はじめに

農芸化学系の学生は日々の実験やデータ整理で電気を使っている．実験を安全かつ適切に行うには最低限の基礎的な知識が必要である．ファカルティ・デベロップメント（FD）が言われ始めた約10年前に，筆者の一人は学内で開催されたFD講演会に参加した．そのときに，ある有名国立大学工学部の新入生のうち，乾電池の起電力の値を知っている学生は半数以下であるとの報告があった．なぜそのような話題が提供されたのかは失念したが，乾電池の起電力を知っている学生の割合の低さに耳を疑った．きっと何かの間違いであろうと思いながらも，研究室に配属された学生に対して安全教育を行っているときに，常識的には知っているであろうことを知らないことが少なくないことから，授業の出欠をとる手段として，この数値の真偽を調べてみようと思い立った．

筆者の一人が勤務する大学で調査したところ，予想しなかった結果に驚き，他大学などではどうであろうかとの思いから，知り合いの先生方の協力を得たり，また非常勤で伺った際にも調査させていただいた．約10年前から5年前くらいの約5年間にわたり500名以上の学生を対象に調査した．その後，結果はそのままにしていたが，結果の一部を話すと驚かれる方が大半である．すなわち，教員は学生が当然知っているであろうと思い指導していると，そこに齟齬があり，不適切な実験や事故にもつながる可能性がある．そのように思っているところに，本誌にデータを公表する機会をいただいた．少し以前のデータではあるが，安全に実験を行うための教育を行われるときなどの参考にしていただければ幸いである．

乾電池の起電力は？：質問項目

筆者らは電気の専門家でもなく，また電気に関する何らかの資格をもっているわけでもない．したがって，質問項目の妥当性には自信はないが，思いつくままに14項目28問について調査した．質問項目をプリントした質問紙を配布し，ほぼ全員が記入し終えたと思われる時点で回収した．質問項目は以下のとおりである．

①次の電気器具の名称を答えよ（写真1写真1）．

写真1

②次の記述のうち正しいものに○を付けよ（写真2写真2）．

写真2

（　）①をもって，左右に捻りながら抜く．

（　）①をもって，静かに手前に引き抜く．

（　）②をもって，手前に強く引き抜く．

（　）②をもって，手前にゆっくりと引き抜く．

③次の文中の㋐は適当なものを選べ．また，㋑に適当な数値を記入せよ．

家庭や大学に供給されている電気は㋐（交流，直流）で，その電圧は㋑（　）ボルトである．

④次のカッコ内に適当な数値を記入，または適当なものを選択（□に✓）せよ．

京都大学のある京都市の家庭用電源に供給されている電気の周波数は（　）Hz（ヘルツ）である．一方，東京大学のある東京都では家庭用の電気の周波数は（　）Hzである．また，名古屋市の家庭用電気の周波数は（□京都市と同じである，□東京都と同じである，□京都市や東京都とは異なる）．（注：本設問は調査する地域により都市名等を適当に変更した．）

⑤写真AとBのうち，適正な使い方は（　）である（写真3写真3）．

写真3

⑥次の写真の赤枠で囲った部分に「15A」と表示されていた（写真4写真4）．これは，次のいずれを意味するか．正しいものに○を付けよ．

写真4

（　）2つの口のそれぞれに接続する電気器具は，いずれも15A以上の電流が流れるものでなければならない．

（　）2つの口に接続された電気器具の両方が作動したとき，それぞれの電流の合計が15A以上でなければならない．

（　）2つの口に接続された電気器具の両方が作動したとき，それぞれの電流の合計が15Aを超えてはならない．

⑦次の文の空欄に適切な数値を記入せよ．

写真4写真4の右側の写真の赤枠に示した部分に「15A」と表示されていた．接続できる電気器具の電気容量の合計は（　）Wまでである．

⑧乾電池に関する次の文のカッコ内に適切な語または数値を記入するか，または適切なものを丸で囲め（写真5写真5）．

乾電池AとCの大きさはそれぞれ（　）形および（　）形といわれる．これらの乾電池から供給される電流は（直流，交流）である．また，新しい乾電池Aの電圧は（　）ボルトであり，乾電池Dの電圧は乾電池Aの電圧（より小さい，と同じ，より大きい）．

