2017 Fiscal Year Research-status Report
染料を教材とした，学習内容と実生活を関連づける探究的な理科授業プログラムの開発
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16K00950
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
日置 英彰 群馬大学, 教育学部, 教授 (00208737)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | インジゴ / 探究活動 / 化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
理科を学ぶことの意義や有用性を実感する機会をもたせ，科学への関心を高める観点から，授業の学習内容を実社会・実生活と関連づけることは非常に重要である．本研究では視覚的にも興味深い染料を教材とし，授業で学ぶ内容を参照しながら高等学校化学の授業で探究的な学習活動が行える授業プログラムを開発することを目的とした．
有機化合物の化学構造とその機能には密接な関係があり，特に官能基はその性質を決める重要な役割を果たしている．例えばインジゴの6位と6′位に臭素が導入されると青から紫色に変化する．そこでインジゴを発色団とし，高等学校の理科室で実施可能なインジゴ誘導体の新たな合成法を確立することとした．種々検討した結果，市販の化合物から3段階で多くのインジゴ誘導体が合成できる経路を新たに見出した．この方法では単純なろ過操作だけで目的物を得ることができる．芳香環にハロゲン原子を有するインジゴ誘導体8種類の合成を行いこの合成経路の一般性も確認した．生徒に合成させる染料は少量なので，効率よく布を染色できる方法も検討した．食品保存用のプラスチック袋を使用することで，少量でも濃く染め上げることに成功した．
つづいてこの教材を用いた高等学校における探究的な授業プログラムについて検討を行った．具体的には，生徒に４種類の色素の合成と布の染色を行い，これらの布の色の比較から生徒同士の話し合いによって，合成していない他の誘導体の色を根拠をもって予想させる授業プログラムとした．高校生十数名を対象として授業実践をおこない，現在ワークシートや授業実践前後の質問紙調査などからこのプログラムの有効性を調査している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度ほぼ確立したインジゴ誘導体の合成法についてさらに改良を加え，安価で水素ガスが発生しない経路を確立した．さらに，芳香環にハロゲン原子だけでなく置換ベンゼン導体を導入する方法も検討した．導入するベンゼン環の置換基によって反応性はことなるもの，4種類の新しい誘導体も理科室で合成できる経路を確立できた．
昨年懸案となっていた，ろ過時間の問題については，簡単な再結晶操作をすることで解決することができた．
教材開発の一方で，授業プログラムの開発にも着手した．インジゴ誘導体の色と化学構造の関係（構造-機能相関）を，合成した誘導体の色データから生徒に仮説をたてさせ，それを検証する授業プログラムを立案した．
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| Strategy for Future Research Activity |
教材となる染料の合成については，さらに多くのインジゴ誘導体が合成できるようさらに検討を行う予定である．一方，授業プログラムについては，この教材を用いて探究的な活動をどのように展開するか，実際に高等学校で授業実践を行いながら改良を加える．最終的には，教師用の指導書と生徒向けの副読本の作成にこぎつけたい．
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| Causes of Carryover |
理科教育学会等で成果の発表を考えていたが，それがかなわなかったため．
次年度は研究成果をまとめて，学会で発表できるよう努力したい．
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