化学教育に於ける問題点と Motivations について

奈良教育大学学術リポジトリNEAR

化学教育に於ける問題点と Motivations について

著者 池尾 和子

雑誌名 奈良教育大学教育研究所紀要

巻 6

ページ 35‑47

発行年 1970‑02‑27

URL http://hdl.handle.net/10105/6201

化学教育に於ける問題点とM〇七iVatiO鵬について

池  尾  和  子

i 化学教育に於ける問題点

 現代の化学教育が、物理化学の方向にゆくのけ、世界的傾向であり、また、化学と物理学の間に 境界線が引けたのは、30年以上も昔の話であれば，当然のことである。学校に於ける理科教育の中 の化学教育を考えるとき、学問としての化学の発達が日進月歩の歩みを続けている現代、学校教育 としての化学の内容と、現代化学の問には、日増しにその格差が大きくなっていることも見逃すこ とは出来ない。

 そこで教育内容としての化学をどう扱っていくか。勿論学校教育に於ける化学の内容は、一応料 理された内容であることは、論をまたないが、化学とは物理学のように一つの床系を打ち出すこと       〃も困難な学問であり、生徒の方からみれば（高校生の言葉） 化学とは前の授業時間に習。たこと

は次の時間にほとんど役に立たない一一やむを得ず暗君己ばかりさせられて、うんざりする4という ように、雑多な事柄を扱い、しかもそれ等を一つの理論で体系づけることもむつかしいしさらに、

一応料士型された内容の化学を現代化学への根底となるように指導するには、如何に指導すべきかが 一番大きな問題だともいえそうだ。

 小学校教育に始まる化学教育の⊥でまづ化学に於ける4基礎となる概念 と4現象的な概念 をどのように扱うぺきかについて考えてみると、化学とはこの二つの概念を結びつけるものである。

      ， 4       4

 〃      4

  基礎となる概念 とは、量子、P auユiの原理、電子、原子核、Ene r gy，エントロピー等 で、この概念はできるだけ早い時期に、本質をのみこませるよう努力すべきである。

 4       4

  現象的概念 とは、原子、分子、原子価、共鳴、元素の周期性、電子軌道、混成、平衡、活性 化、求電子、求核等で、 この概念は、4基礎となる概念4に比べて、ある程度の融通性をもたせ、

決して固定概念であると教えてはならない。

 この二つの概念の木質を正しく理解させるには二つの方法が考えられる。一つには、天下り式に 数学の公理のように教えこむ方法と、もう一つはモデルでもよいから、それをみせて、或は作らせ て筋道を立てて考えさせる方法の二つである。これを教育の場でどのように具体化させていくかが、

化学教育に課せられた問題の一つである。

 一フチ現象を扱う実験分野においても、現代物理学の発展に伴い、化学実験の器機化および技術革 新も目ざましく、化学教育に於て行われる実験理論や操作と現代化学の水準に於ける実験理論や操 作とではその尚の隔りが増々大きくなりつ㌧ある。そこで化学教育の場に於ける実験はあくまで古 典的な方法を踏襲し、しかも現代化学の水準に近い精度の実験値をイ等るには如何にすればよいか。

      一35・

 例えば（奈良教育大学教育研究所紀要 3号31頁1967） 天然有機物中のK．NaおよびMg の定量実験における一考察についての項に述べたように教科書中では天然物質中に含まれるNa−K についての定量分析では まづ 灰化させる事により含有されている大部分の有機物を除き、灰化 後K．Naの重量分析により定量を行うことになるが、最近では炎光分光分析によりK．Naの定量分 析を行う。炎光分光分析によるこれらの定量実験において1ま、衰化の操作も不要で天然物中に含ま れるK．N aをそのま㌧の状態で定量でき教科書中での実験のように灰化の過程でたとへ灰化温度を

400度以下と規定しても灰化時にK．Naの損失はまぬがれず、尚ルツポの性質、ルツボのうわ薬と の間のNa．Kの損得等、その分析値の精度は炎光分光分析と比較して考える必要がある。

 そこで古典的な理論と方法で実験をやる場合は最近の分析方法での実験をどう対応させるべきか、

またたとえばこの場合は炎光分光分析の理論についても附言し、その闇の関連も説明すぺきと考え る。常に最新の化学と化学教育との間には一本のパイプを通していくよう指導すべきである。

