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2013 Fiscal Year Research-status Report

空気電池を活用した酸素センサキットの構築と新しい展開研究

Research Project

Project/Area Number 24501117
Research InstitutionTokyo National College of Technology

Principal Investigator

高橋 三男  東京工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (40197182)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 堤 博貴  東京工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (30300544)
柚賀 正光  東京工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (40123997)
川島 徳道  環太平洋大学, 教育学部, 教授 (90112888)
Keywords酸素センサ / 空気電池 / 酸素 / 手作り酸素センサ / 酸素センサキット / 呼気 / 光合成 / 高橋式酸素センサ
Research Abstract

本研究は、補聴器などで一般的に使われている空気電池を利用して、初等中等理科教育の教育現場で実践的に使える酸素センサを開発した。空気電池に付いている酸素遮断のためのシールを外して1分間待ち、空気電池を可変抵抗が付いた開発ホルダーにセットしてから1時間待待つ。測定値の表示にテスターを使用し、ホルダーに接続するだけで誰でも簡単に作製することができる。可変抵抗を20.9mVに合わせた値が20.9%の酸素濃度に対応するようにした。そのため測定値がそのまま酸素濃度として読むことができるなど、センサの取扱いが非常に簡単で小学生から大人まで扱うことができる。
空気電池式の酸素センサは、応答性にも優れ、何度も実験データを計測することができるため、酸素濃度が変化す自然現象の経時変化も簡単に計測可能である。さらにセンサのサイズが、コンパクトに設計しているのでペットボトルを計測用の容器としても使える。また、この酸素センサは、非常に安価で誰でも簡単に作製・操作できるため、数台の酸素センサを使って同時に多点計測も可能である。そのため酸素濃度分布も作ることができることから、新しい展開研究も可能である。今回の研究テーマである、「空気電池を活用した酸素センサキットの構築と新しい展開研究」の成果は、次の学会発表で行った。
①光合成の実践として“思考力育成を目指した光合成学習”日本理科教育学会全国大会論文集 11H-201, 390,(2013) 平成25年8月11日。②視覚障がい者理科教育の実践例として“視覚障がい児童生徒への酸素/二酸化炭素センサを用いた学習”日本理科教育学会全国大会論文集、11C-103, 329,(2013)、平成25年8月11日。③過酸化水素の分解反応の実践例として“高橋式酸素センサを使った理科教育における教材開発”日本理科教育学会全国大会論文集 10F-103, 187,(2013) 平成25年8月10日。今年度の実践例を報告する。以上

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

「研究の目的」の達成度は、90%以上と自己評価している。今回開発した酸素センサは、センサとしての応答性に優れ、教育現場の授業を40分と仮定した時、ロウソクの消炎実験や人間の呼気の実験など、10分以内で実験結果をだすことができる。今年度は、小学校、中学校を重点的に酸素センサキットを広めて行くことが実施計画にあり、共同研究をしている中学校の先生から、光合成の実験で成果が飛躍的に上げることができた。日当たる場所と日陰の場所では、光合成による酸素の発生に明らかに違いが見らえることが検証できた。また、視覚障がい者の理科教育への活用として、酸素濃度の測定値を音声によて読み上げた点では、新しい展開研究として研究の成果として対応できたので当初の計画以上に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究の推進方策として、
①酸素センサキットを使った、理科教材として動物・植物の他に菌類に関わる酸素との関係を探究する。②酸素センサによって計測された酸素濃度を音声によって測定値を読み上げるキットを充実させる。③音声が日本語バージョンだけでなく英語バージョンも作製する。④気体の酸素だけでなく溶液中の酸素濃度を計測できるようにする。⑤酸素センサキットの教材をできるだけ集めて、実験書を作成する。日本語のマニュアルだけでなく英語のマニュアルも作成する。⑥現在、北海道、静岡県、富山県、新潟県の各教育センターで酸素センサを貸出を行って試験的に講習会等で使ってもらっている。今後、多くの都県の教育センターだけでなく小学校・中学校・高等学校の現場の先生方に酸素センサを貸し出し体験してもらい、酸素センサを実践的に活用してもらう回数を増やして行く方向である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

