2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development and evaluation of electronic lab book providing molecular image of chemical reaction
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16K00953
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| Research Institution | Tokyo Gakugei University |
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Principal Investigator |
生尾 光 東京学芸大学, 教育学部, 准教授 (50159589)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 電子教科書 / 教員研修 / SN1 / SN2 / CG教材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1．教員養成課程理科選修の学生向けの教材としてSN1とSN2で進行する塩素化のコンピュータグラフィックス(CG)動画を作成した。SN1としてはtert-ブタノールからtert-ブチルクロライドを生成する反応を、SN2としては1-ブタノールから1-クロロブタンを生成する反応を選定した。半経験的分子軌道法に基づいて作成したCG動画は反応中の構造変化を棒球モデルで、エネルギー変化を反応プロフィールにより表示する。開発したCG動画を電子実験書に組み込み、化学式やCGの静止画だけでは伝えられない分子の動的な構造変化を観察できるようにした。教員養成課程理科選修の学生に対する試行の結果、SN1における反応物の攻撃方向についてや反応に伴うエネルギー変化の理解に効果が認められた。
2．エネルギー概念の獲得や熱力学に関する学習ができる、燃料電池を題材とした実験学習プログラムを開発し、それに用いる電子実験書を作成した。電子実験書にはリアルな図を表示できるので学習者はスムースに実験学習を行うことができる。現職の中学校理科教員向けの教員研修で使用したところ、燃料電池の反応や燃料電池が発電装置であること、燃料電池の構造の理解が深まり、熱力学的データを用いた計算ができるようになった。受講者からは、「自分のペースでスライドが見られるので良かった。」、「見やすく便利であった」や「教材の説明をする教科書的な役割を持たせていたのが良かった」といったコメントが見られ、インタラクティブな電子実験書の効果が認められた。その一方で操作や反応機構などの動画などがあればより効果的だとの提案も寄せられ次期課題への示唆となった。
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