかを理解しましょう。
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レッスンをファイルで共有
先生はレッスンを作成し、インターネットに接続していなくても、.mekapack ファイルとして受け渡すことができるようになります。
しくみ
どんなエンジニアもくり返す5つのステップ
工学は一直線に進むものではなく、くり返しのサイクルです。サイクルをひと回りするたびに、新しいことが学べます。
- 01
想像する
問題を解決する装置を考えます。たとえば、クレーン、ナイトライト、橋、ロボットなどです。
例:小さな橋 「重いおもちゃのトラックが渡れる、小さな橋を作りたい」
- 02
組み立てる
バーチャルな部品を選んで、つなぎ合わせます。高価なものは何もなく、本当にこわれるものもありません。
例:小さな橋 すき間をまたぐように、はりをわたしてつなぎ合わせます。
- 03
シミュレーションする
シミュレーションを始めます。ラボが、力や電流、動きを順を追って計算します。
例:小さな橋 トラックを橋の上に走らせます。
- 04
発見する
結果をよく見ます。どこが曲がっているか、電流はどれくらい流れているか、何がどれくらいの速さで動いたか。
例:小さな橋 橋のまん中がたわみすぎています。
- 05
改良する
設計を変えてもう一度試し、新しいバージョンがなぜよりうまくいくのかを説明します。
例:小さな橋 三角形を加えると、橋は曲がりにくくなります。これで、本物の橋に三角形が使われている理由がわかりましたね。
そして、もっとよいアイデアを持って、また最初に戻ります。
8つの工学分野
はじめての歯車から、はじめてのロボットまで
MEKALUMI は、たがいにつながり合う8つの工学分野をあつかいます。分野ごとに独自の実験があり、すべてを合わせると、本物の装置がどのように作られるかがわかります。
ミニラボ
3つの小さな実験を試してみましょう
これらの小さなモデルは、このブラウザーの中で動きます。ページを一度読み込めば、オフラインでも動き続けます。学習用に簡略化したモデルであり、MEKALUMI のシミュレーションエンジンではありません。
簡略化モデル ブラウザー内で動作
ヒント:左の歯車をドラッグすると、手で回すことができます。
歯車の組み合わせ
それぞれの歯車の歯の数を変えて、速さと回す力がどう変わるかを見てみましょう。
- ギア比
- 1 : 2
- 出力側の速さ
- 15 回転/分 · 2倍遅い
- 回す力
- 2倍
- 回る向き
- モーターと逆向き
小さな歯車で大きな歯車を回すと、大きな歯車はゆっくり回りますが、そのぶん大きな力で回ります。ウインチや自転車、時計にも、この考え方が使われています。
モデル:摩擦やすべりのない理想的な歯車。モーターの速さ:毎分30回転。
LED を守ろう
電池と抵抗を選んでから、スイッチを入れましょう。電流が少なすぎると、LED は光りません。多すぎると、本物の LED なら焼き切れてしまうおそれがあります。
- 電流
- 11.4 mA
- LED
- 安全に光っています。
抵抗は電流を制限します。どれだけ流れるかは、オームの法則でわかります:電流 =(電池の電圧 − LED の電圧)÷ 抵抗。
モデル:理想的な電池。赤色 LED の電圧降下は 2 V で一定とし、約 20 mA までは安全とします。
論理ゲート
入力をオンやオフに切りかえてから、ゲートを選びましょう。ランプが出力を表します。
- 出力
- ランプ消灯(0)
AND:A と B が両方とも1のときだけ、ランプがつきます。
| A | B | 出力 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
論理ゲートは決まったルールどおりに動くので、このモデルは本物のデジタル論理と同じようにふるまいます。
だれのためのもの?
好奇心いっぱいの子どもたちと、それを支える大人たちのために
-
子どもと10代の若者
「これはどうやって動くの?」と問いかけ、自分で何かを作ってみたいすべての人に。
-
保護者の方
失敗しても何も失わず、どの実験からも何かを学べる、安全な場所です。
-
先生とクラブ活動
自分のレッスンを作り、クラスに合わせて手を加え、ファイルとして共有できるようになります。
-
学校・図書館・地域
子どもたちが話す言語で、地域のレッスンライブラリーを作りましょう。
なぜ大切なのか
才能はどこにでもあります。でも、機材はそうではありません。
-
なぜ無料?
ロボットキットや実験台、高性能なコンピューターは高価です。バーチャルラボならその壁を取り除けるので、子どものチャンスが、家庭の収入や住んでいる場所に左右されなくなります。
-
なぜ実践?
てこについて読むことと、支点を動かして、おもりが持ち上がるのを見ることは同じではありません。実践によって公式は理解に変わり、挑戦し、失敗し、また挑戦する自信が育ちます。
-
なぜオープン?
MEKALUMI は、オープンなプロジェクトとして開発されています。学校や先生、地域の人たちが使い、自分たちに合わせて手を加え、さらに内容を加えていけるようにするためです。
現実の条件を考えて
控えめな性能のスマートフォンと不安定なインターネット環境に向けた設計
多くの子どもたちは、共用の低価格な Android スマートフォンで、限られたモバイルデータを使いながら学んでいます。MEKALUMI は、そうした子どもたちのことを考えて設計されています。
- Android 版は、メモリー 2 GB のエミュレーターでテストされています。
- メモリー 2 GB の実際のスマートフォンでのテストは、まだこれからです。
- 工学の計算は、端末そのものの中で実行されます。
- レッスンは、インターネットを使わずにファイルとして共有できます。
正直な現状
MEKALUMI の現在地
- 8 開発済みの工学分野
- 80 作成し、ローカル環境で確認したレッスン
- 2D / 3D インタラクティブなラボ
- Android メモリー 2 GB のエミュレーターでテスト済みのバージョン
- 先生向けの Creator Studio はすでに存在しますが、まだ発展途中です。
- MEKALUMI はまだ一般公開されていないため、現在ダウンロードできるものはありません。
- メモリーの少ない実際のスマートフォンで動作するかどうかは、まだ確認されていません。
自分の言葉で
学びは、ふだん考えるときに使う言葉から始まります
MEKALUMI は、特にアフリカの言語に力を入れながら、多くの言語に向けて準備を進めています。どの翻訳にも実際の状況が表示され、ネイティブスピーカーが改善に協力することができます。
- 49言語に翻訳ページがあります
- 181言語が登録されています
- English
- Acoli
- Afrikaans
- Akan
- አማርኛ
- العربية
- الدارجة
- مصرى
- Ichibemba
- Bamanankan
- বাংলা
- Deutsch
- Duálá
- Eʋegbe
- Español
- فارسی
- Fulfulde
- Français
- Hausa
- हिन्दी
- Bahasa Indonesia
- Igbo
- Italiano
- 日本語
- Taqbaylit
- Kikongo
- Gĩkũyũ
- 한국어
- Krio
- Luganda
- Lingála
- Dholuo
- Malagasy
- Mooré
- मराठी
- Bahasa Melayu
- isiNdebele
- Nederlands
- ߒߞߏ
- isiNdebele
- Sesotho sa Leboa
- Chichewa
- Afaan Oromoo
- Naijíriá Píjin
- Polski
- Português
- Ikirundi
- Русский
- Ikinyarwanda
- Sängö
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- 简体中文
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開発に力を貸してください
開発者も、先生も、翻訳者も、デザイナーも、科学者も、だれもが貢献できます。参加の窓口は現在準備中です。