“ぷち発明”をいかした教材としての 燃料電池模型自動車 エネルギー環境教育研究 VOL.2 No.1 実践報告 川村康文（東京理科大学） 川村研究室 B4 1208002 青柳和宏 １．はじめに エネルギー環境教育の授業を行う場合に，実 験が高度で難しいという声が聞かれる． 理由の1つは，授業担当者が必ずしも理科実験 のエキスパートではない点が挙げられる． ⇨専門外の教師でも手軽にできるよう，実験教 材を整備する必要がある． より簡単に行える，児童・生徒に興味・関心を もって受け入れられる教材を準備する必要があ る。 児童・生徒がハンズ・オンで学べるように，安価 である必要がある。 2 １．はじめに 本研究では，誰でもが手軽に行える 実験としての燃料電池模型自動車の 提案および，それを教材として用い ての授業の実践例を提案する。 3 ２．“ぷち発明” 科学者や研究者が行う大発明とは異なり，日常 生活の中のたわいもないごく身近な発明をイ メージすればよい． 紹介された側もごく自然に受け入れることができ， また紹介された側が紹介者に発明を改良したも のを返したり，紹介された側の身近な知人達の あいだでブームを巻き起こしたりする傾向がある． ⇨実験教材として広まりやすい 4 ２．“ぷち発明” 理科：おもしろ実験として“ぷち発明”的なもの が教材として広がっている． エネルギー環境教育： そのような広まりは見られていない． 教材を探しても豊富でないのが実態． 5 ３．学習教材としての燃料電池のあり方 市販されている教材は高価 演示実験で終わる 児童・生徒に実感やリアリティをもって学ばれた か懸念される 6 http://www.rika.com/product/prod_detail1.php?catalog_no=B10-2074 7 http://www.rika.com/product/prod_detail1.php?catalog_no=S76-3180 8 ３．学習教材としての燃料電池のあり方 特に環境技術のようなものは，実際に手にとっ てその技術を評価することで，どのように改良が 発展するのかが見えてくる． 学習者にいきなり高度なハイテク技術を教えて 難しいと思わせるのではなく，プリミティブな燃 料電池から学習を始め，環境技術への興味・関 心を高めることが，将来の技術者養成につなが ると考える． 9 ４．燃料電池を学習教材として用いた授業 基本原理として，以下のことが実験で確認でき るように教材を準備する． 水を電気分解すると酸素と水素が発生する．逆に 酸素と水素が化合すると水が発生し，電気エネル ギーを取り出せる． 水の電気分解は電源器ではなく，手回し発電機を 工作させて，自分で作った手回し発電機で行う． 発電の確認は電子メロディーや発光ダイオードで 行うばかりでなく，電気エネルギーについて児童・ 生徒らが自らいろいろ創意・工夫をしながら学べる ように，模型自動車を動かすことを学習課題として 与える． 10 ４．燃料電池を学習教材として用いた授業 ①燃料電池の制作 論文に細かく書いてあるので省略 ・容器：フィルムケース ・電極：竹串をアルミ箔でくるんで蒸し焼きにして作った 竹炭（難しければ４Ｂなどの炭素を多く含んだ 鉛筆の芯） ・電解液：紅茶やコーヒーなどの身近なドリンク 11 12 よくわかる、おもしろ理科実験 p.26 13 ４．燃料電池を学習教材として用いた授業 ②発電確認実験 電子メロディー：燃料電池１個で鳴る 発光ダイオード：１個では光らない １個では小さな電力しか取り出せない →学習上のメリットがある 発光ダイオード：２個直列で光る モーター：直列では回らない→並列も 14 ４．燃料電池を学習教材として用いた授業 ③燃料電池模型自動車の制作 ・モーターを模型自動車に搭載する． ・車体の上に燃料電池を設置すると車重が重 くなり走行できなかったので，燃料電池は車 体の上には搭載しない． 15 16 ４．燃料電池を学習教材として用いた授業 ④燃料電池模型自動車を用いた授業 ・中学校や高校で実施 ・教員向けセミナーでも実施 ・２時間で終えることができた ・物理分野の学習は好まれていない傾向があ るが，この実験教材を用いてのエネルギー 学習は好評であった． 17 ５．結論 理科の実験分野で成功した“ぷち発明” の方法を用いれば，この分野での実験教 材の開発も難しくないと考える． このような教材を用いて，児童・生徒にエ ネルギー環境教育を指導して頂ける方が 増えることを期待する． 18 ６．論文から得た知見 ぷち発明→フィードバック→ブラッシュアップ 性能の低い教材→工夫 ７．将来行いたい授業 科学技術への興味を高める授業 生徒に考えさせる授業 19
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