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

通过结合使用 3D CAD/打印机进行分子模型制作培训来了解分子结构

• 批准号: 16H00319
• 负责人: 吉原 学志
• 金额: $ 0.19万
• 依托单位: National Institute of Technology, Kumamoto College
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H00319/
• 关键词: 分子模型; 分子構造; 分子模型製作実習

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。

Our one-year-old chemistry practice has developed molecular models and models that are based on basic molecular structures. We have learned about the reasons for the differences between molecular binding angles, binding lengths, and binding strengths. This study focuses on the application of 3D CAD to the study of molecular structure and molecular modeling. [Research Results] After the completion of the study, the students 'understanding of the teaching is changed from "to". The following are the main results. 1. The molecular structure of the product is studied, and the molecular structure of the product is studied. The molecular structure of the product is studied, and the understanding of the product is studied. The numerical values of bond angle, bond length and atomic radius must be determined in the process of determination. The numerical values of bond angle and atomic radius must be determined in the process. High school years, the use of molecular structure and contrary to the views of the majority of students The reason for the lack of understanding of molecular structure 2. CAD is open to all kinds of students, and many students are open to all kinds of students. The background, the biochemistry, the engineering, the CAD, and the opportunity for students to study in the lower academic years. The result of this study is that the education is organized, the content is difficult, the interest is high, the learning effect is expected, and the feeling is high. The characteristics of high education are different from those of other subjects.