化学教育における「電子のふるまいを表現した化学変化のモデル」の理論的・実践的研究

化学教学中“表达电子行为的化学变化模型”的理论与实践研究

• 批准号: 18K13261
• 负责人: 渡邉 大輔
• 金额: $ 1.33万
• 依托单位: Tokyo City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K13261/
• 关键词: 化学教育; 化学変化; 溶解; モデル; 溶質と溶媒; 化学変化のモデル; 化学反応のモデル; 分子モデル; 電子; 階層間相互移行; VR技術; AR技術; 分子模型システム; 高校科学教育; 適用限界; 教育の現代化; 探究; シュワブ; 授業プログラム

本研究は、高校化学教育の内容・方法を電子で基礎付ける立場から、教育内容・教材の「要件」を理論的・実践的に検討し、教育として妥当なモデルを明らかにするものである。これまで自然諸科学、科学哲学におけるモデル論に依拠して分子模型の評価を行ってきた。従来の模型は、現実空間における材料的・工作的・技術的な制約により、複数の階層にまたがる変化の過程を表現できない。この限界は、VRで視覚的に、ARで力覚的に提示して克服できる可能性がある。しかしながら、コロナ禍の影響はもとより、デバイス自体が発展途上にあり、妥当な要件を保証できなかった。そのため研究期間を延長して、教育実践における理論的研究を進めた。特に、高橋金三郎の知見に基づき、極地方式研究会による化学テキスト群（「とけるもの とかすもの」「しおのなかま さとうのなかま」「金属」「酸のはたらき」「塩ーイオン化合物」）の理論的・実践的検討を進めた。本研究課題との直接的な関連に限定して成果を述べれば「もし粒が見えるとしたら」と粒を描かせる教育は、①固体でいられなくなった溶質を固体的に描かせるのは妥当ではない。②意味があるとすれば、溶質と溶媒がくっついて離れない相互作用である。③従って溶媒も同時に描かせる必要があるし、④電気的相互作用を教えるならば小学校・中学校の課題を超える。⑤モデルの表現に先立ち示すべき現象は「拡散（とけたものは沈澱せず溶液の上部からも抽出できる）」である。⑥化学変化一般としては「変化するには相手がいる」との理解であり、ここから電気的陰性・陽性を電子のレベルで基礎付ける教育が必要だろう。⑦従来の化学教育研究では、拡散現象を示さないまま固体的粒を描かせる調査研究が多くをしめるが、シュトフ（1960）、岩崎・宮原（1976）らのモデル論とは相容れない。現象の可能的解釈としてのモデルの提示が妥当と思われる。

This study focuses on the content, method, electronic basis, content, teaching material, theoretical and practical aspects of chemistry education in colleges and universities. The natural sciences, philosophy of science, and the evaluation of molecular models The model represents the transformation process of material, work and technology in the real space. The limit of VR and AR is the possibility of overcoming it. The impact of disaster on the development of self-development, the appropriate elements to ensure The research period of education is extended, and the theoretical research is advanced. Special, Takahashi Kansaburo knowledge base, polar mode research group ("""metal""acid"" The direct relationship between this research topic and the results is described as follows: (1) education of particles,(2) solid description of solids, and (3) proper description of solids. 2. It means that the solute interacts with the solvent. 3. The solvent is simultaneously described as necessary; 4. The interaction of electricity is taught as a subject in primary and secondary schools. 5. The phenomenon of "dispersion" in the upper part of the precipitation solution is called "dispersion". 6 Chemical transformation is generally divided into two parts: "chemical transformation" and "chemical transformation". The understanding of chemical transformation is necessary for education. Recent studies on chemical education have shown that the phenomenon of dispersion and dispersion is compatible with the description of solid particles. The possible solution of the phenomenon is suggested to be appropriate.

