高校理数探究科目における生徒が能動的に学ぶエネルギー学習の実験教材の開発研究

高中科学与数学探究科目学生主动学习的能量学习实验教材研发

• 批准号: 22K02583
• 负责人: 川村 康文
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K02583/
• 关键词: サボニウス型風車風力発電機; 色素増感太陽電池; 自転車発電; 理数探究科目; 能動的学び

高校理数探究科目における生徒が能動的に学ぶエネルギー学習の実験教材の開発研究においては，これまではＳＳＨ高校での授業実践をターゲットにしての研究を進めていたが，現在，理数探究科目を実施するすべての高等学校で活用できる教材の開発を考えて研究を進めている。そのため，高校生がみじかでに入手できる材料を用いての実験開発を行うことで，高校生が理数探究をすすめるうえで，直接的に直感的に，参考になるような教材の作成を行ってきた。また，３Ｄプリンターは，各高等学校に，今後とも導入が広がると考えられるので，３Ｄプリンターを活用したレベルの教材の開発も実施してきた，現在のところ，サボニウス型風車風力発電機においては，チップスターなどの商品のつつを利用するという方向性とそれらを３Ｄプリンターを用いて，くみ上げるという方向で，１つの教材モデルがすでに完成している。自転車発電機においては，自転車のタイヤサイズを選ばず利用可能な自転車発電機の開発を行っており，これも３Ｄプリンターを利用することで，強度を増強したり，振動をやわらげたりなどの調整に入っている。色素増感太陽電池では，インターネット通販などで，いっぱんに入手しやすい酸化チタン粉末に材料を変えて，太陽電池として動作するように目指している。以上を，ＳＳＨ高校ではない，いっぱんの高等学校に出前授業を行い，各高等学校，場合によっては，中学校や科学館において，授業実践を行い，最適化をはかっていきたい。

在开发学生可以在高中科学和数学探究科目中主动学习的能量学习实验教材的研究中，该研究迄今为止以SSH高中的课堂实践为目标，但目前正在实施科学和数学探究科目我们正在进行研究，旨在开发可在所有高中使用的教材。因此，通过使用高中生容易获得的材料进行实验，我们创建了可以直接、直观且有助于高中生推进科学和数学探索的教材。此外，考虑到未来3D打印机将继续被引入高中，我们一直在开发利用3D打印机的教材，目前已经完成了一种教材模型，使用的材料包括明星等产品。并使用 3D 打印机打印它们。关于自行车发电机，我们正在开发一种无论自行车轮胎尺寸如何都可以使用的自行车发电机，并且通过使用3D打印机，我们可以进行诸如增加强度和减少振动之类的调整。对于染料敏化太阳能电池，我们的目标是通过将材料改为氧化钛粉末，使其成为太阳能电池，氧化钛粉末可以通过在线购买轻松获得。我们希望在SSH高中以外的多所高中进行上述课程的教学，在各高中，有时甚至在初中和科学馆进行练习，并力求优化它们。