Name: 演習1 - 質問をして問題を定義する
Uploaded: 2020-08-06T08:33:22.000Z
Duration: 8 min 23 s

Hi. It's Paul Andersen and this is Science and Engineering Practices 1. Remember,

こんにちは、ポール・アンダーセンです。覚えておいてください。

what are practices? Practices are the skills and the knowledge required to do work. And

プラクティスとは？プラクティスとは 仕事をするために必要なスキルや知識のことですそして、仕事をする上で必要なスキルや知識のことです。

so it all begins with asking questions and defining problems. In fact these are the first

だから、すべては質問をして問題を定義することから始まります。実際には、これらが最初の

steps in science and engineering. And before we talk about asking questions, we should

科学と工学のステップそして、質問をするという話をする前に

really define what science is. Science is the study of the universe. It's the study

科学とは何かを本当に定義します科学とは宇宙の研究ですそれは研究です

of everything. It's the study of phenomena. At the level of the universe, but also at

すべてのもののそれは現象の研究です宇宙のレベルだけでなく

the level of the planet or the ecosystems or the humans or the DNA or the atoms that

地球のレベル、生態系のレベル、人間のレベル、DNAのレベル、原子のレベル。

make up that DNA. Or even the particles that make up the atoms that make up everything.

そのDNAを構成しているあるいは全てを構成する原子を構成する粒子でさえも

And so basically it's the study of the phenomena. It's the study of how things work. And we

そして、基本的には現象の研究です。物事がどのように機能するかの研究ですそして、私たちは

try to explain everything in science. Everything scientific. What's engineering then? Engineering

科学のすべてを説明しようとします科学的なものはすべてでは工学とは何ですか？工学

is going to be solving human needs. Or fulfilling human needs. Solving problems. And so an engineer

は人間のニーズを解決しようとしていますあるいは人間のニーズを満たすことです問題を解決することですだからエンジニアは

is going to solve the problem of how I get in Montana at point A to point B in New York

は、モンタナのA地点からニューヨークのB地点までどうやって行くのかという問題を解決してくれます。

City. And there are a number of different ways that could solve that problem. They could

市のことです。その問題を解決する方法は いくつかありますそれらの方法は

put me on a jet. They could put me on a train or in a car or on a motorcycle. Or they could

ジェット機に乗せてくれた列車や車やバイクに乗せることもできた。あるいは

even design a nice pair of shoes so I can walk my way across the country. And so they're

靴のデザインまでしてくれているので、私は国を横断して歩くことができます。それで、彼らは

really solving problems in engineering. And so they're very similar but they're somewhat

工学の問題を本当に解決しています。そして、この2つは非常に似ていますが、どちらかというと

different in that in science we're studying phenomena. And let's talk about a famous scientist.

科学では現象を研究しているという点で違いがあります有名な科学者の話をしましょう

This is Albert Einstein. And so what he was trying to allow us to do was to understand

アルバート・アインシュタインです彼が私たちにさせようとしていたのは

the way the universe works. And the first step when you're trying to do that is to ask

宇宙がどのように機能しているかをそして、あなたがそれをしようとしているときの最初のステップは、次のように尋ねることです。

good questions. Those questions eventually lead to inquiry, where the questions are tested

良い質問です。それらの質問は最終的に質問へとつながり、そこで質問が試されます。

and they develop other questions or other theories based on top of that. But the whole

その上で他の質問や他の理論を展開していきますしかし、全体の

goal again is pointing back to explaining how phenomena work. Well this here is Thomas

目標は現象がどのように機能するかを 説明することに戻っていますさて、これはトーマスが

Edison. And he was somewhat scientific but he was more of an inventor. We was more of

エジソンそして彼は多少科学的でしたが どちらかというと発明家でした私たちはどちらかというと

an engineer. And that's because he was fulfilling human needs. He started by defining problems

エンジニアとしてそれは彼が人間のニーズを満たしていたからです彼は問題を定義することから始めました

that we have. What was a simple problem, well if it was dark out you couldn't do work inside.

と言っていました。単純な問題ですが、外が暗いと中で仕事ができません。

And he invented the light bulb. And so the first step in engineering is defining the

彼は電球を発明しましたそして、エンジニアリングの最初のステップは、

problem and then you have the process of design. Unlike inquiry, design is there to give us

問題を解決してからデザインというプロセスがあります。照会とは異なり、設計は私達に与えるためにそこにあります

something, to build something, or to fulfill some kind of a human need. And so there's

何かを作るため、何かを作るため、あるいは人間の必要性を満たすためですそして、そこには

a lot of similarity between science and engineering, but the major difference is going to be that

理工系と工学系は似ているところが多いですが、大きな違いは

engineering we're making something that we actually need. In science we're trying to

工学では、私たちが実際に必要としているものを作っています。科学では

explain everything and we don't always have a direct outcome from that. However science

すべてを説明し、そこから直接の結果が得られるとは限りません。しかし、科学は

lots of times will lead to design. And so it all begins with good questions. And so

デザインにつながることがたくさんあります。全ては良い質問から始まりますそうして

let's start by talking about science. Where do these questions come from? Well in science

科学の話から始めましょう。これらの疑問はどこから来るのでしょうか？そうですね、科学の中では

a lot of them come from just curiosity. We want to understand the way the world works.

