PhET：無料のオンラインHTML5インタラクティブシミュレーションツール 101

PhET はコロラド大学ボルダー校が 2002 年に開始したインタラクティブシミュレーション実験プラットフォームで、創設者はノーベル物理学賞受賞者カール・ウィーマンです。プラットフォームには現在 170 以上の HTML5 実験があり、物理、化学、数学、生物、地球科学などの分野をカバーしています。すべての実験は無料で公開され、130 言語に対応しています。

オンラインでの実行が可能で、公式サイトから無料でダウンロードすることもできます。これらのシミュレーションシステムにはアニメーション、インタラクティブ、ゲーム型の環境があり、学生は探求を通じて学ぶことができます。ゲーム化されたシミュレーション実験により、学生が科学と数学の知識を直感的に理解できるよう支援し、小学校から大学までの物理、化学、生物、数学、地球科学など複数の分野をカバーしています。インタラクティブ性が高く、視覚化レベルが高く、無料で使いやすく、世界中で 5 億人以上の教師と学生が利用しており、1200 校以上の中学校と 300 校の大学に採用されています。

教案は現役教師からの投稿、審査によって作られ、継続的に更新されています。2026 年には「人工知能基礎」「新エネルギー技術」などのモジュールが追加されました。

なぜ PhET を選ぶのか

• 実験室をブラウザに搭載し、クロスプラットフォームで利用可能。

• 派手な 3D を追求せず、精緻な物理モデルと自由なパラメータ調整で学生が本当に手を動かすことができる

• 無料、オープンソース、多言語対応で、インターネットに接続できる端末さえあれば、コロラド大学の学生と同じ科学教育リソースを得られる

コア機能

• 実験シミュレーション：回路構築、分子極性の観察、投射運動、光合成モデル、量子トンネル効果など。部品のドラッグ＆ドロップ、パラメータバーのスライダーによるリアルタイム調整に対応

• データツール：仮想測定機器を内蔵し、データの記録とグラフの生成が可能

• 教師向けリソース：各実験に教師ガイドと学生用ワークブックが付属し、世界中の教師が教案を投稿できる

• オフライン対応：ウェブ版は HTML5 圧縮ファイルをダウンロードしてオフライン実行可能。iOS アプリはダウンロード後にオフラインで使用可能。微信ミニプログラム「科学シミュレーション」で一部の実験を提供

技術的な優位性

• 科学的正確性：各実験は分野の専門家と教育者の両方で検証され、内容の信頼性と科学性を保証。

• クロス端末対応：電子ホワイトボード、タブレット、スマートフォンなどの端末と互換し、タッチジェスチャー最適化をサポート。

• ゼロハードル利用：登録不要でアクセスでき、実験パッケージのオフラインダウンロードにも対応しているため、ネットワークがない環境でも便利に使える。

活用シーン

• 授業：教師が実験のデモに使用でき、現実の実験環境不足を補う。

• 授業後の学習：学生がログインして練習でき、知识点の理解を深める。

• 宿題と実験室：シミュレーションプログラムは宿題や実験活動の一部として使用でき、学生の自主学習を支援する。

• 遠隔地：古いスマートフォンやタブレットでも基礎的な物理・化学実験ができる
  

重要な質問

• 質問：PhET の動的モデリングシステムにはどのような機能があり、それぞれどのような役割を果たしますか？

  回答：リアルタイムパラメータ制御、マルチスケール可視化、エラーフィードバック機構が含まれています。リアルタイムパラメータ制御により、ユーザーは変数を変更してリアルタイムで結果を確認できます。マルチスケール可視化はミクロとマクロの現象を連動して表示し、ユーザーがさまざまな観点から知識を理解するのを助けます。エラーフィードバック機構は操作が異常な場合にスマートに誘導し、ユーザーが誤りを修正し知識を定着させるのを助けます。

• 質問：PhET にはどのような技術的優位性があり、それらの優位性は何をもたらしますか？

  回答：優位性には、科学的正確性、クロス端末対応、ゼロハードル利用があります。科学的正確性は専門家による検証を経て内容の信頼性を保証し、正しい知識の学習に役立ちます。クロス端末対応はさまざまな端末と互換し、タッチ最適化をサポートするため、異なる端末でスムーズな体験を提供します。ゼロハードル利用は登録不要で、オフラインダウンロードにも対応し、利用のハードルを下げ、いつでもどこでも学習できるようにします。

• 質問：PhET は物理、化学、生物の分野でどのような典型的な応用例があり、それぞれどの知识の理解に役立ちますか？

  回答：物理では、「エネルギー Skate Park」シミュレーション実験がエネルギー変換と保存法則、および物理パラメータが運動に与える影響の理解を助けます。化学では、「原子核を作る」シミュレーション実験が原子核の構成、安定性、放射性崩壊の原理の理解を助けます。生物では、「遺伝子発現の基礎」シミュレーション実験が遺伝子発現の原理、制御メカニズム、および遺伝子がタンパク質合成を制御する過程の理解を助けます。

使い方

1. https://phet.colorado.edu/zh_CN/ を開き、学科別に閲覧するか、上部の検索バーでキーワードを検索する

2. 実験ページに入り、まず概要を読んで知识点と操作目標を理解する

3. スライダー、ボタン、バーチャル部品をドラッグしてパラメータを調整し、リアルタイムの変化を観察する

4. 右上からオフライン版 HTML をダウンロードしたり、「教師向けリソース」をクリックして教案を取得できる

5. 実験中はいつでもリセットでき、重要な画面をスクリーンショットで保存できる

授業デモのテクニック

• ライブ授業：画面共有で操作しながら解説する

• グループ課題：操作係、記録係、結論係が一台の端末を共有して実験を完了する

• マイクロレッスン制作：ブラウザの画面録画プラグインで操作過程を録画し、エクスポートして学生に配布する

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