サイエンス講座案内 講座案内・時間割 | Ｋ会 春期講習

Ｋ会レギュラー講座「IS1」への入門講座です。新中１生の方であればどなたでもご受講いただけます。

プログラミングとは、コンピュータに依頼する仕事を書き出した指示書のようなものです。ただし、コンピュータは人間の言葉を理解することができないため、「プログラミング言語」と呼ばれる専用の言葉を用いなくてはいけません。PythonやC＋＋といったプログラミング言語を聞いたことがある方も多いのではないでしょうか。本講座ではJava言語をベースにした初学者にも扱いやすいProcessingという環境で、みなさんにプログラムを「書く」経験をしていただきます。まず、足し算する、数を覚える、繰り返すといった基本の指示を、練習問題を交えながら学習します。同時にタイピングの練習やコンピュータの仕組みといったプログラミングをするうえで大切なことも身に付けていきましょう。最終日には学んだことを用いて、ボールを動かすゲームや、花火などの簡単なアニメーションを作ることが目標です。難しそうだなと不安に思うかもしれませんが、授業は10名以内の少人数で、講師が巡回しながら一人ひとり丁寧に指導をします。いつでも質問ができる環境です。疑問はその都度、講師と一緒に解決しながら進めていきましょう。本講座が「IS1」コースへの入門としてはもちろん、プログラミングに親しむきっかけとなれば幸いです。

第1講　プログラミング入門
第2講　for文をマスターしよう
第3講　配列をマスターしよう
第4講　ゲーム作り

コンピュータの強みは何といってもその計算の速さと正確さです。まずは小学校で習う「四則演算」をコン ピュータに計算させてみましょう。その後、円を動かすアニメーションなどにも挑戦していきます。

中高生の方であれば、どなたでもご受講いただけます。K会レギュラー講座「IS１」の入門としても最適です。

本講座では、Pythonというプログラミング言語を用いて、プログラミングの基本的な技法を学習します。今回使用するPythonという言語は、インターネット上で動作するWebアプリケーションや画像加工、AI（機械学習）、科学計算など、幅広い分野で実際に使われている言語です。コンピュータはプログラムに書かれた命令をそのとおりに実行しますが、その中身は「足し算する」「数を覚える」「繰り返す」といった単純なものからできています。本講座では、このような命令の書き方を練習問題を交えながら重点的に勉強します。最後には覚えた知識を組み合わせて、「地名を入力すると天気予報を表示する」「数学の方程式を入力するとその解を表示する」など、オリジナルのアプリケーション作成に挑戦します。制作したプログラムは持ち帰りが可能です。授業中は講師が巡回しながら一人ひとり丁寧に指導しますので、初めての方でも安心してご受講いただけます。本講座がプログラミングに親しむきっかけや、広大無辺な情報科学の世界に踏み出す契機となれば幸いです。

第1講　プログラミング入門・if 文
第2講　for 文・リスト
第3講　関数・モジュール
第4講　アプリケーション作り

コンピュータの仕組みや電気回路など、情報技術に興味がある中高生の方を幅広く対象とします。

Raspberry Piはコンピュータの一種です。画面やキーボードがなく、一枚の電子回路基板から成るためシングルボードコンピュータとも呼ばれます。大きな特徴として、Raspberry Piには電気を入出力する端子がついており、さまざまなものを繋げることでモーターを回したり、温度を測ったりすることができます。つまりパソコンの計算能力を持ちつつ、いろいろな形式の入出力をとることができる「電化製品としての面を併せ持つパソコン」と言えるでしょう。本講座では、そんなRaspberry Piのセットアップを行い、使用することで、情報システムの基礎を学びます。またRaspberry Piの端子に電気素子をつないで操作することで、基礎的な電気回路と組込みシステムについても学んでいく予定です。プログラミングは大事ですが、本講座でそれがより活きる周辺知識を身に付けていきましょう。

