高校理数探究科目における生徒が能動的に学ぶエネルギー学習の実験教材の開発研究

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K02583
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 川村 康文 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 教授 (90362087)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: サボニウス型風車風力発電機 / 色素増感太陽電池 / 自転車発電

Outline of Annual Research Achievements

高校理数探究科目における生徒が能動的に学ぶエネルギー学習の実験教材の開発研究においては，これまではＳＳＨ高校での授業実践をターゲットにしての研究を進めていたが，現在，理数探究科目を実施するすべての高等学校で活用できる教材の開発を考えて研究を進めている。そのため，高校生がみじかでに入手できる材料を用いての実験開発を行うことで，高校生が理数探究をすすめるうえで，直接的に直感的に，参考になるような教材の作成を行ってきた。また，３Ｄプリンターは，各高等学校に，今後とも導入が広がると考えられるので，３Ｄプリンターを活用したレベルの教材の開発も実施してきた，
現在のところ，サボニウス型風車風力発電機においては，チップスターなどの商品のつつを利用するという方向性とそれらを３Ｄプリンターを用いて，くみ上げるという方向で，１つの教材モデルがすでに完成している。
自転車発電機においては，自転車のタイヤサイズを選ばず利用可能な自転車発電機の開発を行っており，これも３Ｄプリンターを利用することで，強度を増強したり，振動をやわらげたりなどの調整に入っている。
色素増感太陽電池では，インターネット通販などで，いっぱんに入手しやすい酸化チタン粉末に材料を変えて，太陽電池として動作するように目指している。
以上を，ＳＳＨ高校ではない，いっぱんの高等学校に出前授業を行い，各高等学校，場合によっては，中学校や科学館において，授業実践を行い，最適化をはかっていきたい。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現在のところ，おおむね順調に進展しています。

Strategy for Future Research Activity

徐々に完成してきている実験機を用いて，授業実践を繰り返し，教材としての実験のありかたを検討していく。特に，理数探究における探究であるが，ＳＳＨ高校などの先端高校ではなく，いっぱんのふつうの高校における理数探究のあり方について，検討を重ねながら，研究を続けていきたい。

Causes of Carryover

まだ，コロナ禍のなかにあり，出前授業における授業実践が十分には進んでいないため。