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分子模型制作方法及び化学反応学習教材 新技術説明会

国内特許コード P08A013584
掲載日 2008年8月15日
出願番号 特願2006-331847
公開番号 特開2008-145670
登録番号 特許第4892681号
出願日 平成18年12月8日(2006.12.8)
公開日 平成20年6月26日(2008.6.26)
登録日 平成24年1月6日(2012.1.6)
発明者
  • 藤井 豊
  • 淺原 雅浩
出願人
  • 国立大学法人福井大学
発明の名称 分子模型制作方法及び化学反応学習教材 新技術説明会
発明の概要

【課題】 分子構造の模型を迅速にしかも繰り返し制作する方法の提供。
【解決手段】 教材としては基台1と球体2,3を使用し、基台1には原子穴(例えば酸素原子穴4、水素原子穴5,5)を貫通して設け、この原子穴より僅かに大きくて原子を表す原子球体(例えば酸素原子球体2、水素原子球体3,3)を嵌め、互いに結び付く原子同士は球体表面が接するように又は近接するように配置する。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


中学生や高校生が学習する化学の授業において、あらゆる物質の基となる原子が組み合わされて構成される分子の構造を理解することが重要である。そして、異なる分子が反応して他の分子が作られるが、従来の学習形態である化学反応式だけでは十分な理解が得られない。特に、ゆとり教育が求められている今日、限られた授業時間内で分子構造や化学反応を理解することは容易でない。



中学生の理科学習においては、簡単な化学反応(例えば、水素の燃焼反応、水の電気分解、炭素の燃焼、メタンの燃焼など)が取り上げられて、身近な2原子分子、3原子分子の形が学習内容に盛り込まれている(原子説と定比例の法則)。又、化学反応の前後で変化するのは原子の並びであり、原子の種類と数は変化しないと言う「質量保存の法則及び倍数比例の法則」を学習する。しかし、中学生にとって「原子説と定比例の法則」や「質量保存の法則及び倍数比例の法則」は難解な法則であり、多くの生徒の理解度は低いとされる。



限られた授業時間内で分子構造及び化学反応を学習しなくてはならない訳であるが、従来分子構造の学習に関しては幾つかの模型が提案されている。
特開2004-233900号に係る「分子模型」は、立方体の8つの角を中心に切り落とし、その際できる三角形が稜線の中央部で交わるような14面体と、その14面体の各面を上にしたとき中央の6本の稜線に平らな面を形成した20面体と、稜線の中央部を中心に直角に12個の切り落とし面を形成した26面体と、5角12面体の20個の面を中心に直角に切り落として三角形の面を作り、稜線の中央部で交わるようにした32面体と、中心に連結孔を有する球体と、前記14面体、20面体、26面体および32面体の各面の中央部に法線方向に設けられた連結孔と前記球体が有する連結孔とに両端が挿入される原子間の距離を表現する原子間杆とを備えて、前記14面体、20面体、26面体および32面体のいずれかと原子間の距離を表現する原子間杆とを連結して化合物の分子構造を立体的に表現することが出来る。



特開2004-309578号に係る「分子模型作製方法、及び分子模型作製用部材」は、中心部と複数の枝状部とを有し、前記複数の枝状部は、隣接する枝状部間が所定の角度で前記中心部から延在してなり、前記中心部の中心から2πr(θ/360)の位置に分子鎖固定位置を有する樹枝状部材を、半径rの球状部材の外周に沿って延在させ、前記球状部材の、前記中心及び前記分子鎖固定位置に相当する位置に針状部材を固定し、結合角度θの分子鎖を有する分子模型を作製することが出来る。



ところで、上記公報に記載している分子模型はその制作に時間がかかり、その為に教員が制作した分子模型を生徒に展示するに過ぎない。生徒自らが分子模型を組立て・体感して学習する時間的な余裕はない。それに、上記分子模型はコスト的にも高くなってしまい、非常に数多くの分子をこの模型を使って制作することは容易でない。一方、一旦制作した模型はそのままの形態で保存され、分解して作り直すといった学習効果を期待することは出来ない。

【特許文献1】特開2004-233900号に係る「分子模型」

【特許文献2】特開2004-309578号に係る「分子模型作製方法、及び分子模型作製用部材」

産業上の利用分野


本発明は分子構造の模型を迅速に制作することが出来る方法、及び化学反応を理解する為に使用する教材に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
分子構造の模型を制作する方法において、教材としては基台と球体を使用し、基台には原子穴を貫通して設け、この原子穴より僅かに大きくて原子を表す球体を嵌め、互いに結び付く原子同士は球体表面が接するように又は近接するように配置することを特徴とする分子模型の制作方法。

【請求項2】
上記基台を長方形の紙製とし、下面がテーブル面などに接しないように対向する辺を下方へ折り曲げて脚を形成し、他方の対向する辺を上方へ折り曲げてリブを形成した請求項1記載の分子模型の制作方法。

【請求項3】
化学反応を習得する学習教材において、教材としては基台と各種の球体から成り、基台には複数の原子穴を貫通して設けると共に下面が浮上するように脚を設け、該原子穴には原子穴より僅かに大きくて原子を表す上記球体を嵌めることが出来、そして、基台表面には化学反応式を表示し、該化学反応式と対を成して上記球体が嵌る穴を配置し、互いに結び付く原子同士は球体表面が接するように又は近接するように配置されることを特徴とする化学反応学習教材。

【請求項4】
上記基台を長方形の紙製とし、下面が浮上してテーブル面などに接しないように対向する辺を下方へ折り曲げて脚を形成し、他方の対向する辺を上方へ折り曲げてリブを形成した請求項3記載の化学反応学習教材。

【請求項5】
1枚の基台に反応前と反応後の原子の配列が出来るように原子穴を配置した請求項3、又は請求項4記載の化学反応学習教材。
産業区分
  • 運動娯楽用
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2006331847thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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