身近な自然現象を科学的にとらえる力をつけさせるための科学教育の構築

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07680200
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Nara University of Education
• Principal Investigator: 松村 佳子 奈良教育大学, 教育学部, 教授 (20031560)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中田 聡 奈良教育大学, 教育学部, 助手 (50217741) ; 松村 竹子 奈良教育大学, 教育学部, 教授 (60031556)
• Keywords: リズム現象 / 周期的現象 / 塩水振動子 / 引き込み現象 / ビデオ教材 / パターン形成 / 色彩変化 / 中和反応

Research Abstract

1.簡単な教材実験の開発について
(身の回りの生命現象自然現象の再現)
生態系で見られるリズム現象や、自然界でみられる周期的現象は、時間的、空間的に変化する協調的現象からなる。そこで、我々は容易で再現性のよい化学振動系である、塩水振動子をとりあげ、様々な非線形現象の発生機構の解明について研究を進めている。今回は、次のような成果がえられた。1)塩水振動子の電位が拡散電位を考慮することによって発生する。2)化学反応とカップリングすると電位振動にパルス的振動が加わる。3)外水槽の表面積に依存して引き込み現象のモードが特徴的に変化する。4)非線形微分方程式のカップリングによるコンピューターシミュレーションにより、実験結果と同様の引き込み現象のモードが得られた。
(ビデオ教材の作成)
色彩変化に伴うパターン形成:中和反応、イオン化傾向についてのビデオ教材を作成した。中和反応は教科書では主として計算および滴定実験によって体験的に理解を進めるようになっている。滴定実験における反応進行の様子を万能指示薬の色彩変化で観察すると、反応が不均一な反応場から生じて行くことが理解できる。またペ-パーテイッシュの上で中和反応を行うと円形パターンが生じ、楽しみながら反応の本質を理解することができる。ビデオ教材の提示により、化学反応の様子を楽しく理解させることが可能になった。
カビの成長パターンの形成:カビの成長をビデオカメラにより24時間監視し、成長の様子をビデオにおさめ教材化することができた。実践に生かすための準備中である。

Research Products

• [Publications] 中田 聡: "塩水振動子のカップリングにおける引き込み同調" 信学技報(電子通信学会). 3. 1-8 (1995)
• [Publications] Satoshi Nakata: "Electric current oscillation in a liquid membrance under voltage clamp conditions" MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING. C3. 191-195 (1995)
• [Publications] 石田文章: "理科のイメージを高める授業作り" 理科の教育(日本理科教育学会). 45. 128-132 (1996)