2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development and Practical Study of 3D Teaching Materials to Cultivate a Concept of Particles
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15K12390
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| Research Institution | Fukuoka University of Education |
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Principal Investigator |
伊藤 克治 福岡教育大学, 教育学部, 教授 (10284449)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大内 毅 福岡教育大学, 教育学部, 教授 (40346838)
長澤 五十六 福岡教育大学, 教育学部, 教授 (40302351)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 粒子 / 実験 / 三次元教材 / 3Dプリンター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度も当初計画に従って、巨視的な実験・観察の後に効果的に導入できる三次元教材の開発を行った。
まず、大学での構造有機化学の学習における利用、および、高等学校化学での鏡像異性体を学習する教材としての利用を目的として、る1-オクテン-3-オールの両鏡像体について、空間充填モデルと球棒モデルを合成し、その加工精度について検証した。その結果、空間充填モデルでは、FDMタイプを用いた場合、直径1.75mmのABS樹脂、内部充填密度10％、レイヤ高さ0.3において製作可能であることが明らかとなった。一方、球棒モデルでは、FDMタイプでの製作は困難であったが、SLAタイプでは、レイヤ高さ0.1、印刷速度を高速、自動補正モードにおいて製作可能であることが明らかとなった。また、分子模型１個の製作時間は、それぞれFDMタイプで約37分（幅55、高さ25、奥行き34mm）、SLAタイプで約２時間５分（幅63、高さ26、奥行き42mm）であった。
一方、初等・中等教育現場での活用を念頭に、特徴的な立体構造を有するエメラルドの結晶構造を三次元教材モデルとして活用し、効果的な教育プログラムの実施が可能かどうかを検証した。まず、大学での教育活用を計画し、初等教員養成課程の学生に対してエメラルドの三次元モデルを用いた細孔構造の理解を試みた。学生は、結晶構造に見られる特異な構造がガス吸収剤としての利用などの工業的応用に繋がることを実感できたことを感想に示した。この教材は、様々な化学物質が生活に利用されていることを小・中学生に効果的に理解させるために効果的なものとして、今後の活用が期待できる。
さらに、教材化を指向した天然有機化合物合成として、骨格形成の基本反応である不斉1,4-付加反応についても検討した。この中で、アリール鉄が求核剤として利用可能であることを見出した。
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Research Products
(6 results)