 もう一つ化学教育に於ける問題は、小学校、中学校、高校および大学における化学教育の関連が どのようになっているかである。理科教育全般をみわたして問題のあるのは化学と生物学である。

生物学の問題はさておき、化学においては、この小・中・高・大学の一貴教育の場において、小学 校と中学枝の関連は比較的スムープに行われている。一番問題のあるのが中学校と高校の間にある ある種の断絶の存在である。教科書について云々するのを控えるが、その教科書をこなし得るよう に一般の高校の先生方の再教育が必要であり、教科書をこなし得る先生の数が多くなれば多くなる 程この中学校と高校の間の断絶を少なくする事が出来ると考えられる。さらに高校の先生方が努力 し、中学校と高校の関連をスムーズにされても高校では化学教課の内容の量の問題でまだ幾多の問 題が残されることになる。またさらに大学入試の問題を現行のま㌧続行されれば高校までの化学は

       4      4

この文のはじめに化学を受ける側の高校生の言葉のように、 おもしろくない暗記 の科目となり 基礎的な概念や現象的な概念を導入する努力が、単に机上の空論になりかねない危険を含んでいる ので、大学教育以前の大学入試の方法にも一工夫されるべきだと考える。大学が国立、私立を間ば ずマンモス化しつつある時、小人数グループ指導が望ましい理科系の実験実習も将来どのように変 革されるべきか。またすでにマンモス化された現代の級（クラス）に小人数グループ指導と等しい効 果を挙げるための教官の人員、経費その他施設をどのように考えるべきカ㌔この理科系の実験実習 の問題は、大学問題の一つの問題でもあり、今後の課題として残される化学教育上の問題でもある。

またさらに高校と大学の間に於ける化学教育の問題は、小・中・高校のそれぞれの間の関係とは異

○た場面で数多く問題を含んでいて、ここではその一つ一つを論ずる紙面の余裕がないので割愛す

る。

 以上 現代の化学教育においては、六三三制による戦後の学校教育の変革後、四半世紀がすぎ、

やっとその間の問題がはつきりと明るみに出され、それに対してどう対処すればよいかを考えるべ き時期にさしかかつたと云わざるを得ない。 ☆低温灰化のためプラズママシン

      が開発された。（温度範囲：常温〜200〔C）

2 Motivati◎nについて

・教育のMO t i Va t i O nについて

 〃 生徒にその日その日の学課を教えるの も教育だが、しかし好奇心を起こさせることによ。

一36一

 て学ぶことを教えれば、教わOた子供は生涯学習をつづけてゆくだろう4        −C．P．B．一

 MOtiVatiOnとは、まさにこの好奇心を起こさせることによって、学習の意欲を長い闇保持 させる根源を作るものをさす。

・理科教育におけるMO t iva ti Onについて

 従来 理科教育においては、各授業時間の最初にその授業の導入と称して導入実験または導入の 話し合いがもたれる。この導入により授業の内容を生徒に自然に考えさせるようにしむけるのが目 的である。

 導入ないし導入実験では、結果を推測させ短い限られた時間の内に殆んど結論に近い結果を教え るか、または話し合いの場にその結果をもち出すのが常である。そこでこの導入実験ないし導入の 話し合いの場で現象だけをみせ、現象だけを話して聞かせその原因を説明しないで、各自考えてお く上うに解答を与えずにおけぱどんな事が引続いておこるだろうか？ 現象の説明は簡単に一つの 答でもって、その現象の原因を説明出来るものではない。その現象を説明するにも最初に記した基 礎的概念と現象的概念をどう結びつけて考えさせるかが問題である。

 岡崎の理科教育工学（本誌49頁〜56貫）の中の  Mo ti va ti on の項に 4児童、生 徒は、上手に仕組まれた実験からそれに興味を持たせ疑問を起させ、解決したいという欲求を刺激

することができる旦これをわれわれはMO t iVa ti Onという。導入実験といってもよ1いが、興味 をもたせることに特に意を注ぐ点で区別する。一般に予想に反する実験、常識を崩壊させる実験が よく、時にはNegative の結果でもよいがマチックではない。マチックには、ごまかし技術が        必要であるが、理科にはごまかしがない τ々 と述べてい瓦   〃

