2013 Fiscal Year Annual Research Report
見えない現象を観ることに挑戦する「化学反応とエネルギー」に関する新規実験教材開発
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22500797
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| Research Institution | Hokkaido University of Education |
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Principal Investigator |
田口 哲 北海道教育大学, 教育学部, 教授 (60281862)
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2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 科学教育 / 化学教育 / 理科教育 / 教員養成 / エネルギー |
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| Research Abstract |
新学習指導要領下の化学教育では，「粒子」を基本的概念の柱として，小・中・高等学校を通じて内容の系統化が図られているが，これが有効に機能するには，教員自身が直接見えない気体を実感を持って物質として認識している必要がある。この点に関して，本研究を進める上で新たに課題になった教員を目指す学生の物質認識（原子・分子の存在認識）を深める実験教材を開発した。具体的には，ディスポーザブルシリンジ・ガラスシリンジ・ルアーストプコック等を用いて，小型ボンベ中の未知の気体を同定できる簡便な教材を開発し，本学学部の化学基礎実験で実践を行い，本研究で開発した教材の有効性を確認した。
加えて，「化学エネルギーと熱エネルギーの相互変換」「化学反応とエントロピー」に関わって，電解質の水への溶解に伴う温度変化が「吸熱」（塩化アンモニウム，硝酸アンモニウム）の場合と「発熱」の場合（塩化リチウム，水酸化ナトリウム）とがあることを対比的に提示する実験を開発した。これによって，両者ともイオン結晶（かつ陰イオンの塩化物は両者に共通）であるにも関わらず，なぜ「吸熱」の場合と「発熱」の場合があるのかを，陽イオン―陰イオン間のイオン結合の解離（吸熱プロセス）だけでなく，解離したイオンの水和で放出される熱エネルギーの違い（塩化物イオンは共通しているので，イオン半径の大きなアンモニウムイオンと小さなリチウムイオンとにおける水和エネルギーの違い）の点から実践的に考察させた。この際，イオンの水和過程だけを示す実験は不可能であるので，水和過程は発熱過程であることをシリカゲルへの水の吸着に伴う温度変化から認識させた。また本教材を，この過程に伴うエントロピー変化の考察へと発展させた。
さらに，市販の化学電池等を用いた化学エネルギーと電気エネルギーの相互変換（電気化学）に関する実験教材も開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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