第1講　Raspberry Piのセットアップ
第2講　Linuxを使ってみよう
第3講　端末を使ってみよう
第4講　電気回路を作ってみよう

中学数学について一通り理解している方を対象とします。

みなさんは“エネルギー”という言葉を聞いて何をイメージするでしょうか？おそらく多くの方は、その言葉を聞いて何かしらのイメージが浮かんで来るでしょう。では、物理学においての“エネルギー”とは何を指すのでしょうか？本講座では、中学や高校の理科を超えて、物理学の本質を理解することをめざします。そのために、まず、物理学の理論を理解するために必要な微分・積分などの数学を扱います。その後、主に力学を中心に、運動量やエネルギーといった概念について講義と演習を通してじっくりと学んでいきます。実際に自分の手で計算し例題を解くことで、概念を習得するだけではなく、数学がどのように物理学に応用されているのかも学ぶことができるでしょう。本講座は、物理学への入門であると同時に、4月から始まるK会のレギュラー講座「P1コース」の入門でもあります。物理学を学ぼうとする意欲的な方や既に学校で物理を学んでいて本格的な理論を学びたい方、 さらにはP1コースの受講を検討されている方まで、 多くの方のご参加をお待ちしています。

第1講 前提となる数学
第2講 運動の3法則、ニュートンの運動方程式
第3講 運動量、エネルギー
第4講 発展的なテーマ

指数・対数の計算ができることを前提とします。

物理学の１つの大きな流れは、物質を構成する原子をさらに分解するとどうなるのか？といった「より微細な世界を知る」という方向にあります。一方で、たとえば二重振り子の運動が予測のつかないように、考える粒子・質点の数が増える（より微細に捉えようとする）ことで非自明な現象が起こりえます。では、このような多数の粒子が織りなす現象を記述することはできないのか？その問いに答えるのが、統計力学です。「統計」といっても、データの分析や推測を行う統計学とは異なり、粒子1つ1つの運動が作る平均的な動きを考える、という意味で「統計力学」と呼ばれています。統計力学を用いると、例えば多数ある粒子の1つ1つの運動方程式を用いて温度・圧力・エントロピーといった熱力学的な量を求めることができたり、どういう時に物質が磁石になるのか？といったことが記述できます。言うなれば、ミクロな運動とマクロな性質をつなぐ理論が統計力学です。本講座では、基礎的な熱力学と量子力学を導入した後、統計力学の原理である等重率の原理について扱います。その後、実際の現象で起こりやすいカノニカル分布とその応用を扱い、最後に現代物理学でも頻繁に用いられている量子統計力学の基礎的な部分に触れることをめざします。

第1講　熱力学と量子力学
第2講　等重比率の原理
第3講　カノニカル分布
第4講　量子統計力学の基礎

原子、分子、元素、価電子、共有結合、イオン、分子量、物質量（mol、モル）の概念と、文字式の四則演算、簡単な指数対数の計算を理解している方を対象とします。イオン、酸と塩基、有機化合物の立体配置について簡単な理解があると、よりスムーズに講義を理解できます。

毎年夏に開催される「化学グランプリ」は、日本全国から参加する中高生が化学の思考力と技能を競う大会であり、高2以下の優秀者は次年度の国際化学オリンピックの日本代表候補にも選ばれます。化学グランプリでは海の日に一次選考の筆記試験が、8月に二次選考の実験試験が行われます。本講座では2025年の筆記試験の問題を取り上げ、みなさんに実際に問題を解いてもらいながら解説します。化学グランプリでは大学レベルの内容を取り扱いますが、中高生の知識で解けるように解説と誘導がなされるのでそれをもとに考えて解き進めることができます。その中でも2025年度の問題では、ルビーが赤い理由など、鉱物学の片鱗を知ることができます。特に有機化は本格的で、刺激的なパズルを楽しめることでしょう。高校までの範囲では触れる機会の少ないトピックを垣間見せてくれるのが化学グランプリの醍醐味でもあります。講義のスムーズな進行上、受講目安に述べた内容を一通り理解していることが望ましいですが、多少の不足分はサポートできますので気兼ねなくご参加ください。化学グランプリ対策だけでなく、化学について普段触れない内容に出会い楽しく学ぶ機会にもなります。