研究分担者が、年度内に使用する物品費を購入した際の残額である。
引き続き物品費として使用する。

  • Research Products

    (9 results)

All 2013

All Journal Article (4 results) Presentation (4 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 高橋式酸素センサを使った理科教区における教材開発-過酸化水素水の分解反応における経時変化-2013

    • Author(s)
      高橋三男、青山陽子、薗部幸枝、佐藤道幸、柳澤秀樹、飯田寛志、大平和之、鈴木華奈子、林誠一、三木勝仁、後藤顕一、山本勝博、堀哲夫、寺谷敞介、松原静郎
    • Journal Title

      日本理科教育学会全国大会論文集

      Volume: 11号 Pages: 187

  • [Journal Article] 視覚障がい児童生徒への酸素/二酸化炭素センサを用いた学習-音声出力機能、グラフ表示機能の活用-2013

    • Author(s)
      高橋普司、内山由貴、千葉秀樹、小倉健太、秋山卓也、三木勝仁、高橋三男、松原静郎
    • Journal Title

      日本理科教育学会全国大会論文集

      Volume: 11号 Pages: 329

  • [Journal Article] 思考力育成を目指した光合成学習2013

    • Author(s)
      薗部幸枝、高橋三男、増田伸江、菊池洋一、村上祐
    • Journal Title

      日本理科教育学会全国大会論文集

      Volume: 11号 Pages: 390

  • [Journal Article] 音声出力機能付無線型CO2測定器の教具開発-生椎茸の呼吸によるCO2濃度の経時変化-2013

    • Author(s)
      高橋三男、青山陽子、堤博貴、川島徳道、羽田宣弘、間々田和彦、松原静郎、神澤雅典、中嶋紀夫、皆川藤孝
    • Journal Title

      日本科学教育学会年会論文集37

      Volume: 37 Pages: 391-392

  • [Presentation] 音声出力機能付無線型CO2測定器の教具開発-生椎茸の呼吸によるCO2濃度の経時変化-2013

    • Author(s)
      高橋三男、青山陽子、堤博貴、川島徳道、羽田宣弘、間々田和彦、松原静郎、神澤雅典、中嶋紀夫、皆川藤孝
    • Organizer
      日本科学教育学会第37回年会
    • Place of Presentation
      三重大学
    • Year and Date
      20130906-20130908
  • [Presentation] 高橋式酸素センサを使った理科教区における教材開発-過酸化水素水の分解反応における経時変化-2013

    • Author(s)
      高橋三男、青山陽子、薗部幸枝、佐藤道幸、柳澤秀樹、飯田寛志、大平和之、鈴木華奈子、林誠一、三木勝仁、後藤顕一、山本勝博、堀哲夫、寺谷敞介、松原静郎
    • Organizer
      日本理科教育学会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      20130810-20130811
  • [Presentation] 思考力育成を目指した光合成学習2013

    • Author(s)
      薗部幸枝、高橋三男、増田伸江、菊池洋一、村上祐
    • Organizer
      日本理科教育学会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      20130810-20130811
  • [Presentation] 視覚障がい児童生徒への酸素/二酸化炭素センサを用いた学習-音声出力機能、グラフ表示機能の活用-2013

    • Author(s)
      高橋普司、内山由貴、千葉秀樹、小倉健太、秋山卓也、三木勝仁、高橋三男、松原静郎
    • Organizer
      日本理科教育学会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      20130810-20130811
  • [Book] 例題で学ぶ基礎化学2013

    • Author(s)
      高橋三男・鈴木孝雄
    • Total Pages
      192
    • Publisher
      森北出版

URL: 

Published: 2015-05-28  

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