2017 Fiscal Year Annual Research Report
Systematic Teaching Materials for Solbility and Chemical Reactions
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26350224
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
山田 洋一 宇都宮大学, 教育学部, 教授 (50143186)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南 伸昌 宇都宮大学, 教育学部, 教授 (80292572)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高大連携 / 科学実験 / 実験コンテンツ / マルチメディア化 / ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，合成及び天然高分子化合物の溶解に伴う物理変化を，本システムにより光学的に認識する高分子化合物の溶解認識教材，分解生成物の分子，無機及び有機塩類の本システムを活用した安全確実な分析手法体験（以上高校１年生用），及び目に見えない化学変化を追跡する簡易クロマトグラフィー手法体験（同２，３年生用）コンテンツ集を各種開発した。
続いて，有機溶媒中の吸収極大波数を各種化合物について，データを集め，主に溶媒分子の極性と溶質分子の極性（またはイオンの価数等）の関係に沿ってデータを解釈し，本システムの改良を行った。化学変化（化学反応）の追跡には，溶媒抽出と組み合わせたクロマトグラフィー（薄層クロマトグラフィー等の簡便なもの）や基本的な呈色反応を用いる手法と，水を溶媒として使用しない条件での化学反応（特に脱水縮合反応）から生じる水を検出する方法の最適化について，実験条件を詳細に検討した。さらに，金属結合の中で電子（自由電子）が移動する様子を，導体の電気抵抗の温度依存性から考える教材を作成した。
その上で，これまでに開発した理科・化学分野の実験コンテンツを全体として１つのシステム（科学実験講座用テーマ一覧表）に取りまとめるべく，調整を行った。さらに本学のe-Learningシステムを含めたコンピュータ支援による理科教育用システムとしての体系化を図った。さらに，栃木県総合教育センター及び協力学校と連携して，本システムの実践的な試運用を行い，実用化のめどを付けた。
以上を通して「溶解と化学変化の明確化システム教材化」の研究に幅広く取り組んできた結果、自然界の事象の中でも化学分野にかかる事象は抽象的な概念理解を必要とするものが多く、学習者の中に具体的なイメージを作るには視覚化された実験システムやマルチメディア（特に動画）の利用による工夫が有効であることが明確になった。
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