理科Web教材のための化学反応の視覚化と提供システムの研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680173
• Research Institution: Tokyo Gakugei University
• Principal Investigator: 寺谷 敞介 東京学芸大学, 教育学部, 教授 (60087533)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松原 静郎 国立教育研究所, 科学教育センター, 室長 (50132692) ; 生尾 光 東京学芸大学, 教育学部, 助手 (50159589)
• Keywords: 化学反応の可視化 / 量子化学計算 / CG / アニメーション / インタラクティブ / 発想支援 / Web教材 / 理科教材

Research Abstract

理科教育における情報化はますます重要度を増し,Web対応の電子化(デジタル化)した上質の教材への欲求が一層高まっている。電子化理科教材は,それらを活用するカリキュラムと評価システムとともにインターネット(Web)による教材提供システムを構築することで,その真価を発揮する。本プロジェクトでは,(1)発想支援型Web理科教材を開発し,(2)インターネットによる教材提供システムを作る。
1.身の回りにある物質を中心に理科教材として重要な化学反応を選定した。
2.選定した反応の反応経路を,経験的分子軌道法(MOPAC)や非経験的分子軌道法(Gaussian98)によって決定し、分子モデリングソフト(CAChe) によりCGにした。作成したCGを使用してインタラクティブなアニメーションソフトを制作した。特に,学習者の様々な発見を容易にするために,学習者自身の視点で自由に分子を三次元回転させる事ができるアニメーションを開発した。また,化学反応が「なぜ」起こるのかがわかるような分子軌道の表示を工夫した。
3.Webサーバー上に一部のアニメーションを試作し,Web化教材提供の準備をした。
4.学生に教材の使用をお願いし,教育効果や使い勝手を検討した。
5.中間報告として国際会議(第16回化学教育国際会議,ブタペストと環太平洋国際化学会議2000,ホノルル)に発表を行い,CD-ROM形式の教材を配布した。各国の研究者から有意義なコメントを頂いた。
6.上記の検討事項やコメントをもとに次年度は教材の改良とWeb化を行う。