写真5

⑨乾電池に関する次の文のカッコ内に適切な語または数値を記入せよ（写真6写真6）．

写真6

2本の乾電池を接続するとき，ⓐのようなつなぎ方を（　）といい，AとBの間の電位差は（　）Vである．一方，ⓑのようなつなぎ方を（　）といい，AとBの間の電位差は（　）Vである．

⑩右側の写真の丸い棒状の部分は左の写真の矢印で示した部分に挿入される．これらは何のために設けられているか．簡潔に説明せよ（写真7写真7）．

写真7

⑪次の写真に関する文のカッコ内に適切な語を記入するか，適切なものに○を付けよ（写真8写真8）．

写真8

これは，電気器具に異常な電流が流れたときの安全を保つための部品で，名称は（　）という．異常な電流が流れたときは，（ⓐ光って異常を知らせる，ⓑ中の線が切れる，ⓒ音がして異常を知らせる）．

⑫写真4写真4の写真に示した機器の裏面（赤枠部分）に「15A」と表示されていた．この機器にすでに写真Aの電気ポット（消費電力900 W）が接続されている．さらに，（B）ヘアドライヤーと（C）ファンがある（写真9写真9）．これらを接続して同時に使用できるのは，次のうちのいずれであるか？　正しいものに○を付けよ．

写真9

（　）接続されている電気ポットも使用してはならず，ほかのものも使ってはならない．

（　）接続されている電気ポットとヘアドライヤーは同時に使用して良い．

（　）接続されている電気ポットとファンは同時に使用して良い．

（　）接続されている電気ポット，ヘアドライヤーおよびファンのすべてを同時に使用して良い．

⑬電気コードを接続するとき（写真の赤丸部），最も適切な方法に○，決して行ってはならない方法に×を付けよ（写真10写真10）．

写真10

⑭写真のように，左右の差込口の長さが異なるものがある．その理由として適切なものに○を付けよ（写真11写真11）．

写真11

（　）家庭用電源とは電圧が異なることを示すため．

（　）単なるデザインの問題で，特に意味はない．

（　）いずれが接地側であるかを示すため．

（　）使用できる機器の周波数が限定されることを示すため．

乾電池の起電力を知る学生は5人に1人：調査結果

9大学（大学院，高専を含む）で合わせて500名以上の学生を対象に行った調査の結果を表1表1■電気の基礎事項に対する正答率に示す．一つの機関で学生数に幅があるのは，授業時間ごとに1項目ずつ調査したためである．一方，学生数に幅がないところは一度にすべての項目について質問した．G大学は家政（生活科学）系の学生を，I大学は文科系の学生を対象としたが，それ以外は農学部農芸化学系または工学部化学系の学生である．

それぞれの項目について，この程度（割合）の学生は知っているであろうと想像された数字と比較して，いかがであろうか．選択式はランダムに回答すれば一定の割合で正答になる．一方，記入式は知らなければ正答にならないので，それぞれの正答率を比較することにはあまり意味がない．しかし，単一や単三の乾電池の起電力が1.5 Vであることを知っている学生の割合は，約20％である（設問⑧）．わずか数％の大学も少なくない．この数字は，約10年前にFD講習会で聞いた話が事実であるらしいことを示している．乾電池の起電力を知らなくても，電池が切れれば新しい電池と交換すればよいので，日常生活には困らないかもしれない．しかし，多くの方，特に年配の方は，当然知っているとの前提で学生と接しておられるのではなかろうか．また，家庭用電源が交流であることはほとんどの学生が知っているが，その電圧が100 Vであることを知っている学生は約60％である（設問③）．この値に驚かれる方も少なくないであろう．テーブルタップの最大電気容量（設問⑫）は実験を安全に行ううえでは大切なことを聞いている．その正答率が80％近くであることには少し安心した．

大学間で正答率に差がある設問

表1表1■電気の基礎事項に対する正答率に示すように，大学間で正答率に何となくばらつきが見られる．表1表1■電気の基礎事項に対する正答率に示す12区分（同じ大学でも学部や学年が違う場合は違う区分）で，設問ごとに正誤の人数の割合の差を検討したところ，区分間に差が見られなかった設問は，コンセントの名称（設問①）やプラグの抜き方（設問②），長いコードの結線の禁止（設問⑤），テーブルタップの最大電気容量（設問⑫）の4つのみであった（χ²検定でいずれも5％水準で非有意）．