その多くは好奇心から来ています世界の仕組みを理解したいのです

And so if you were to ask this question, why is the sky blue? Or why does the wind blow?

それでこの質問をするとしたら、なぜ空は青いのか？あるいは、なぜ風が吹くのか？

Those are great questions and they can lead to amazing science. But some science questions

これらの質問は素晴らしい質問であり、驚くべき科学につながる可能性があります。しかし、いくつかの科学の質問

will actually come from models and theories that we already have. So once we understood

は実際にはすでに持っているモデルや理論から来ていますということを理解した上で

plate tectonics, we could apply that to seafloor spreading. So how does the theory of plate

プレートテクトニクスの理論は海底の広がりにも適用できますでは、プレートの理論はどのように

tectonics explain seafloor spreading? So theories create questions which create theories which

テクトニクスが海底の広がりを 説明するのでしょうか？だから理論は疑問を生み、その疑問を解決するための理論を生み出すのです。

create more questions. And sometimes questions just come from the search for better solutions.

より多くの疑問が生まれますより良い解決策を探している時に質問が出てくることもあります。

And so people in Italy were finding that it was impossible to syphon water above 32 feet.

そして、イタリアの人々は、32フィート以上の水をサイフォンすることが不可能であることを発見していました。

And so Evangelista Torricelli, in Italy, took a look at this problem and eventually it led

イタリアのエヴァンゲリスタ・トリチェッリがこの問題に注目し、最終的には

to the creation of the first barometer and understanding how air pressure and atmospheres

最初の気圧計の作成とどのように気圧と大気を理解するために

work. And so again, questions can come everywhere. But they guide inquiry. Now one thing I really

仕事だそうして再び質問はどこにでも来ますしかし、それは質問を導くものです今、私が本当に

want to make sure that I point out is that there are questions that we can answer in

私が指摘しておきたいのは、私たちが

science and questions that we can't or lay outside of science. And so if we were to look

科学と、私たちが科学の外に置くことのできない、あるいは科学の外に置くことのできない疑問があります。もし私たちが

at these hot air balloons, a good question might be, why does a hot air balloon float?

これらの熱気球で、良い質問かもしれない、なぜ熱気球は浮いているのですか？

That's a scientific question. What's not a scientific question? Which hot air balloon

それは科学的な質問だ何が科学的な質問ではないのですか？どの熱気球

is prettiest? Now you might like the lady bug right here, but we can't really answer

が一番可愛いですか？今、あなたはここにいる女性の虫が好きかもしれませんが、私たちは本当に答えることができません。

that question. We can't quantify that answer. And so there's certain questions that lay

その質問。その答えを定量化することはできません。そのため、ある種の疑問があります。

outside of science. Now let's go to engineering. And so engineering has questions in it is

科学の外で。では工学に行きましょう工学には疑問があります

as well, but those questions are designed to first of all define the problem. And so

でもそれらの質問はまず問題を定義するために作られていますということで

here's a really good problem. This is the Mars Curiosity rover. It landed on Mars in

ここに本当に良い問題がありますこれは火星探査機「マーズ・キュリオシティ」ですで火星に着陸しました

August and it's about the size of a car. And so the engineers at NASA had to come out with

8月には車くらいの大きさになりましたそれでNASAのエンジニアは

a way to land this massive object on Mars without damaging it. And so they started by

この巨大な物体を損傷させずに 火星に着陸させる方法を考えましたそれで、彼らは以下のようにして始めました

asking a lot of questions. Now one thing that we should point out, and this is a difference

多くの質問をしていますさて、一つ指摘しておきたいことがありますが、これは違います

between engineering and science. In science we're looking for this core idea that explains

工学と科学の間にある科学では、私たちが探しているのは、次のような説明をする核となる考え方です。

the way the world works. In engineering we're looking for a design that solves a problem.

世界の仕組みを理解しています。エンジニアリングでは、問題を解決するデザインを探しています。

And so in engineering there's not always one correct solution. There's going to be a number

工学の世界では、常に一つの正解があるとは限りません。いくつかの正解があるでしょう。

of different solutions and we're going to have to weigh the trade offs to all of those

さまざまな解決策がありますが、それらのすべてのトレードオフを秤にかけなければなりません。

solutions. And we do that through questioning. And so maybe when you're trying to land a

解決策を考えています。質問をすることで解決しますだから、たぶん、あなたが着陸しようとしているときに

rover on Mars you need to talk about what are the needs. What do we really need to create?

火星のローバーでは、何が必要なのかを話し合う必要があります。本当に必要なものは何なのでしょうか？

What are the criteria for success? In other words what does success look like? What are

成功の基準は何か？言い換えれば、成功とはどのようなものなのでしょうか？とはどのようなものでしょうか？

the constraints? I mean on Mars one of the big constraints are going to be you're going

制約？火星では、大きな制約の一つは、あなたが行くことです。

to have to go through an atmosphere. But that atmosphere is going to be really really thin.

