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こんにちは,とある化学教師こと,宮元です。いつもと違った出だしですが,今回は「理科教育アドベントカレンダー」に参加させていただいているので,はじめましての方こんにちは,という感じです。12/25まで毎日理科関係のブログが更新されるという面白い企画です。ぜひご覧くださいね。私はこういったものです(html名刺です。)とはいえ,急遽書くことにした話題なので乱筆となっています,ご了承を…学術的な話は専門家の方にお譲りして,ちょっと軽いお話をいたします。というわけで,今回は「化学」から少し離れて「科学…サイエンス」の視点で見ていきます。紹介するのはいつもこのブログで掲載している「サイエンスブレイク」です。「理科通信を発行したらどうなるのか?」「意味があるのか?」「そもそもどんな理科通信を出すのか?」「ためになるのか?」みたいな話をつれづれに書いてみたいと思います。サイエンスブレイクとは何か?これです。いわゆる理科通信です。以前,南日本新聞さんにも取り上げていただきましたが,生徒の疑問に科学的に答えるというのがコンセプトです。たとえばひとつ紹介すると,こちらの記事でも掲載しているものです。そのほかの記事もありますので,ご覧くださいね。(以降の文章を読むなら,いくつかサイエンスブレイクを読んでおいてもらえるとわかりやすいと思います。)【サイエンスブレイク一覧】だからなんだよ,という話ですが,こういった理科通信を毎週~隔週発行してはや7年目,200号あたりまできております。ああ,読むのをやめる方がいそうですよね。でもいいです。何のために出すのか?正直なところ,現在の勤務校では「理科」はあまり重視されません。以前の勤務校では化学の教員として地方公立大から難関大まで入試に向けた対策をがっつりやっていて,生徒のモチベーションも高かったです。ところが現在の勤務校は専門校。大学受験は必要なく,いわゆる5教科よりも専門科目や各種検定の資格取得が重視されます。理科教員も私だけ,一人で専門外の生物や科学と人間生活も授業する状態です。加えて,なかなか義務教育段階で「授業」を50分座席に座って受けるという形式に慣れてきていない生徒もみられ,授業のスタイルを見直す必要に迫られました。ここで簡単な考え方として,授業を細かく区切るという方法があります。(また後日詳細は掲載するかもしれません。)10分(小テスト)+15分(講義)+5分(ブレイクタイム)+15分(講義)+5分(まとめ)集中力が保つ15分くらいを限界に,活動を切り替えていきます。これで,ちゃんと席について学習するという基本的学習習慣を少しずつ身に着けることもできます。で,間の5分,休憩=ブレイクタイムに雑談をしてもいいですが,つまらないので,やはり,理科に興味・関心を持ってもらいたいという点から始めたのが理科通信=サイエンスブレイクです。「質問BOX」を用意していて,そこに入る質問に答える形式でやっています。くだらなーい質問にも答えるのが,ミソです。科学的な考え方「実証性・再現性・客観性」を入れて生徒の疑問を解決します!と言いたいところですが,もっと根本的な部分「論理的」という部分を重視しています。疑問に対して,○○とは××なので,××を解決するには△△である。みたいな,根拠を明確にして,論理的にやや面白く疑問を解決していくわけです。結論から言えば,ためになっています。①いろいろなことに疑問を持つようになった。②疑問に対して自分で調べるようになった。③理科に興味を持つようになった。①について,学習意欲が低い生徒は世の中の何事にも大して疑問を持たず暮らしている場合も多いです。疑問を持つようになると,知識が増える楽しみを知る生徒も増えてきます。また,あまり「文章」を読む経験がない,教科書に拒否反応を覚える生徒も,うまくいけば手に取ってくれます。②については,簡易的な「自由研究」を課題として定期的に設定しています。自分で疑問に思ったことをレポート形式で調べてまとめるものですが,理科通信を参考に,「結構自由に調べて,論理的に解決していいんだ」という視点で文章にまとめる力がついてきます。(この辺も後日別記事にすると思います)③については,まったく理科に興味を持っていなかった生徒も,だれか同じ学校の生徒のくだらない質問をきっかけに,理科ってもしかしたら楽しいかも?と考えてくれているようです。主体的・対話的で深い学び,というのが叫ばれています。「疑問」をフックに,主体性を引き出し,教員との対話,友人との対話,自己との対話を深め,読んだり表現したりする言語活動につながります。そして,疑問についてより深く自分自身で(最初はネットでもなんでもいいんです)調べて深い学びへと入っていく,きっかけづくりとしての理科通信になっているのかなと自負しています。そんな難しい話でもなく,なんだか日ごろの授業でマンネリを感じている先生方教科通信を出すにもどうすれば?という方に,この,疑問解決というスタイルを提案して今回はおしまいです。(またサイエンスブレイクについては書きます。)
2019.12.02