 ところで化学には日常生活経験から導かれる常識や予想に反する現象を呈する場、即ちr驚き」

の場面を作ることが物理に比べて少なくむつかしい。興味や感心と同様にこのような生徒の内発的 動機つきを化学の体系中での教育面で、つねに用意することは不可能なことだろうか？

 小学校、中学校では、従来の授業でもこうした操作を利用して生徒の知的興味を昂める学習法が 実際に試みられているが、高校の段階でもこの方法で授業に対する生徒の興味を喚起してゆく方法 はないものだろうか？

 高校の化学の授業を万々参観してみて感じたことは、生徒が退屈していて、どうもその「退屈」

が定常的な状態となつていること、よくもこんな退屈なおもしろくない授業をおとなしくがまんし て聞いているものだと言うことだった。一方これは生徒として大変な忍耐が必要だと同情する気に さえなった。（化学のきらいな高校生の多いのもこのへんに原因があるかもしれない） 大学受験 に罪があるのかもしれないが、化学を学習する生徒に、たとえひとかけらの好奇心なり創造への意 慾を起こさせる瞬間を少なくとも一回の授業に一場面でも設定できないものかと考えさせられた。

即ちMO t i va t i Onの必要を実感させられた。

 一見何の関係もないと思われる二つの事柄を観点をかえて、一つの考え方に体系づけ得た量子力 学という画期的な体系をこれからの化学教育にもちこんで化学を体系化させることが重要である自  一見何の関係もないと思われる二つ以上の事柄は、まだまだ他にも存在する可能性はある筈であ

る。この発想法をあらゆる現象にあてはめ観点を変えて、いろいろの事象を一つの体系として把握 一37一

するよう努力してゆかねばならたい。

 振り返って、原子（了・トム：これ以上わげられないものの意）という言葉は、物主聖学者も化学者 も昔』こり使。ていたが、三、四〇年前まではそれぞれの分野で言葉の内容は全く異なったものであ った。物理学者は主に光学的実験（ヌベクトル）の結果の説明に都合のよい原子模型を考えていた し、化学者は化合力（原子価）の説明に都合の』こい原子模型を考えていた。しかし、波（波動性）

と、粒子（粒子性）という これら二つのことを結びつけた竃子力学が、1920年代に誕生したお かげで、それまで全く縁のない上うに思われていたこれらの二つの考え方を融合する新しい言葉が みいだされ、そして物理学と化学はもはや別々の分野ではなく揮然一体となった自然科学とみなさ れるようになった。このように、原子は基礎的な概念としてでは次く現象的な概念として把握され るに至った。科学の理論はこのように時代と共に変遷してゆくものである。即ち科学の理論は、そ れまでの人間の経験を普遍妥当的に系統づけたものに過ぎないから新しい唯美が見出されたときは いつで毛素直に反省し改正されなければならない。

 自然現象を眺めていると、すぺてのものは時間と共に変わってしまうので、万物流車云という考え 方もあり、一方ものの変化は、うわべだけのことでその背後には不変の大体があるという考え方も

古代キリヤより存在した。自然科学での原子論はこの」こうな考え万が元になつて生まれたと云える。

      4      4

このように以前は基礎的な概念として扱われてきた  原子  も現代では現象的概念として扱わ れ、自然科学に於ける言葉の内容も日々に変化する可能性がある。

      〃

 そこで化学教育において、現代最も基本的な考え方である  あらゆる物質は粒子より出来てい

 〃

さしく書き直すと次のようになる。

 i すべての物質は、顕微鏡でも見え次い非常に小さい粒子が集まってできている。

 1i物質をかたちづくっている、これらの粒子は絶えず不規則な運動を続けている。

 m 牧質をかたちづくっている、これらの粒子の不規則な運動は、温度をあげるとますます激し    くな1む。

 ここでは分一了二、原子という 言葉は使わない。しかし分子運動論の根底にある考え方は子供に充分 に理解出来るような形で、上聖科教育の中で出来るだけ早期に取り入れることが望ましいから、まず 小・中・高校および大学を区別してこのテー一マのMQ t iva t iOnを簡単に図示説明する。