项目成果

溶解学習における「溶液上部のいびりだし」の価値 ―化学教育の系統性・擬似閉合性の点から―

溶解学习“从溶液顶部开始”的价值——从化学教育的系统性和伪封闭性角度看——

• 发表时间: 2022
• 作者: Masaharu Hirota;Tetsuya Oda;Masaki Endo;Hiroshi Ishikawa;喬 冠語，廣田 雅春，荒木 徹也，遠藤 雅樹，石川 博;Shigeyoshi Ohno，Takuma Toyoshima，Masaki Endo，Takuo Kikuchi;後藤みな;Masaki Endo，Masaharu Hirota，Makoto Imamura，Hiroshi Ishikawa;後藤みな;鈴木亮平，廣田雅春，荒木徹也，遠藤雅樹，石川博;髙橋宗甫，遠藤雅樹，大野成義，廣田雅春，石川博;後藤みな;渡邉大輔;Hiroshi Ishikawa，Yukio Yamamoto，Masaharu Hirota，Masaki Endo;川端 光昭，阪上 弘彬;渡邉大輔;Mina Goto;Masaharu Hirota，Masaki Endo，Hiroshi Ishikawa;渡邉大輔;川端光昭，佐野可寸志;後藤みな;Masaki Endo，Shigeyoshi Ohno，Masaharu Hirota，Tetsuya Araki，Hiroshi Ishikawa;渡邉大輔;後藤みな;福島秀敏，廣田雅春，荒木徹也，遠藤雅樹，石川博;渡邉大輔
• 通讯作者: 渡邉大輔

教科学習・総合学習の存立基盤としての学問・文化の基礎・基本

学术和文化的基础和基础作为学科学习和综合学习存在的基础

• 发表时间: 2019
• 期刊: 東京都市大学教職課程年報
• 作者: Masaharu Hirota;Tetsuya Oda;Masaki Endo;Hiroshi Ishikawa;喬 冠語，廣田 雅春，荒木 徹也，遠藤 雅樹，石川 博;Shigeyoshi Ohno，Takuma Toyoshima，Masaki Endo，Takuo Kikuchi;後藤みな;Masaki Endo，Masaharu Hirota，Makoto Imamura，Hiroshi Ishikawa;後藤みな;鈴木亮平，廣田雅春，荒木徹也，遠藤雅樹，石川博;髙橋宗甫，遠藤雅樹，大野成義，廣田雅春，石川博;後藤みな;渡邉大輔;Hiroshi Ishikawa，Yukio Yamamoto，Masaharu Hirota，Masaki Endo;川端 光昭，阪上 弘彬;渡邉大輔;Mina Goto;Masaharu Hirota，Masaki Endo，Hiroshi Ishikawa;渡邉大輔
• 通讯作者: 渡邉大輔

溶解学習における「粒子概念」「粒子モデル」の批判的検討―何を教えたいと願い、 何を問い、何を描かせてきたかー

对溶出学习中“粒子概念”和“粒子模型”的批判性检验：我们希望教什么，我们提出了哪些问题，我们得出了什么？

• 发表时间: 2021
• 作者: Masaharu Hirota;Tetsuya Oda;Masaki Endo;Hiroshi Ishikawa;喬 冠語，廣田 雅春，荒木 徹也，遠藤 雅樹，石川 博;Shigeyoshi Ohno，Takuma Toyoshima，Masaki Endo，Takuo Kikuchi;後藤みな;Masaki Endo，Masaharu Hirota，Makoto Imamura，Hiroshi Ishikawa;後藤みな;鈴木亮平，廣田雅春，荒木徹也，遠藤雅樹，石川博;髙橋宗甫，遠藤雅樹，大野成義，廣田雅春，石川博;後藤みな;渡邉大輔;Hiroshi Ishikawa，Yukio Yamamoto，Masaharu Hirota，Masaki Endo;川端 光昭，阪上 弘彬;渡邉大輔;Mina Goto;Masaharu Hirota，Masaki Endo，Hiroshi Ishikawa;渡邉大輔;川端光昭，佐野可寸志;後藤みな;Masaki Endo，Shigeyoshi Ohno，Masaharu Hirota，Tetsuya Araki，Hiroshi Ishikawa;渡邉大輔;後藤みな;福島秀敏，廣田雅春，荒木徹也，遠藤雅樹，石川博;渡邉大輔;阪上弘彬・川端光昭;後藤みな;Yusaku Takano，Masaharu Hirota，Daiju Kato，Tetsuya Araki，Masaki Endo，Hiroshi Ishikawa;渡邉大輔;後藤みな;早川友樹，川端光昭;Masaharu Hirota，Masaki Endo，Hiroshi Ishikawa;阪上弘彬，川端光昭;渡邉大輔;Shintaro Fujii，Masaharu Hirota，Daiju Kato，Tetsuya Araki，Masaki Endo，Hiroshi Ishikawa;阪上弘彬，川端光昭;渡邉大輔;技能競技大会における評価について;渡邉大輔
• 通讯作者: 渡邉大輔