これらの正答率は70％を超えており，正答率が比較的高い設問である．しかし，正答率が高い設問に大学間の差が見られない，というわけではないようである．たとえば，約90％の正答率が示されたテーブルタップの最大電流（設問⑥）は，A大学農2年は誤答が多く，C大学教養1年は正答が多かった（χ²検定および残差分析で5％水準を採用，以下同様）．正答率が低かった設問に目を向けると，正答率が約20％と低かった乾電池の起電力（設問⑧）では，C大学教養1年，I大学総合政策，H高専は誤答が多く，A大学農3年，D大学工，F大学工は正答が多かった．ヒューズの名称（設問⑪，正答率は約20％）では，A大学農3年，B大学農1年，C大学農3年，I大学総合政策は誤答が多く，C大学教養1年，F大学工は正答が多かった．

このように，正答率が高かった大学が設問により異なる点は興味深い．すなわち，正答率が高い大学は入学試験の偏差値が高いといったように正答率と偏差値との間に直線的な関係はあまり見いだせないようである．高専を除いた11区分で正答率と偏差値（2015年12月での値を使用）との間に正の相関が見られたのは，テーブルタップの最大電気容量（設問⑫）とコンセントの差込口の長さの差異（設問⑭）のみであった（Spearmanの順位相関係数で5％水準を採用，順にρ＝0.64, ρ＝0.66）（図1図1■テーブルタップの最大容量（○）およびコンセントの差込口の長さの差異（△）の正答率と偏差値の分布）．電気容量の計算や接地という用語は，受験勉強で接する機会があると思われるので，このように有意な相関が見られたのかもしれない．

図1■テーブルタップの最大容量（○）およびコンセントの差込口の長さの差異（△）の正答率と偏差値の分布

一方，最初に疑問をもった乾電池の起電力（設問⑧）や家庭用電源の電圧（設問③）の正答率を各大学の偏差値に対してプロットすると，やや右上がりの傾向は見られるが，統計的には有意な相関はない（図2図2■乾電池の起電力（○）および家庭用電源の電圧（△）の正答率と偏差値の分布）．乾電池や家庭用電源の電圧のような基本的なことは受験勉強で問われることもなく，また知らなくても日常生活で特段に困ることはないためかもしれない．

図2■乾電池の起電力（○）および家庭用電源の電圧（△）の正答率と偏差値の分布

最後に，ご参考までに，各問に対する答えを表2表2■設問に対する答に示す．

おわりに

この調査結果に対する受け止め方は，読者の年齢や育った環境で大きく異なるであろう．いまでは停電はほとんど起きないが，50・60代の方が子どもの頃には珍しいことではなかった．また，遊具も手作りすることも多く，このような日常生活の中で身に付いたこともあろう．そのような世代にとっては，意外な結果が多かったのではなかろうか．教える側と学ぶ側で基礎的な事項に対する認識の差があることを踏まえて，教育を行うことの必要性を示している．ここでは，電気の基礎的な事項を調べたが，たとえばSNS（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）に関する基礎的な事項を質問すると，その結果に対する受け止め方も世代によって異なるであろう．すなわち，教える側と学ぶ側で，この程度（内容）は知っているであろうと思うことが異なることを認識することの大切さを示唆する．