       4       4

 MOtivatiOn （A）  あらゆる物質は粒子より出来ている

一38一

Moti吻tユ。口ぴ）

小学校の部

｛ω ω1 ）

ω      1い

＼    姶払 十 キ

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ol     ②

創のビーカーの水は一週間でなくなった。

同サラソラ，ブで被rたビー力一の水はそのまム  一週間たってもそのまiだった。

1ω       い

日十〇

創のメスシリンダーでユOOo．o。の水を計量し

㈲のメスシリンダーでもユ。oo．o，の永を計量し lolのメスレリソグーへ紅〕㈹の水を移す

）

』〕のメチシリンターでユOOC．O．の水を計量し lblのノメシリソグーでユOOo．o．の塩議を計量し lo〕のメメシリyグーへb〕の水1b〕⑦塩酸を移す

スτ ．ソI4tω

川釣蜘f洲稚

十∫

｛τら㌧1例⑦

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中学校の部

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■．，■』一二●t略

工一テルをしめした 脱脂綿がつめてある 部分を手で温めると

図の」1うに噴水がみ られる

寸刊リ川純＆

旨。L灯σみ

i4、

試験管の底にナフタリンの1片を入れ 80叩以下の激二回のように入れると 試験管の上部にナフタリンの結品が 析出してくるようにみえる。

い

        虹

  小学校の部

㌻1二二二ニ∴十側 ^キ

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（ω ｛い

ドライアイス（白い固体）をシャーレに入れると 図のように白い篶をだしてやがてなくなる。

圃十麗一

宗 トI，7王．

o

汁一ト岬工

俸］お米1工を計量し

lb〕トーロク豆ユ上を計量し

lolのシリンダーに組1のお米と

 lb〕のトーロク豆を移す。

高校の部

ω    ω

1い、・

｝い

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laj 試験管に入れて招いた  工一チルは間もなくなく  なってしまう。

lb1 幻燈識のライ｝の前に  偏光散を入れ  その前に㈲のように工一  テルの入った試験管を傾  けると工一テルの蒸気の  拡散している状態がヌク  リーy上でわかる。

ス杯 什一I

｝∴臥榊

ビーカーの水の中へ一滴赤インキをおとすと 透明だrた水が赤い水になる。

㊧ 車分子膜の実験

饒工一テルは燃えやすいので  注意

干K繭1・柳、与卜％袷μほ鮒

   8；H。

凸

一

I ㌧酌、

切っておくと図のように防虫剤

が凹んでゆく。

壕舳ρ口

○ 中学校の部の   θに同じ

  この場合、規定度溶液を作る場合の塩基蒙の溶液を調製する時の  注意事項を連想さ廿ること。

．ユ滝

 ・昆清

オレイ1ノ酸のアルコール溶液ユ滝を落したとき オレイン殻のアルコール溶液昆滴を落したとき

◎

  の面．積（滑石を押ヨしのけた面）は

 ■ ●

    ユ

0  分子モデルの製作

  水とアルコールを混合した膿起る体積収縮についてモデルを製作しその現象を思考させる。

I ム

〜

大学の部

（D Tbe Pooke1畠PoiDtの実験

高校の部⑮の単分子模の実験と同じ器具を使用し 試料とし一では、炭素数ユ6−26までの高級脂肪菱（下記）

C帖

C．π

C．。H。．CoOH P肌1州ticα・1−

C肥晦CCOH 伽γ3州CωJ

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         1       1

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  c。ら Cユ5H。 CCOH C・Yot1・

を使用し、それぞれの1皿。1eou！eの占める両種を測定する。

し（。id

■qバ銭までの醐脂鵬各1皿舳・1・の占める鰍は

等しい。 （約呂ユ〃皿ω・。・ユ・）

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序、在固⑦よラ1・昌等分・昌箏分

目綿敏い・けポ水の1例。・．

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化学においては Motiv日tioI］としては

現象のみたらずこのような計算や考え方も Motivati0Dとして扱う。

数式を数学として扱わずその式の意味と、教のオーダーをしらしめる。

MOtiΨ目tiOηにこのような計算を時としては必要となる。

Moいvat1on畠㈲

ゴム板を仲はすとゴム板少しあつくなり縮むとつめたくなる。

仰山可 一縮 c・ 一一一

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   〃・一1レア1いrレセ11周 引f乙、そ：用く、

＾ンカチをピンセットではさみ ノタノLル中につけその後火を ト

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温度計の球部より上部を水でぬらした ろ紙でまいてH〔旭の気体を図のように

