3DCAD/プリンタを用いる分子模型製作実習を取り入れた分子構造の学習

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本校1年生の化学実習では、既製の分子模型キット(モルタロウ)を活用し基本的な分子構造について学習させているが、分子の結合角、結合長、結合強度の相違やその原因については理解を深めにくかった。そこで本研究では既製品を用いた学習に代わり、3DCADで基本的な作図を学習しながら分子構造を理解させ、さらに3Dプリンタで分子模型を造形して“ものづくり”を体験させることを目的とした。【研究成果】実習終了後に、学生に対して授業理解度をはかるアンケートを行った結果、既製品では理解しがたい理由1)が解明し、さらに、授業改善につながるキーワードは“ものづくり”2)という結論に至った。以下に、2つの主要なアンケート結果を示す。1、既製品のモルタロウによる分子構造の学習よりも、3DCADを用いて作図しながら分子構造を学習した方が、「より理解できた」と、多くの学生が答えた。作図中、寸法を決める時に結合角、結合長及び原子半径の数値入力が必須であり、この時、サンプル分子が個々の値をもつことに疑問を抱かせてから分子構造の違いを説明するのがポイントであった。高学年時に学習する混成軌道を用いて分子構造の相違を説明したため、「少し難しかった」との意見が僅かにあったが、大半の学生は理解していた。また、モルタロウを使った学習は、多くの原子や結合棒があり、すでに決められた形をとっているため、一つのことに注視しにくい1)ことが分子構造の理解不足の原因だという意見をもらった。2、CADやプリンタを通した“ものづくり”に対して、多くの学生から「貴重な体験ができ、興味が持てた」、という回答をもらった。その背景として、学生が所属する生物化学システム工学科では、“ものづくり”という経験が低学年時から少なく、CADやプリンタを使う機会もあまりないからである。これらのアンケート結果から、“ものづくり”による教育を織り交ぜたら、多少、難しい内容でも興味を抱いて学習意欲が高まり、実習効果が期待できる2)のではないかと感じた。やはり、高専教育の特徴の一つである“ものづくり”は学科間わず、必要なものだと実感した。