2012 Fiscal Year Annual Research Report
化学反応のＣＧアニメーションによる可視化と実験プログラムの作成およびその評価
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22500803
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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, 助教 (50159589)
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2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 化学教育 / 化学反応 / 量子化学計算 / CG教材 / タブレットパソコン / 実験プログラム / 教材の試行 |
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| Research Abstract |
本研究は、化学反応の実験とその反応機構をCGにより可視化した教材とからなる実験学習プログラムを作成し、その学習効果を検証するものである。使用する教材は化学反応が進行する様子を量子化学計算に基づいて作成したCG動画をタブレットパソコンで観察できるようにしたものであり、実験室に持ち込んで使用する事を想定している。実際には見ることが出来ない分子の組み替えのようなミクロレベルのイメージをCG教材を通して観察することでテキスト中に記載されている反応式によるシンボリックなレベルのイメージとの統合を計る。また、実験を通して反応物や生成物のマクロレベルのイメージを観察する。学習者はそれら3つのレベルのイメージをリアルタイムに見ることでレベル間の関連づけが期待される。
本年度はベンゼンのニトロ化を題材とした実験学習プログラムを作成する目的でシグマ錯体経由の反応機構について半経験的分子軌道法による検討を行い、連続する3つの素反応の反応経路を求め、反応中のそれらの分子構造の変化を反応の進行と共にHGSあるいはStuartモデルで表示するCG教材を作成した。併せてスモールスケールでの実験条件を検討し、学生実験向けのテキストを作成した。作成したCG教材と実験テキストを統合した電子テキストを作成し、少人数のクラスにおいて模擬授業を行った。作成した電子テキストは学習者がスムースに実験に取り組めるように実験方法の具体などの情報に加え、反応物から生成物に至る構造やエネルギー変化を表示することができる。防水ケースに入れたタブレットパソコン中の電子テキストを用いることで学習者は自らスムースに実験を行う事ができた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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