通ずると温度計の目盛が上男・する。

気体の種類を変えて実験してみせる。

まもえないで残る。

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電流を通じるとおもりがさがる。

（針金が電流の熱連動のためのぴる）

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・水一糟の中にうすい寒天溶液を入れて固めてある。

・糸にH㏄炉た舳。Hザ合ませて中央線上の寒天  の上にのせ、AB両端に電圧電流をかけると着色部

     日㏄の場合 赤色を生ずる      叱OHの場合 青色を呈する

※寒天溶液中には電解質として食塩、指示薬として  チモールブルーを含む

 附記 θ ㊧の電流実験のとき、電流が線の中を走。ていても目にみえないことを体験させる。

 電流が仕事をした結果のみが1手。きりわかることも確認させる昌この時、歴史的な電流の話をき  かせるとよい。一明治時代に始めて民家に電燈がついた時。盗電事件が起りた。盗電された人が、

裁判所に訴えたが電流のように目にみえないものをと。ても一その当時の刑法刑法235条では  罰則がなかった。そこで、その後（刑法245条）他の人の所有する物品一（電気を含む）を盗んだ  ものは罰せられると刑法が改正された等。

 MO tiva tiOn（c） 小学校高等学年対象と1して 4海の砂と川の砂の相違4 について（夏 休みのあと2時間にわたって展開させる）

 夏休みの休みあけの小学校で、夏休み中海や川へい。・た子供が、各地の砂を採集してきたものを 教卓にあつめ、これからこ㌧に集。た海や川の砂の研究をはじめたいが、今日は先づ、みなの採集

した砂をソヤーレ（同じ大きさ）に夫々ほど同量づつ入れる。

．①木潮11の砂②白浜の海岸の砂⑤若狭高浜の砂・④九十九里浜の砂⑥南部の砂と集。たと する。（川の砂も2種以上集まる方が理想だがその点にはふれずにおく）

 子供に、この砂をよく観察しなさいといってもなかなか観察してくれないので、巾1．3伽位のセ ロテープ40c励位のものをI組（実験グルーブとして）毎に5片渡し、各砂の上に接着部分をのせ そのセロテープに接着する砂のみをグループ毎に教卓より各自の机にもち帰らせ観察させる。具か らの小さい完全たもの、または破片が海の砂にまじっている箏はセロテープの上でも観繁出来る。

砂の色は、それぞれ違。ていて砂の角がとがつて〜・るか丸いかなど、粒の大きさの違いも自然にわ かる。ルーへも使用させスケッチさせる。

MO t iva t i On （C）の実験図表

・砂の観察 ㊧ 粒度、かたさ、色

㊥1灘麟

     近太近日近太関大近

    ①畿   ②平畿   ③本畿   ④平東   ⑤平畿

       H・

  勧

       き

       ，  ．     ■  ■  ■  ■  

       磁石        磁

      磁石       磁石

               ㊨

      ㊨

       ㊨       ⑳

       H・

       o

 ；r     l      −      l       1   1  ■

 砂 抄砂 砂砂 砂砂 砂砂 砂

 鉄     鉄     鉄     鉄     鉄

甲⑳ ̀駿叫鶴柵麟⑳姦祉11⑳壷酸 琶裟標裟11著裟鱈＝購票窪裟票

い    なん い     泡 い    でうく い     出 い     出

液いと液が液る二の液 る液 る

     泡    で    よと

⑰の位置づけを知らせる1雛灘係ラる項麗箆隷に関讐ある項

一45一

 次に、5つのシャーレに同・量の塩酸氷溶液を加えしはらく観察させる。一子供は教卓の廻りに 集めて。表の中の図のように，泡の看るも⑳でないものさ；まざまの様子を観嚢させる。しばらくだ まってみさせておくと塩酸の色が黄勧ζ変化していく。M〇七i Va t i Onとしてはこの段階で生徒 に考えさせる。液が黄色に変化しため淡おが色たら今日一応これで夏休みの研究の第一歩をふみ出

