質量分析・電子回折による、原子を直接認識する教材の開発

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22500799
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 南 伸昌 宇都宮大学, 教育学部, 教授 (80292572)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊東 明彦 宇都宮大学, 教育学部, 教授 (70134252) ; 山田 洋一 宇都宮大学, 教育学部, 教授 (50143186)
• Keywords: 電子回折 / 原子・分子の確認 / 理科教材 / 質量分析

Research Abstract

本研究は、電子回折、質量分析法を利用して、高校生に対して、「原子・分子を実感する教材」を開発することを目的としている。平成23年度計画では、(1)簡易型小型真空蒸着-電子回折装置の立ち上げ、(2)高校生講座の実践及びデータの収集、を行う予定であった。
(1)について、まずは小型真空装置の規格決定のために、回折パターンが安全に観察できる電子線の最低エネルギーを求める予備実験を行った。従来の-10kVよりも低い、-5kVで観察できる目処が立ったが、震災の影響や装置トラブルなどにより、加速電圧の下限の見極め及び金微結晶の作成条件の再現性確認に手間取り、条件確定が10月にずれ込んでしまった。そこから、電源装置の仕様確定などを行い、真空装置、電源部品の発注が年を明け、納品が年度内ギリギリになってしまった。現在、小型真空装置を立ち上げ、電源の組み立てを行っているところである。
(2)については、夏頃に、連携する高等学校教諭と相談し、装置が立ち上がり次第、年度末にでも高校生対象の科学実験講座を実施する方向で話をまとめたが、装置の進捗が遅れたため、平成24年度に実施を先延ばしにして戴くこととなった。実施の内容については、高校の学習過程に配慮して、「光の干渉」の発展として授業を行い、「原子・分子」に結び付けることとなった。学習指導案については、原案は作成しており、実施の詳細については、高等学校教諭と相談しながら検討を進めて行く予定である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

震災による計画停電のため、年度当初は装置の定常運転ができず、実験計画に遅れが生じた。また、金微結晶作成の再現性を確認するのに手間取り、装置の仕様確定が大幅に遅れてしまった。

Strategy for Future Research Activity

改良機は5月中に立ち上げがる予定なので、高校教員と相談し、夏休み中など、なるべく早い時期での高校生講座実施を図る。その結果に基づき、学習指導案の改訂を行い、他の高等学校とも連携して更に授業実践を行い、学習効果の測定・整理を行う。