極地研テキスト「酸のはたらき」における教育内容の到達点と課題ー水に溶けない金属・金属酸化物の区別と連関に限定してー

极地研究所教材《酸的功能》教育内容的成就与挑战 - 仅限于不溶于水的金属和金属氧化物的区分和缔合 -

• 发表时间: 2023
• 期刊: 東京都市大学教職課程研究年報
• 作者: Masaharu Hirota;Tetsuya Oda;Masaki Endo;Hiroshi Ishikawa;喬 冠語，廣田 雅春，荒木 徹也，遠藤 雅樹，石川 博;Shigeyoshi Ohno，Takuma Toyoshima，Masaki Endo，Takuo Kikuchi;後藤みな;Masaki Endo，Masaharu Hirota，Makoto Imamura，Hiroshi Ishikawa;後藤みな;鈴木亮平，廣田雅春，荒木徹也，遠藤雅樹，石川博;髙橋宗甫，遠藤雅樹，大野成義，廣田雅春，石川博;後藤みな;渡邉大輔
• 通讯作者: 渡邉大輔

『ＩＰＳ物理』の単元構成―適用限界の視点から―

《IPS物理》的单元结构——从应用限制来看——

• 发表时间: 2019
• 作者: Masaharu Hirota;Tetsuya Oda;Masaki Endo;Hiroshi Ishikawa;喬 冠語，廣田 雅春，荒木 徹也，遠藤 雅樹，石川 博;Shigeyoshi Ohno，Takuma Toyoshima，Masaki Endo，Takuo Kikuchi;後藤みな;Masaki Endo，Masaharu Hirota，Makoto Imamura，Hiroshi Ishikawa;後藤みな;鈴木亮平，廣田雅春，荒木徹也，遠藤雅樹，石川博;髙橋宗甫，遠藤雅樹，大野成義，廣田雅春，石川博;後藤みな;渡邉大輔;Hiroshi Ishikawa，Yukio Yamamoto，Masaharu Hirota，Masaki Endo;川端 光昭，阪上 弘彬;渡邉大輔;Mina Goto;Masaharu Hirota，Masaki Endo，Hiroshi Ishikawa;渡邉大輔;川端光昭，佐野可寸志;後藤みな;Masaki Endo，Shigeyoshi Ohno，Masaharu Hirota，Tetsuya Araki，Hiroshi Ishikawa;渡邉大輔;後藤みな;福島秀敏，廣田雅春，荒木徹也，遠藤雅樹，石川博;渡邉大輔;阪上弘彬・川端光昭;後藤みな;Yusaku Takano，Masaharu Hirota，Daiju Kato，Tetsuya Araki，Masaki Endo，Hiroshi Ishikawa;渡邉大輔;後藤みな;早川友樹，川端光昭;Masaharu Hirota，Masaki Endo，Hiroshi Ishikawa;阪上弘彬，川端光昭;渡邉大輔;Shintaro Fujii，Masaharu Hirota，Daiju Kato，Tetsuya Araki，Masaki Endo，Hiroshi Ishikawa;阪上弘彬，川端光昭;渡邉大輔;技能競技大会における評価について;渡邉大輔;渡邉大輔
• 通讯作者: 渡邉大輔