研究分野:無機物理化学

芝原 寛泰(名誉教授)
研究テーマ:マイクロスケール実験
  • 対象:「マイクロスケール実験」小~高
  • 研究内容
  • マイクロスケール実験は “環境にやさしい化学”と呼ばれグリーンケミストリーの考えを反映した画期的な実験方法です。1980年代、環境問題に対する意識の高まりの中、アメリカの大学でスケールを小さくする実験方法の研究が始まりました。これがマイクロスケール実験の始まりです。
    実験のスケールを小さくすることにより、実験廃液等が大幅に削減できます。アメリカや中国をはじめとした海外の国々では、マイクロスケール実験が初等教育から高等教育にまで幅広く導入され、高い教育効果を上げています。日本においてもマイクロスケール実験は、学習指導要領解説でも推奨され、学校現場で着実に普及しています。また、最近は実験時間の短縮と個別実験の実現等により、「考える力の育成」に役立つ理科実験法として、多くの実践例が報告されています。
  • 参考:芝原・佐藤 共著「マイクロスケール実験 ー 環境にやさしい理科実験」(オーム社)
    芝原・佐藤・内山 編著「研究授業のための学習指導案のつくり方-中学校理科編-」(オーム社)
従来の実験方法との違い
  • マイクロスケール実験の特徴は、実験のスケールを従来よりもはるかに小さくした点にあります。また、使用する実験 器具にも特徴があります。中でも、セルプレートは透明度が高く、化学反応が非常に観察しやすいため、マイクロスケール 実験ではよく使われます。またガラス製品からプラスチック製品への移行は、購入や維持にかかる経費の削減だけでな く、破損した場合の危険が少なく、より安全な実験環境を作り出すことにもつながります。
試験管からセルプレートへ

    少量の試薬で実験が可能多くのサンプルや結果を同時に比較・観察できる
マイクロスケール実験の特徴
 1)試薬代と廃液量を大幅に少なくできる(従来の10分の1以下)。
 2)生徒・児童の1~2人による個別実験が可能で、責任感と集中力を養う上で教育的効果が大きい。
 3)実験時間の短縮が可能、実験の準備、後片づけも簡単で、教師側の負担が少ない。
 4)授業時間内に実験と話し合い、討論等をとおして、「考えさせる授業」を実現する。

     
実験例
(小・中・高校の理科授業にマイクロスケール実験を導入し、実践的研究を行っています。)
    【実験テーマ例】
    もののとけ方
    だ液のはたらき
    水溶液の性質

    塩化銅水溶液・水の電気分解
    電気分解型燃料電池
    イオンの移動
    中和熱の測定
    気体の発生と性質

    ダニエル電池・鉛蓄電池・燃料電池
    金属イオンの沈殿反応
    混合物の分離
    化学反応の速さ(時計反応など)
    化学平衡
    中和滴定・酸化還元滴定
    繊維の合成 等
低コストで再利用可能な実験器具
    生徒・児童の個人実験を可能にするため、低コストで再利用ができる実験器具を用います。有機溶媒を用いる、あるい は加熱処理する場合を除き、検査用に市販されているプラスチック製のセルプレートや、分光セル等を利用します。その 他、必要に応じてポリスポイト、注射器、投薬ビン、点眼ビン、小型の試験管等を用います。アメリカのマイクロスケール 実験のテキストには多くの実験器具が紹介されています。
今までの、マイクロスケール実験の導入例
    マイクロスケール実験の普及のため、小学校、中学校、高等学校、大学の授業において実践しています。また、理科教 員の研修会においても、マイクロスケール実験の体験講座を行っています。詳しくはHPをご覧ください。マイクロスケール実験の導入を計画される場合、今までの多くの「出前実験」の経験を生かし、必要な実験器具、配布 資料等の準備についてもアドバイスをいたします。学校現場に出向いて体験授業のお手伝いもいたします。ご連絡をおまちしています。
マイクロスケール実験の実践を行った主な学校・研修所等
    京都府立桃山高校、宮津高校、洛北高校、嵯峨野高校、山城高校、京都市立塔南高校
    福知山市立桃映中学校、三和中学校、精華小学校、中六人部小学校、
    京都市立稲荷小学校、大津市立北大路中学校、私立京都女子中学校、華頂女子中学校
    京都教育大学附属桃山中学校、京都中学校、附属高校、京都府総合教育センター
    島根県教育センター、岡山県総合教育センター など
京都マイクロスケール実験研究会のML(メーリングリスト)に参加しませんか?
    マイクロスケール実験に興味・関心のある方なら誰でも入会できます。氏名(ふりがな)、所属、添付ファイルの送受信 可能なメールアドレスを h-shiba@helen.ocn.ne.jp までお送りください。会費等の負担はありません。