Development of science teaching materials for energy and environmental education

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26350190
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 中田 隆二 福井大学, 学術研究院教育・人文社会系部門, 教授 (80143931)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 電池 / 電気化学 / 酸化銅 / 放射線 / 理科教育

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、エネルギー環境問題を，学校教育現場において，理科教育の立場からわかりやすく，興味・関心を高めるよう教えるために有用な教材を開発し，実践を通じてその有用性を検討することである。三年間の研究においては，具体的取組として，中学校理科の「化学変化とイオン」で扱う“電池”と「科学技術と人間」で扱う“放射線”を対象とした，実験教材・内容の開発を進めてきた。以下，事業期間における研究成果を，最終年度を中心に記す。
電池に関しては，マンガン酸化物を復極材とする市販乾電池を参考に，酸化銅を使った電池を取り上げ，その際，酸化銅の復極剤としての働きを理解するため，酸化銅の電気化学的挙動について検討した。その結果を基に，銅板(粉末)の加熱酸化によって調製された酸化銅(Ⅰ,Ⅱ)における，銅の酸化状態の分別定量法についても検討し，やや複雑な操作を伴うものの，方法として確立した。また，亜鉛板と得られた酸化銅を用いて作製された電池の基礎的特性について調べた。
放射線に関しては，遮蔽板による放射線強度の減衰挙動の観測，そして放射線の存在を肉眼で観察するための「霧箱」の製作など，従来から報告されている事例について検討し，その利点や課題を調べた。次に，放射線の代わりに，同じ電磁波としてよりエネルギーの弱い紫外線を対象として，放射線の検出やその減衰挙動の観測法に対応する，類似の実験方法等の開発を検討した。線源の代用物として紫外線ランプを，モニターとしては紫外線強度計を，遮蔽版としては色セロハンや色ガラスを用いた。また，紫外線の検出法との一つとして，そのエネルギーの大きさをより実感しやすくする例として，いくつかの化学反応による検出法も検討した。
今回の研究において，新たな教材の開発について種々知見を得たが，その授業等での実践的応用については，まだ，実用的には不十分であり，さらなる検討を進めたい。