したことになるから、今実際みたこどから当今して泡がでたかの違いのあるのは何故か。どうして 液が黄色になったかを次の日までに考えさせる為ξれでうち切る。

 小学校に於けるMO tiva ti Onの取扱いぼ中・禽・大学と少し異なって適当な時期に結果を推 測させるよう指導すべきである。

 そこで翌日、前日の続きとして表の釦き擦侮を指導する。まずおのおのの砂あ中に棒磁石を入れ 磁石に附着するものを採集させ、各自のセ優テ出タに附着した部分にも磁石に附着する部分がある かどうか確めさせる。磁石に附着する部分が硬い右め粒で色は比較的濃い色を呈することも観察さ せる。（セロテープに砂全体を附着させ観嚢記録させると同様、磁石に附着した石をも記録（7ケ

ッチ）させる）

 5つの砂を子供の各グループに実験させるため砂を5種類をシャーレに入れ各自の机にもち帰ら せ、その砂の中より磁石に附着する部分（以下砂鉄とよぶことにする）を取り出させる。充分に砂 鉄が除かれたら、砂鉄は試験管に残りの砂はシャーレに入れ、両方に塩酸を加えさせる。砂鉄に塩 酸を加え、試験管を軽く振らせて放置しておくと液の色がだんだん黄色に変。てゆく目一方残りの 砂の部分に塩酸を加えると、5つの砂それぞれ泡の出方の差はあるが、海の砂の泡は活発で川の砂 でもわずかに泡がみとめられる。

 この段階で砂鉄が塩酸にとけて黄色く液の色の変化をみつけたことより前日の液の色の黄色の原 因は、子供に類推は出来るようになる。たビ砂の部分に泡が沢山出ることはまだ不思議なことに違

いない。

 そこで海の砂の中に肉眼で貝がらとわかるものを数人の子供に教卓の上の砂より集めさせ子供を 教卓の廻りに集める自貝がらは砂（岩石の粒）と比べて色は総体に白い旦試験管に貝がらを入れ、

塩酸を加えて子供に観察させる。泡はみるみるふくれ上。て白い泡のようにみえる。この泡が前日 の砂全体に塩酸を加えたときのものと同一であることは殆んどの子供が気づく筈である。そこで、

この泡は何物なのか、という問題を引きつどき問題としてとらえさせる。上皿天秤の上でシャーレ に貝がらをのせ、塩酸を最初入れた段階で分銅でバランスをとり泡が出つくすまで実験は上皿天秤 の上で続行させる。授業の終り頃、この結果を注意させ分銅をのせた方が下ってンヤーレの方がわ づかに浮き上。ていることを知らせる。出ていつた気体の目方がこの浮るくなった目方分だ等しい こと。気体に重さのあること（気体は軽いと思。ていて、目方があるという実感がない）をわから

せる口

 又、試験管に貝がらを入れ塩酸を加えたときの試験管の口にマッチの火を近づけると消えるし、

又、水でぬらしたリトマス試験紙は赤変する。

 以上ω実験観察より、川の砂と海の砂は共に砂鉄を含んでいることは同じで、ちがつた点は海辺 の砂は貝がらの粉末粒字状のものが多く含まれていて．川砂には貝がらの粒子は含まれていないこ

とカ三わかった。

一46一

 このMO tiVa ti Onとしては、最初の時間は砂に塩酸を加え泡が出て液が黄色くなった段階で 終り、時間の余りは海辺や川のことの生徒の話し合いで時間をうめ、疑問をもたせたま㌧帰らせる。

 次の日（又は次回の授業時間）にその疑問を徐々に解く方向に導き、こ』で大切なことは．物理 学的、化学的、生物学的および地学的な実験操作が、一つの研究のため無理なく取り扱われる点に 注意されたい。

 以上 理科教育におけるM〇七i Va t i Onの一部分につき述べたが、今後、小・中・高および大 学における化学教課全般にわたり、児童、生徒、学生の興味や創造への意慾をそそるようなMO t i

Va tiOnを設定したいと考えている。MO tiVat iOnのデモンストレーションとのこの映画お よびスライドも目下企画中であり、テレビ放送における王理科実験のように限られた時間内に結論を 出す必要にせまられない、結論をむしろ出さない映画、スライドをと計画している。今回は化学教 育に関するMOtiVatiOnに対する考え方、導入を如何にすればよいか口更に現代化学と化学教 育内容の対応をどう扱うか等についてその一端を記した。

一47一