大気圏を通過しなければなりませんしかし、その大気は本当に薄っぺらいものになりそうです。

And so that's going to slow you down but not slow you down very much. What technology do

だから、それはあなたのペースを落とすことになりますが、あまり遅くはなりません。どのような技術が

we have today? What are we going to have to create as far as technology? What ideas should

今日の私たちが持っているものは？技術の範囲内で何を生み出すべきか？どんなアイデアが必要なのか？

we test? Could we combine ideas together? And so really the questioning in engineering

テストしますか？アイデアを組み合わせることはできないのか？そうして工学の世界では本当に疑問がつきまといます

is really designed to define what that problem is or to get at that problem. This is how

は本当にその問題が何であるかを定義するため、あるいはその問題に到達するために設計されています。このように

they actually landed on Mars. They had a capsule that slowed their descent. They eventually

彼らは実際に火星に着陸した彼らはカプセルを持っていて 下降速度を遅くしていました彼らは最終的に

had a giant parachute that slowed it down. They eventually deployed a crane with rockets

巨大なパラシュートで減速させていました彼らは最終的にロケットを搭載した クレーンを配備しました

that lowered the Mars observer down on to the surface. And so you can think of all the

火星観測装置を地表に降ろしましたそれで、あなたはすべての

different needs that they had to fulfill. All of the problems that they had to solve.

彼らが満たさなければならなかった 様々なニーズがありました彼らが解決しなければならなかった問題のすべてです

And it had to do this on its own. You couldn't guide it down. And so it's a pretty amazing

そして、それは自力でやらなければならなかった。誘導することはできませんでした。だから、それはかなり驚くべきことなのです。

thing. And you could google, there's a wonderful video worth watching on that. And so again

ことです。そしてあなたはググることができました 素晴らしいビデオがあります それを見る価値がありますそして、またしても

the goal in this practice is to ask questions. But we're asking questions to explain phenomena

この練習の目的は質問をすることですしかし、私たちは現象を説明するために質問をしています。

and then provide human needs or fulfill human needs. And so how do we do that? As teachers,

そして人間のニーズを提供したり 人間のニーズを満たしたりしますではどのようにすればいいのでしょうか？教師として

well we start by asking questions and then we use inquiry to explain those. And in engineering

私たちは質問をすることから始めて、それを説明するために質問を使います。工学では

we start by defining our problems and then we're using design to solve those problems.

私たちはまず問題を定義することから始め、その問題を解決するためにデザインを使っています。

And so there's a progression. In other words, as a teacher from elementary through high

そして、そこには進行があります。言い換えれば、小学校から高校までの教師として

school, we should be getting better and better and better at asking questions. But we should

学校では質問をするのが上手になってきているはずですしかし、私たちは

begin by asking questions. And so when you're in elementary, this is an analogy that I think

質問をすることから始めます。小学生の時の例え話ですが、これは私が思うに

works well, is that the idea that asking questions in science and engineering and technology

がうまく機能するということは、理工学や技術に疑問を投げかけるという考えがあるということです。

is very important and you want to do it right away. But as students get older and older

はとても重要で、すぐにでもやりたくなります。しかし、学生が年を重ねるごとに

and older and older we want to refine those questions and get better and better questions.

と年配の方には、それらの質問に磨きをかけ、より良い質問をしていきたいと考えています。

And so basically you want to develop strategies in your classroom that can help students come

基本的には教室で戦略を練って生徒が来てくれるようにしたいのですね。

up with questions. Questions on their own. Because questions are going to build more

質問をしてみましょう自身で質問をしています質問はより多くのものを構築することになるからです

questions, which are going to build more questions. And so you want strategies to get your students

質問をすることで より多くの質問をするようになります生徒に質問をさせるための戦略が必要です

asking questions. But once you have a number of questions you want to teach them, refine

質問をすること。しかし、教えたい質問がいくつも出てきたら、それを絞り込みます。

that. Which of these following questions are really good questions. Which are science questions?

ということです。次の質問はどれが本当に良い質問なのでしょうか。理系の質問はどれですか？

Questions that we can actually answer through design or through science labs. You want to

デザインや理科実験で実際に答えられる質問あなたがしたいのは

eliminate science questions that aren't really questions at all. And you want to refine other

科学の質問を排除することで、本当の質問ではないものを全く排除しています。そして、あなたは他の

questions so you can make them better. Because the goal of science classrooms is to get students

の質問をすることで、より良いものにすることができます。なぜなら、理科教室の目的は、生徒たちに

asking good questions. Questions that we can then do research upon. Or questions that can

良い質問をすることその上で研究できるような質問をまたは、以下のような質問をすることができます。

define problems and so we can come up with solutions for that. And I hope that was helpful.

問題を定義することで 解決策を考え出すことができますそれがお役に立てたなら幸いです