初等・中等教育における「新素材とパソコン」を活用した光学実験教材の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10680179
• Research Institution: MIYAGI UNIVERSITY OF EDUCATION
• Principal Investigator: 西山 成郎 宮城教育大学, 教育学部, 教授 (20006456)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神田 展行 宮城教育大学, 教育学部, 助教授 (50251484) ; 永田 英治 宮城教育大学, 教育学部, 教授 (20164428) ; 千葉 芳明 宮城教育大学, 教育学部, 教授 (40113881)
• Keywords: 光環境 / 新素材 / 面光源 / ファラデー回転 / マイケルソン=モーレー / 科学教育

Research Abstract

平成12年度の研究成果について、実施計画番号順に以下主な研究例を記す。
1.身の回りの光環境についての導入教材の研究:屈折の法則を易しく理解するための演示器を製作した。入射角の変化に応じて屈折角も自動的に変化するので屈折の法則を視覚的に理解することができる。また全反射の演示もできる。[千葉他「屈折の法則演示実験装置の製作と活用方法」] 2.新しい光源,新素材、センサーを用いた光環境実験の開発:光源からの距離と明るさの関係が光源の形状によってことなることを示す学生実験を開発した。光源が点光源の場合には距離の二乗に反比例する。線光源の場合には距離に反比例する。面光源の場合にはどのようになるかパソコンを活用して探求する学生実験であり概念導入実験でもある。[西山他「光学実験教材としての面光源」] 3.光と物質の相互作用を理解させるための実験教材の開発:これまでに開発した偏光の状態を調べるための光センサーを用いて、磁気光効果(ファラデー回転)の学生実験の開発を行なった。パソコンを自動計測に用いた。反磁性ガラスと常磁性ガラスを用いて観察を行った結果、回転角が磁場に比例することを確かめることができた。[千葉他:「新素材とパソコンを活用した<光と磁気の相互作用観測装置>の開発」] 4.センサーやパソコンを活用した光環境実験の開発:レーザー光源を用いて干渉計をつくり,マイケルソン=モーレーの追実験を行い、初等物理教育における実験のデザインと学習課題について検討した。[神田他「マイケルソン=モーレーの追実験を題材とした物理教育」] 5.科学教育、自然教育の啓蒙のための活動実験教材の開発:文部省フレンドシップ事業、青少年のための科学の祭典、応用物理学会リフレッシュ理科教室などで実践してきたデモ実験の検討を行い、テキスト教材の試作を始めた。[永田:「『ルパート王子の滴』,その歴史と教材化」]

Research Products

• [Publications] 秋葉良紀: "光学実験教材としての面光源"東北物理教育. 10号. 9-13 (2001)
• [Publications] 加藤一幸: "新素材とパソコンを活用した <光と磁気の相互作用観測装置>の開発"東北物理教育. 10号. 18-21 (2001)
• [Publications] 張力: "屈折の法則演示実験装置の製作と活用方法"日本理科教育学会東北支部第39回大会要項集. 18- (2000)
• [Publications] 池端美沙子: "マイケルソン=モーレーの追実験を題材とした物理教育"日本理科教育学会東北支部第39回大会要項集. 14- (2000)
• [Publications] 永田英治: "『ルパート王子の滴』,その歴史と教材化"日本理科教育学会東北支部第39回大会要項集. 17 (2000)