| 研究課題/領域番号 |
19K03152
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
中釜 達朗 日本大学, 生産工学部, 教授 (50244421)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 科学教育 / 実験システム / クロマトグラフィー / 抽出 / 化学反応 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，化学教育における実現象の観察と理論学修を直結し，より深い学びを実現するために，教室内で多様な化学現象を発現できるマルチ実験システムを構築し，仮説実験授業的要素を取り入れたアクティブラーニングを試行することを目的とする。該当年度は単機能ユニットパッケージの開発と実験システムの構築と実証，および実験システムを用いたアクティブラーニングの試行と検証を目的としている。
該当年度はコロナ禍のため，前期はほとんど研究を進めることができなかったが，後期においてマルチ実験システムの１つである分離挙動を可視化できる高速液体クロマトグラフィー（HPLC）システムの制作を行なった。また，本システムを教室で実演するための準備として，比較的安全なプロピレンカーボネート（PC）を移動相に添加した移動相を用いたHPLC分離挙動を検討した。分離対象物質としてキサンチン系薬剤とその類縁物質を使用したところ，分離挙動の異なる３種類の分離部（カラム）いずれにおいても，汎用されている医薬品外劇物であるアセトニトリルの代替物質としてPCが使用できることを示唆した。さらに，今後，溶質のカラム内での物質移動や保持挙動をイメージさせる教材として，ボードゲーム様のシミュレーションシートを考案し，関連科目のオンライン演習内で実践，使用した。授業アンケート結果から，本教材がカラム内の溶質移動をイメージさせるのに効果的であることを示唆した。本年度，検討した移動相と考案した教材は，いずれもマルチ実験システムを用いた教育実践に向けて有益なものとなり得る。なお，教材の実践結果については専門誌「工学教育」に投稿中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
該当年度はコロナ禍における緊急事態宣言などの影響により，研究者および学生の大学構内への入構が制限されたために前半期はほとんど研究を遂行することができなかった。また，後半期でも購入したユニット部品が正常に作動せず，対面でのメーカーサポートを受けられなかったために実験システム構築に支障をきたしている。また，該当年度は授業での実践も想定していたが，実践の場である対面授業が実施できなかったため，急遽，本研究に関連し，かつオンライン授業に対応できる代替教材を考案，試作して実践している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は本研究に関わる大学院生を増員し，３つのシステムの構築を並行して遂行する。また，今後，本研究の教育実践の場が対面で実施できないことを想定して，オンライン授業にも適用できるような実践方法を検討する。例えば，演示実験をzoomなどのオンライン会議システムを利用して配信し，履修生が実験を疑似体験できるような授業方法を検討する。該当年度に開発したカラム内における溶質移動のシミュレーション教材を使用した事前学修を併用して，より効果的な授業実践を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該年度はコロナ禍による研究遂行の停滞のため，若干の残額が発生した。次年度は当該年度より研究が遂行できることが予想されるため，実験に要する試薬や部品購入費に充当して使用する。
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