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今回は、私が好きな化学の入試問題を紹介するシリーズ(シリーズ化するとは言っていない)通称「ケミカルサバイバル」と呼ばれる(勝手に呼んでる)問題です。では見てみましょう。【引用 三重大学2005 化学】○月〇日 無人島に漂着した。食料はほとんど無く,頼りにできるのはいっしょに流れ着いた箱(脱脂綿,濃塩酸,濃硫酸,濃硝酸,アンモニア水,硝酸銀,精製水が入っていた)と食器類,そしていくらかの化学の知識だけである。腹が減ったので,最後のにぎりめしを食べた。もったいないので,(イ)飲み込まずにしばらく噛み続けると甘くなった。 ○月△日 ついに手持ちの食料が無くなった。(ロ)綿の主成分が A だったことを思い出した。 A は B が縮合したものなので,加水分解すればいくらかは栄養になるかもしれないと思った。そこで,(ハ)脱脂綿を濃硫酸と濃硝酸の混合液に入れて放置しておいた。しかし,予想に反して脱脂綿はいっこうに分解される様子はなかった。 ○月×日 島の近くを船が通ったので,大声で叫んだが気づかずに行ってしまった。私がいることを知らせるためには,なにかで光を反射させる必要があると思った。しかしそのようなものが手元になかったので,島で見つけた甘い果物と薬品を使って作ることにした。そこで,(二)底が平らなガラス食器に果汁を入れ,硝酸銀水溶液にアンモニア水を混ぜたものを加えて温めた。 ○月□日 ようやく私の存在に気づいた船によって救助された。さあ、どうでしょう。素晴らしいリード文ですね。多数の突っ込みどころがあり、最終的に化学はあまり関係なく救出されてしまう脱力系のオチもたまりません。10年以上前の問題ながら、「生きる力」をダイレクトかつリアルに学習させようとした良問です。一応、問題を見ましょう。(イ)は、反応の概要を説明する問いです。もちろん、コメのデンプンが酵素アミラーゼの効果で加水分解、マルトース(麦芽糖)になったと答えればよい。(ロ)はAがセルロース、Bがβ-グルコースなので、手持ちの濃塩酸または濃硫酸を触媒として加水分解させるのが正しい方法と推測できます。化学式は(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6nが十分に大きいのでこの式でも問題ないでしょう。(正確に記述すると若干変わります)しかし、強酸に浸した綿を食べるくらいなら何かその辺の植物を食べようとは思わなかったのか…(ハ)では、なぜ分解されなかったのかという話。硝酸入れたら、ニトロ化で硝酸エステルになってしまいます。ニトロセルロース、ジニトロセルロース、トリニトロセルロース等になりますね。セルロースの加水分解は知っていたのに、こっちは知らなかったのかな…よほど無人島で疲弊したんでしょうか。(二)では、果糖(フルクトース)の還元性を利用して、アンモニア性硝酸銀水溶液を還元し、銀鏡反応を利用して鏡を作ろうとしたようです。果物食えよ!!という感じがありますが…あと、船に伝えるのも、ガラスの反射じゃ駄目だったんですかね…という感じで、糖類に関する総合問題・記述問題で大変面白いです。入試問題でこれくらい振り切ってくれると楽しいですね。(受験生は困惑しそうですが…メンタルが問われますね。)以下、漫画にしてみました。それではまた。
2019.06.19
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原子の話題をしよう。まずはモデル図を描いてみる。ほい。以上。真ん中に、見えるのが原子核だ。みえるでしょ?ほらほら!?原子なのに原子核ね~じゃんwwwwwいやいや、ありますよ、よく見て。1ピクセルくらいの…何の茶番かという感じもあるが、私の原子の授業の導入はこれです。一般に、様々な教科書にはこのような原子のモデル図が載っている。この場合だと、ヘリウム原子だろう。周囲を回るのが電子、原子核は中心にあり、陽子と中性子が2こずつだ。しかしよく考えてほしい。原子核は、実際めちゃめちゃ小さい。電子だってそうだ。原子核の大きさは、原子の大きさの100000分の1程度(10万分の1)程度だから、正直言って1pxでも大きいくらいだ。だから、こうなる。もちろん、電子も描くことは出来ない。しかしこれでも間違っていて、丸の部分はあくまでも「電子が存在する確率」の雲の形に過ぎない。ちょっとまってよ!難しい話になってきている!というわけで、いつものモデルが登場する。これは、原子核や電子をデフォルメして大きく書いたあくまでも「モデル」だ。かつて、長岡半太郎やラザフォード、ボーアといった学者が提唱した形。つまりは、「古典」我々が勉強している化学は、古典なんだな。最新の化学なんて、高校レベルじゃ学習できないし、私も説明できない。国語で、枕草子を勉強し、社会で戦国時代を勉強するように、化学も古典を勉強して、教養を深めよう、というものなんですよ。というお話でした。
2019.05.06
