2012 Fiscal Year Annual Research Report
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23700961
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| Research Institution | Hachinohe National College of Technology |
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Principal Investigator |
濱田 栄作 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (20413718)
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| Keywords | 科学教育 / エネルギー・粒子概念 |
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| Research Abstract |
現行の学習指導要領「理科」では，「エネルギー」「粒子」「生命」「地球」を科学の基本的概念の柱に据え，小・中・高を通じた内容の構造化を図っているが，これらの概念は独立するものではなく，相互に結びつく必要もある。本研究では，電磁気と原子・分子の分野について，視覚的に現象を確認でき，「エネルギー」概念と「粒子」概念を結びつけた学習が可能になる教材を開発した。
前年度は，荷電粒子（電子）を視覚的に観察するために，高真空度の観察チャンバー内で，電子発生（電子銃）とその運動を制御するシステムを開発した。今年度は，これらのシステムについて，生徒・学生が積極的に関与できるために，自作可能な部品を多く取り入れた。また，作業性を考慮し，大型の真空観察チャンバーを導入した。これにより，荷電粒子の電磁気的な振る舞いや，電極の印加電圧を調整することで，エネルギーに関する知識を習得できる教材となっている。さらに，本システムに，アインシュタインの光量子仮説の学習が可能となる教材として，光電子観察システムを追加した。光源には，紫外光（240 nm）を利用し，ターゲットには，荷電粒子の輸送とシステムを共有するため，メッシュ状のタングステンを採用した。光源の入射エネルギーとタングステンの仕事関数を考慮すると，光電子がターゲットから放出していると思われるが，光電子の観察に用いた蛍光板でのシンチレーション光が非常に微弱であったので，肉眼で観察することはできなかった。今後，マイクロチャンネルプレートの導入や，スピンサリスコープでの観察法を応用し，光電子の可視化に取り組む予定である。
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