実験系遠隔教育を可能とするコンパクトで扱いが容易な光学実験教材の開発

• 研究課題/領域番号: 21K02916
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分09080:科学教育関連
• 研究機関: 仙台高等専門学校
• 研究代表者: 馬場 一隆 仙台高等専門学校, 総合工学科, 教授 (10192709)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 光素子 / 光システム / 光計測 / 光学実験教材 / 遠隔授業 / 実験キット / 偏光 / 複屈折 / 実験・実習

研究開始時の研究の概要

本研究は，自宅等においても，中等・高等教育機関の実験室等で行われるのと同等の実験・実習教育を受講することができる遠隔教育に利用可能なブロック状光素子を用いた光学実験教材を開発することにある。ブロック状光素子は，光が透過する面を，すべて同一の大きさの正方形に統一し，原則的に光のビームがこの正方形断面の中心を通るようにすることで，各光学素子の配置や光軸の調整を容易にしている２センチ角程度の小型素子群よりなるコンパクトで高性能な光学教育教材である。

研究成果の概要

実験を伴う遠隔教育に対応可能な教材となるようブロック状光素子の改良を行った。ブロック状光素子は，受講者がその機能を直感的に理解でき，取扱いが容易で，小型・軽量，かつ安価に提供することができる新しい光学実験教材である。素子の表面保護のため，薄い樹脂板を用いた無偏光保護シートを開発した。また，素子の強靭性を高め，素子をマウントするベースへの固定法について改善を進めた。無偏光保護シートや新しい素子の固定法の有効性を光ピックアップの原理確認実験等の様々な実験において確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新型コロナウィルス感染症の拡大を契機として遠隔教育は広く普及したが，実験・実習系の科目は実施に困難が伴うのが現状である。理系の高等教育において，例えば電子・情報系の分野では，情報処理・電子回路・ディジタル技術などにおいては遠隔教育に対応させることができる実験・実習教材が存在している。しかし，光技術においては，広く利用されている市販の光学実験機器が高精度な調整が必要で，サイズが大きく重量もあるため，そのような実験教材は存在しなかった。本研究は，それに道を拓くものである。