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001時間目は、主に科学と化学の違いであった。今回は「化学」とはなんぞや、というところをもう少し突き詰めていこう。化学の「化」はもともと「λY」みたいな、「人」が立ってるのとひっくり返ってるのを合わせた文字。すなわち、「生から死」みたいに様子が「変化する」ことを示している。なのでやはり、変化を学ぶのが「化学」だ。それはそれで、英語で「chemistry」。ここが面白いところだが、「chemi」は特にエジプト語の「黒い土」などを示しているとのこと。土からいろいろな元素が取り出せる(鉄やらなんやら…)ので、それに関する学問これもわかる。ただ、同じような言葉がありまして、「alchemy=錬金術」だ。「al」は「the」と同じような意味、後半の「chemy」もいろいろな説があるが、見ての通り「chemistry」の「ケミ」とほぼ同じ。直訳で「ザ・黒い土」が錬金術だ。というわけで、化学よりも先に錬金術が生まれている。化学を勉強するということは、錬金術を勉強しているようなものなのだ。昔の人は、金が作れると思っていたので、いろいろな物質を分解したり反応させたり様々な方法を実験していた。その結果は、あくまでも周囲にばれると「金儲けの手段が盗まれるかも」ということもあるわけで、かなり門外不出な状況になっていた。しかし、実際にその間に「蒸留」の技術や、様々な元素が発見されるなど、化学の発展に寄与していたのは間違いない。あのニュートンも、趣味?で錬金術を研究していたくらいだ。しかし、近代になると、「実証性」「再現性」「客観性」という、いわゆる「科学的」な見方が求められ、秘密主義すぎたり、だれでも同じような実験ができなかったりする「非科学的」な部分はどんどん取り除かれ、所謂「オカルト」になってしまったのだ。というわけで、我々が勉強する「化学」は「錬金術」の流れを汲んでいるから、現代の錬金術師を目指しているといってもいい。ただし、あくまでも「科学的な錬金術」というわけだ。
2019.03.31
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長年使ってきたブログの使い方にも変革がそろそろほしくなってきたので、化学教員としての授業ネタを備忘録もかねて上げていきたいと思います。ご指摘等あれば、お手柔らかにお願いします。まずは、なぜ化学を学ぶのか。そのためには「科学」との違いを知らねばならん。「科」は「禾(穀物)」を「斗(ひしゃく)」で分ける、という漢字の成り立ちからも、「なにかしらのものを、分けていく」という意味がある。すなわち、「いろいろな物事を分類して整理して系統立てて考える」というのが「科学」だ。この点では、実際に我々が良く呼ぶ「科学」はあくまでも「自然科学」というカテゴリーで、実際のところほかにもジャンルがあり、おおきいくくりで「形式科学」…経験に関わらないもの。数学、論理学など。「考え方」の学問「経験科学」…経験に関わるもの。実験や歴史、人間を含む。この経験科学の中に「自然科学」…いわゆる理科。観測できるか、ということと、人為的でない自然、を考える。「人文科学」…いわゆる国語・外国語や芸術も含む。人間の内面の心情に関わる。実験はできないことも多い。「社会科学」…いわゆる社会、人間と自然や外部とのかかわりを考える。という感じでだいたい分けられているようだが、実際にそれぞれの境界は曖昧で、「心理学」や「経済工学」のように複数の科学の側面を持った学問も存在する。ただ、わかると思うのは、一般的な学校教育では、これらをまんべんなく学習しているということだ。人間の知識の集積を、最低限勉強しておこう、というのが学校なので、まんべんなく、とりあえず穴ができるだけ少ないように学習して、あとは高等な所で学習をすればよい、という感じ。そいで、本題。結局我々理科の「自然科学」がよく「科学」と省略されて呼ばれることが多い。scienceはscientia(知識)が語源なので、本来の意味の「科学」だが、日本では「理科」と同義に使われることも多い。もっと言えば、「理」は「ことわり」=物事の筋道 という意味であるから、「理科」は「もののことわり」を学ぶ学問。ん~すばらしいね(何)で、その「自然科学」の中の大きなカテゴリとして「物理学」「化学」「生物学」「天文学&地球科学=地学」と高校範囲では分けられている。「物理学」は、これこそ物体の「ことわり」を考える学問。スケールは比較的大きいものから小さなものまで。動きや力、「エネルギー」中心に考えるものだ。「生物学」はこれもわかりやすく、生命体について考えるもの。スケールは等身大から顕微鏡で見える程度。「地学」は、地球と宇宙、というかなり大きなスケールのものを考える。実際は自然科学全般の知識が必要になるため、教育課程によっては地学をざーっと勉強することにより他の自然科学分野もおおよそ押さえてしまうことができる。そしてやっとわれらが「化学」である。「化ける」学問であり、物質がどのようなものでできているのか。どのように変化するのか、を考える学問。ところが、もちろん物質の変化は目に見えているようで実際は大変小さい粒子の集合体であることを認識しなければならない。そう、化学は「粒子をイメージする」学問なのだ。私はこれを、「理科の中でも化学は一番妄想力が必要な学問」と呼んでいる。つまり、化学を学習する中で、ざっくり言えば、「イメージ力」を育てることができるのだ。すごいでしょう??化学を勉強していくと、周囲の空気が、飲む水が、食べ物が、沢山の粒たちが動き回っている様子がイメージできるようになってくる、変態的だが、とても楽しい世界になるぞ。
2019.03.29
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