思考力を養う学生実験の開発

一般的に授業で行う学生実験は，実験方法が詳しく示されている．安全面の上では好ましいが，詳しい実験手順を示すと，何も理解していなくても実験そのものはできてしまうという問題点がある．そこで，考える力を育むために我々は数年前から学生実験の半分を「実験方法を示さず，学生自身が考えた方法で実験を行う」形にしている．この取組により、積極的に，主体的に実験を行う姿勢が身に付き，成果が得られている．本事業では，このようなスタイルで行う実験の新しいテーマを開発した．
具体的には，「金属陽イオンの分離分析」を取り上げ，第I属から第IV属の分離分析の方法のみを記載したプリントを配布し，「配布した一般的な分離分析の手法で本当に金属陽イオンの定性分析が正しく行われるのかどうか実験をして確認せよ」という課題に４回分の実験で取り組んでもらった．４人グループで行い，あらかじめ，課題を解決するための小さなテーマをいくつか立て，そのための実験方法を考えてくるのである．この取組により能動的に実験を行う姿勢が身に付き，成果が見られた¹⁾．

「金属陽イオンの分離分析」はこのような取組の課題として非常に好ましいが，環境上の理由から金属イオンの使用に制限がかかり，いくつかの金属イオンが使用できなくなってしまった．そのため，題材として多少面白みに欠ける課題となってしまった．

そこで，この課題に代わる「学生の思考力を養う実験」を開発し，実験科目の教育効果を上げることを目的として本プロジェクトを立ち上げた．

　ショ糖を加水分解すると，グルコースとフルクトースの等量混合物が得られる．これらの糖は旋光度が異なるため，旋光度の時間変化を測定することにより，糖の加水分解の速度について学習することができる．また，旋光度は溶液の濃度と観測管の長さに反比例することが知られている．今回の実験開発では，二つの課題を設定することにした．一つ目は，旋光度と溶液の濃度および観測管の長さの関係式が本当に正しいのかを証明する実験を考えさせ，実際に実験することにより証明する課題である．この課題に取り組むことにより，与えられた式が正しいのかどうか，実験を通して自分で考えることにより理解することができる．二つ目は，ショ糖を加水分解させて旋光度の時間変化を測定し，加水分解速度について理解するものである．これらの実験をどのような条件で行うのかは学生自身が決めるわけであるが，どの程度，こちらが準備をすればよいか，どのような器具，装置を用いて実験するのが学生実験として適切かを検討した．その結果，今回，旋光度について実験を通して理解し，糖の加水分解を旋光度の測定により学習するテーマを「思考力を養う学生実験」として適用し得ることがわかった．
　今後，検討を重ね，このテーマを実際の授業へ導入できるように準備したい．また，新しいテーマについても検討していきたい．

【参考文献】

１）“思考力を養う化学実験の提案”，久保田 真理，初年次教育学会第5回大会，1B-2，文京学院大学，2012年9月