定量測定実験を考慮した高校現場で役立つ実践マイクロスケール実験教材の開発

【研究目的】高校化学で定量測定実験の導入は、分析機器購入等の経済的な問題により困難である。その結果、高校の化学分野の授業では精密器具で行える中和実験等の一部の実験を除き、反応を色やにおい等の五感に頼る定性的な確認を中心とした授業内容に終始しがちである。しかし、定量測定ができれば実験結果の再現性が確認できるので、高校の理科実験室で仮説に対する検証が可能になる。その結果、探究過程を導入した授業の実現が容易になり、生徒の「科学的な見方・考え方」の効果的な育成が期待できると考える。そこで、これまでの研究である自作定量測定器具の開発を踏襲しつつ、作成した簡易測定器を用いたマイクロスケール実験教材の開発をして普及することである。【研究成果】1. 目的に関連する自作定量測定器具の開発やマイクロスケール実験教材の開発に関する情報はインターネット検索や学術雑誌等の文献調査を行って収集した。2. 市販の小型ガラス器具用に開発した簡易加熱器具に改良を加え、それを用いた加熱操作を伴うマイクロスケール有機化学反応実験教材を開発し、自作の簡易水分測定計を用いたエステル合成反応の定量測定実験教材をマイクロスケール実験教材へと改良した。3. 開発した簡易比色計を濁度計として兼用したマイクロスケール反応速度測定実験教材を開発し、自作定量測定器具の汎用性の高さを明らかにした。4. 比色計の原理説明用モデル実験器具(可視・可聴化タイプと定量化タイプ)を開発し、定性的観察実験を体験した後に定量測定実験で追行する手法の段階的認知プロセスを用いた定量実験学習の教授法を開発した。また、改良型簡易比色計を用いた塩化銅(Ⅱ)水溶液のマイクロスケール電気分解の定量測定実験を開発し、高校生を対象とした授業実践のアンケート結果を基にこれらの有効性を明らかにした。5. 研究成果をまとめた小冊子を作成し、研究会等で配布して普及活動に努めた。

【研究目的】高校化学で定量測定実験の導入は、分析機器購入等の経済的な問題により困難である。その結果、高校の化学分野の授業では精密器具で行える中和実験等の一部の実験を除き、反応を色やにおい等の五感に頼る定性的な確認を中心とした授業内容に終始しがちである。しかし、定量測定ができれば実験結果の再現性が確認できるので、高校の理科実験室で仮説に対する検証が可能になる。その結果、探究過程を導入した授業の実現が容易になり、生徒の「科学的な見方・考え方」の効果的な育成が期待できると考える。そこで、これまでの研究である自作定量測定器具の開発を踏襲しつつ、作成した簡易測定器を用いたマイクロスケール実験教材の開発をして普及することである。【研究成果】1. 目的に関連する自作定量測定器具の開発やマイクロスケール実験教材の開発に関する情報はインターネット検索や学術雑誌等の文献調査を行って収集した。2. 市販の小型ガラス器具用に開発した簡易加熱器具に改良を加え、それを用いた加熱操作を伴うマイクロスケール有機化学反応実験教材を開発し、自作の簡易水分測定計を用いたエステル合成反応の定量測定実験教材をマイクロスケール実験教材へと改良した。3. 開発した簡易比色計を濁度計として兼用したマイクロスケール反応速度測定実験教材を開発し、自作定量測定器具の汎用性の高さを明らかにした。4. 比色計の原理説明用モデル実験器具(可視・可聴化タイプと定量化タイプ)を開発し、定性的観察実験を体験した後に定量測定実験で追行する手法の段階的認知プロセスを用いた定量実験学習の教授法を開発した。また、改良型簡易比色計を用いた塩化銅(Ⅱ)水溶液のマイクロスケール電気分解の定量測定実験を開発し、高校生を対象とした授業実践のアンケート結果を基にこれらの有効性を明らかにした。5. 研究成果をまとめた小冊子を作成し、研究会等で配布して普及活動に努めた。