2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of teaching materials and Program for learning optical,electrical,magnetic property and their practical apprications
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25350186
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| Research Institution | Miyagi University of Education |
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Principal Investigator |
千葉 芳明 宮城教育大学, 教員キャリア研究機構, 研究員 (40113881)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本田 亮 鳴門教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (50199577)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 物理教育 / 光学教材 / 光の授業プログラム / 光の屈折と反射 / 虚像と実像の相違点 / 光の進み方と結像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
手足と目を使って観察し、光の進み方と色の性質を学習する授業プログラムは生徒に興味や関心を喚起するとともに、光の諸現象とその応用の理解を深めることができる。しかし、光の実験や観察には教具の準備や広い部屋の確保が必要であるため、実際の授業で実施するのは容易でない。そこで、われわれは簡易な道具や教具を用いて光の現象とその応用を学ぶ教材開発を続けてきた。
これまでに、直方体の小型水槽を用いた光の屈折と反射の観察から、光の経路を視覚化して、屈折と反射の法則の学習教材を創案した。また、平面鏡で反射する光の行路から、鏡にできる虚像の性質の授業プログラムを開発した。さらに用いる鏡の枚数を段階的に増やすことによって、複数の虚像が現れる万華鏡の原理を幾何学的に学習する教材を開発した。
本年度は、大型の凹面鏡やフレネルレンズを用いて立体的に見える実像を観察し、実像と虚像の相違点を学習する授業プログラムを創案した。
授業展開の初めに、平面鏡を凹面鏡に置き換えたとき、大きな虚像が現れ、さらに条件により実像が観察できることを確認する。特に凹面鏡でできる立体的な実像は、手を差し伸べてもこれをつかむことができず、不思議さや驚きを与えることができる。
この観察実験を受けて、課題「凸レンズを用いて立体的な実像を観測するにはどのような工夫が必要か」を設定し追究する授業を考案した。特徴は以下の点である。１）凸レンズで立体的な実像を観察するには、屈折光が大きな立体角で焦点に集まる必要がある。そのためには，凸レンズとして、面積の大きなフレネルレンズを用いる。２）小型凸レンズを通して見られる実像が立体的でない理由を、レンズの大きさと立体角および観察者の両眼の位置とを関連づけて考察する授業を展開する。３）また、光の行路を作図することによって、焦点の概念を導入し、虚像と実像が立体視されることの理解を深めることができる。
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