第1講　基礎化学の問題
第2講　物理化学の問題
第3講　無機化学の問題
第4講　有機化学の問題

中高生の方であれば、どなたでもご受講いただけます。

数学と生物学は、一見するとまったく関係がないように思われますが、実は数学・物理学・化学・生物学・医学などの幅広い分野から生まれた「数理生物学」という分野で深くつながっています。数理生物学では、差分方程式や微分方程式はもちろん、確率過程やオートマトン、ゲーム理論などのさまざまな理論を駆使して、感染症の流行モデルや酵素反応速度論、夫婦間相互作用、脳腫瘍の増殖と制御などの多種多様な生物現象の本質を解き明かしていきます。このような数理モデルの中で最も基礎的なものが、数理生態学における個体群ダイナミクスであり、社会生物学、動物行動学、動物生理学、集団遺伝学、分子遺伝学、細胞遺伝学、細胞生物学、分子生物学などの生物学の他分野のみならず、医学・生理学、数理社会学、都市計画、数理心理学、数理言語学などにおける数理モデルの基礎にもなっていると言えます。本講座では、数学や生物学の前提知識をまったく要求せずに、個体群生態学に関する生物学オリンピックの問題を解くことで、地に足のついた数理生物学の実力を養成することをめざします。

第1講　個体群生態学入門
第2講　数学的準備
第3講　ロジスティック方程式
第4講　Lotka-Volterra方程式

中高生の方であれば、どなたでもご受講いただけます。

法医学とは、医学的解明・助言を必要とする法律上の案件、事項について、科学的で公正な医学的判断を下すことによって、個人の基本的人権の擁護、社会の安全、福祉の維持に寄与することを目的とする医学です。大学の医学部の講義では、主に死の判定や死因の特定などに重きが置かれ、死後の体に現れるさまざまな現象や、関連法規・ガイドラインといった「実務」的な内容を重点的に学ぶことが一般的です。そこで本講座では、実務の前に大切な法学の前提となる「理論」的な内容に焦点を当て、第1講では刑法の、第2講では民法の基本的な考え方を、司法試験の問題や実際の判例などを通して学んでいきます。第3講では、医師法や医療法、精神保健福祉法といった「医事法」について、第1・2講で学んだ刑法・民法はもちろん、憲法ともどのように関連してくるのかを考察します。第4講では、生物学オリンピックの問題を題材にして、犯罪捜査でも重要となる血液型やDNA検査を用いた個人識別を学びます。本講座での4日間の学びはニュースで見聞きする「医療事故」や「冤罪事件」について、医学や法学の視点から考えるきっかけとなるはずです。医学部をめざす方はもちろん、法学や科捜研（科学捜査研究所）といった仕事に興味のある方もぜひご受講ください。

第1講　刑法
第2講　民法
第3講　医事法
第4講　血液型とDNA検査

中高生の方であれば、どなたでもご受講いただけます。

学校では理系分野として扱われる地学と、文系分野として扱われる地理学。名前は似ているけれども、その中身は随分と違いそう。そう思ってはいないでしょうか。実のところ、地学と地理学は、広域的な分野を切り取った一部分に過ぎません。つまり、地学と地理学は本来重複・連続しており、重点を置く要素や研究の方法論を基に、恣意的に分割されているだけなのです。分割することは、分野の大きさを狭めて見かけの学習コストを減少させた一方、事実上の学習コストはむしろ増加しました。なぜなら、広域的に絡まり合った論理の網を、無理矢理切り裂いてしまったからです。結果として、両分野ともに、前提知識の多い暗記分野という汚名を着せられることとなりました。本講座は、地学と地理学の統一的理解を目標とします。このため、どちらか、いわんや両方の分野について、すべての項目を扱うことはできません。しかし、広い視点で捉えることで、両分野が大きな論理の網に、美しく調和することを実感できることでしょう。この気づきは、どちらの分野を学ぶ際においても、知識偏重という固定観念を覆して、より論理的で応用の効く学び方を手にする大きな機会となるはずです。

