エネルギー問題の科学的理解を深める小水力発電教材およびカリキュラムの開発と評価

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25350234
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 山本 利一 埼玉大学, 教育学部, 教授 (80334142)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荻窪 光慈 埼玉大学, 教育学部, 准教授 (00431726) ; 森山 潤 兵庫教育大学, 学校教育研究科(研究院), 教授 (40303482)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 水力発電 / エネルギー変換 / 教材・教具 / 技術・家庭

Research Abstract

本研究は，日本・世界のエネルギー情勢に関する科学的理解を促しながら，生活の基盤となるエネルギー問題を適切に評価・活用する力を育成することを目的とするものである。エネルギー問題は，環境問題とも密接な関係を持つことから，今後，我が国のエネルギー源の中で大きな役割を果たす再生可能なエネルギー（自然エネルギー）技術と現状を，体験的に学習する教材・教具と指導方法を開発・提案し，持続可能な社会を構築する児童・生徒を育成することを目指して研究を進めてきた。
本研究では，小出力水力発電（以後，小水力発電と示す）に着眼し，児童・生徒が身近で利用する水道水を利用した発電実験を通して，再生可能エネルギー導入の必要性や，効率の良いエネルギー消費のあり方を発達段階に応じて，正しく認識する力を養うことをねらいとしている。
本年度は，水力発電を学習する教具を開発し，知的財産の手続き直前まで研究を進めることができた。この教材は，水を循環するもので，水を利用できる理科室以外の普通教室でも実験を通して学習を進めることが可能である。
全体を，アクリル樹脂を活用して教材が製作されており，全面，背面，上面から，水の流れを確認することができる。また，発電の状態を確認するための測定器（電圧計，電流計），負荷を使っての実験（高輝度LEDライト，電気二重層コンデンサ）ができるようになっている。また，電源にはＤＣ電源を活用し，感電や漏電などの事故防止も工夫されている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は，水力発電を学習する教具を開発し，知的財産の手続き直前まで研究を進めることができたので，おおむね順調と評価した。この教材は，水を循環するもので，水を利用できる理科室以外の普通教室でも実験を通して学習を進めることが可能である。
全体を，アクリル樹脂を活用して教材が製作されており，全面，背面，上面から，水の流れを確認することができる。また，発電の状態を確認するための測定器（電圧計，電流計），負荷を使っての実験（高輝度LEDライト，電気二重層コンデンサ）ができるようになっている。また，電源にはＤＣ電源を活用し，感電や漏電などの事故防止も工夫されている。

Strategy for Future Research Activity

開発した装置を，知的財産の処理として，特許申請もしくは実用新案申請を行う。
それらが終了した段階で，学会発表，授業実践を行う予定である。
また，公表が可能になった段階で，学校の教員からの評価を受け，改善修正を行う予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

教材開発に外部機関の機材を利用できたため予定より，安価に研究が進められた。
教材に利用する材料・加工精度を吟味し，より精度・完成度の高いものを作るとともに，特許申請に必要な経費として利用したい。