表1■電気の基礎事項に対する正答率
項目番号	項目		平均	A大学		B大学		C大学		D大学	E大学	F大学	G大学	H高専	I大学
				国立		国立		国立		公立	私立	私立	私立	国立	私立
				農		農		教養	農	工	農	工	家政	工	総合政策
				2年	3年	1年	3年	1年	3年	M	M	3年	2年	4年	4年
				26～39人	25～35人	86人	82人	50人	27人	17～18人	24人	81～87人	15～19人	32～42人	51人
1	電気器具の名称	コンセント	0.80	0.84	0.83	0.77	0.82	0.78	0.89	0.94	0.92	0.79	0.89	0.88	0.63
		プラグ	0.58	0.51	0.68	0.64	0.57	0.56	0.67	0.89	0.58	0.56	0.47	0.73	0.33
		テーブルタップ（延長コードも可）	0.52	0.38	0.51	0.51	0.50	0.64	0.26	0.50	0.38	0.70	0.58	0.44	0.47
2	プラグの抜き方		0.96	0.95	0.97	0.99	0.98	0.96	0.89	0.83	1.00	0.96	1.00	0.95	0.94
3	家庭用電源	交流	0.89	0.85	0.93	0.94	0.94	0.86	0.96	0.94	0.83	0.93	0.94	0.95	0.65
3	家庭用電源	100 V	0.60	0.61	0.67	0.67	0.70	0.40	0.59	0.61	0.46	0.73	0.29	0.57	0.41
4	周波数	関西60 Hz	0.40	0.33	0.30	0.38	0.33	0.48	0.56	0.56	0.42	0.65	0.21	0.25	0.20
		関東50 Hz	0.40	0.33	0.33	0.40	0.33	0.46	0.56	0.50	0.46	0.61	0.43	0.23	0.18
		○○は△△と同じ	0.76	0.78	0.76	0.84	0.71	0.84	1.00	0.72	0.71	0.87	0.50	0.58	0.57
5	長いコードの結線の禁止		0.76	0.87	0.72	0.72	0.70	0.78	0.63	0.78	0.83	0.88	0.81	0.68	0.78
6	テーブルタップの最大電流		0.92	0.79	0.86	0.95	0.94	1.00	0.96	1.00	1.00	0.89	0.94	0.86	0.92
7	テーブルタップの最大電気容量		0.61	0.64	0.77	0.60	0.67	0.70	0.67	0.61	0.42	0.71	0.38	0.52	0.39
8	乾電池	単一	0.86	0.91	0.81	0.92	0.91	0.82	0.89	0.72	0.83	0.93	0.87	0.79	0.73
		単三	0.86	0.78	0.88	0.92	0.91	0.82	0.89	0.67	0.88	0.93	0.80	0.82	0.71
		直流	0.82	0.78	0.88	0.91	0.84	0.72	0.93	1.00	0.88	0.79	0.93	0.74	0.69
		1.5 V	0.20	0.25	0.35	0.23	0.13	0.06	0.07	0.39	0.29	0.39	0.07	0.05	0.04
		単一と単四は同電圧	0.52	0.63	0.65	0.48	0.43	0.44	0.44	0.83	0.75	0.56	0.40	0.63	0.43
9	乾電池	並列	0.86	0.93	0.96	0.81	0.88	0.90	0.93	0.89	0.63	0.93	1.00	0.79	0.71
		1.5 V	0.21	0.66	0.52	0.19	0.09	0.04	0.04	0.22	0.13	0.28	0.93	0.03	0.00
		直列	0.91	0.93	0.89	0.87	1.00	0.94	0.89	0.89	0.79	0.96	0.53	0.91	0.86
		3.0 V	0.20	0.62	0.48	0.20	0.09	0.06	0.07	0.22	0.17	0.29	0.40	0.06	0.00
10	アース		0.25	0.18	0.28	0.20	0.26	0.14	0.33	0.44	0.13	0.49	0.19	0.16	0.08
11	ヒューズ	名称	0.26	0.12	0.07	0.15	0.23	0.50	0.07	0.17	0.25	0.60	0.12	0.20	0.08
11	ヒューズ	断線	0.63	0.58	0.66	0.60	0.55	0.80	0.63	0.88	0.75	0.72	0.53	0.71	0.33
12	テーブルタップの最大電気容量		0.79	1.00	0.82	0.78	0.79	0.80	0.81	0.76	0.63	0.81	0.69	0.75	0.71
13	コードの接続	圧着端子使用	0.50	0.61	0.92	0.43	0.39	0.60	0.44	0.65	0.63	0.36	0.56	0.32	0.73
13	コードの接続	左巻き不可	0.45	0.39	0.58	0.43	0.39	0.60	0.44	0.47	0.46	0.25	0.50	0.49	0.67
14	コンセントの差込口の長さの差異		0.53	0.81	0.58	0.57	0.55	0.44	0.52	0.53	0.67	0.56	0.19	0.44	0.33

表2■設問に対する答
問	答
①	左から，コンセント，プラグ，テーブルタップ（延長コード）
②	①をもって，静かに手前に引き抜く．
③	㋐交流，㋑100
④	60, 50, 京都市と同じである
⑤	A
⑥	2つの口に接続された電気器具の両方が作動したとき，それぞれの電流の合計が15Aを超えてはならない．
⑦	1,500
⑧	単一，単三，直流，1.5, と同じ
⑨	並列，1.5, 直列，3.0
⑩	アースとして機能するため
⑪	ヒューズ，ⓑ中の線が切れる
⑫	接続されている電気ポットとファンは同時に使用して良い．
⑬	真ん中×，右〇
⑭	いずれが接地側であるかを示すため．