第1講　分野の俯瞰・地学の理解（固体）
第2講　地学の理解（流体）
第3講　自然地理分野への敷衍
第4講　人文地理分野へ

この分野や数学・物理に興味がある中高生の方を歓迎します。なお、プログラミングの経験は問いません。

私たちの足元にある大地は、不動のものに見えて、実は常にダイナミックに変動し続けています。本講座では、地震や火山といった地下で起こる諸現象を、科学の視点から解き明かす固体地球科学の基礎を学びます。講義では、プレートテクトニクスを基礎とし、地震発生のメカニズムや火山の噴火の過程といった理論的背景を学びます。また、簡単なプログラミングによる数値計算を用いて、地震発生のモデルをシミュレーションしたり、実際の観測データを用いて震源決定や地下構造の推定を行ったりと、研究の現場で用いられる解析手法の基礎を体験します。「なぜ地震は起きるのか？」「火山の地下で何が起きているのか？」といった謎を、暗記だけではなく自らの手で解き明かす楽しさを味わってください。中学・高校の地学の枠を超え、数理的なアプローチで地球の謎に挑みたい意欲あるみなさんの参加をお待ちしております。

第1講　プレートテクトニクス
第2講　地震のメカニズムとシミュレーション
第3講　火山噴火のメカニズムとデータ解析
第4講　地震・火山と防災

新中２生から新高３生の方であれば、どなたでもご受講いただけます。

私たちはふだん言語を使ってコミュニケーションを取っています。便利ですね。間違いなく、言語は人類最大の発明のひとつです。しかし言語がどのようにできていて、どのように動いているのか、考えてみたことはあるでしょうか？ ゼロから言語を作って実験してみましょう。本講座では1人1つオリジナルの言語を作ります。私たちの世界に存在してきた数千の言語をヒントに、あなたの想像力を加えて、まったく新しい世界を作るのです。作るだけでなく、ある程度完成したら、それを実際に使ってみます。こんなシチュエーションでコミュニケーションが取れるか、こんな文章は訳せるかとお題を用意して試してみるのです。きっと語彙や文法を調整する必要も出てくるでしょう。そうして少しずつ語彙や文法を整えていくうちに、独特でありながら、完成度の高い言語体系ができあがっていきます。ひょっとしたらその言語は日本語や英語では表現できないようなことを表現できるかもしれません̶̶。手を動かして言語構造で遊ぶことで、構造に対する認知能力が高まり、日本語や英語など既存の言語に対する理解もよりいっそう深まるでしょう。なにより、自分の選択が少しずつ世界を広げていく感覚はぜひ体験していただきたい言語創作の味わい深い楽しみです。

第1講　言語創発ゲーム
第2講　言語の音韻・文法・語彙創作(1)
第3講　言語の音韻・文法・語彙創作(2)
第4講　言語伝達ゲーム

指数・対数の基礎知識を必要とします。

空に浮かんだ星たち、美しい銀河や星雲…みなさんも1度はこのような写真を、もしくは自分の目で見たことがあるでしょう。これらの天体は天文学が扱う1つのテーマです。本講座は、天文学オリンピックで出題された問題を題材に、天文学とはどのような学問であるか、その枠組みを捉えることをめざします。天文学オリンピックとは、2022年に第一回が開催された天文学の知識・思考力・技能などを問う大会です。日本の中学校や高校ではあまり詳しく扱われない天文学ですが、そのスケール感や美しさなど魅力にあふれた学問です。本講座ではまず、天文学における現象によく現れる古典力学や、輻射やHR図といった天文学ならではの話題を扱います。次に、天球の座標や時刻といった概念を扱います。空に浮かぶ星の位置を正確に記述する方法や、1日や1年がどのように決められるか学びましょう。そして最後に天体を観測する方法や星座などの話をします。天文学は観測によって発展してきた人類最古の学問です。その人類の技術の結晶である観測機器や、特徴のあるさまざまな天体のおもしろさを感じましょう。本講座を通して、天文学の枠組みを作り、基礎を正しく理解することで新たな現象を自分で考える力が身に付くはずです。

第1講　古典力学
第2講　輻射の基礎/HR図
第3講　天球の座標/時刻
第4講　観測機器/さまざまな天体