平成22年度科学研究費補助金（奨励研究）の交付内定通知があった。ここ数年不採択であったのでとても嬉しい。万華鏡をテーマにした課題での採択は2度目となる。万華鏡の制作費は高価であるが、このテーマでの研究費、事業費助成も多い。私にとって、万華鏡との出会いはとても大きな存在である。
研究課題名）
視覚に訴える魅力ある科学教育教材「液晶万華鏡」の開発とその活用
採択金額）
57万円
研究目的）
「科学技術創造立国」を実現するためには、かねてより指摘のあった理科離れ対策が課題である。そこで本研究では、科学のおもしろさを実感し学ぶ楽しさへとつながる科学教育教材を考案し提案することにより、誰もが何処でも手軽に科学工作、科学実験等を行うことが可能な環境整備に貢献しようとするものである。子ども達に感動体験を与え、知的好奇心を涵養させるには、本物に触れ真の科学の素晴らしさを伝える必要がある。そこで、本研究ではこれまでとは全く異なるアプローチによる魅力ある科学教育教材を志向した新しい「液晶万華鏡」の開発を目指す。これまでの万華鏡は、ガラスビーズ・ドライフラワー・貝殻等の具を観るものであったが、本万華鏡では「液晶」といった科学的現象を視覚に直接訴え魅せるものであり、より大きな感動体験を得ることで科学技術理解増進に繋げることを目的とする。
研究実施計画）
本研究で開発を目指す新しい万華鏡は、従来のようなオブジェクト（具）を見るのではなく、自分自身の手による化学実験により作成されたオブジェクトを見ようとするものである。ヒドロキシプロピルセルロース（HPC）の濃厚水溶液は、ある特定の濃度範囲で独特の色を示すリオトロピック液晶が発現される。本万華鏡では、この液晶の不思議な虹色を見ようとするもので、これまでに無い全く新しいタイプの万華鏡である。液晶は、テレビ・携帯電話などの表示部に使われている身近にあるものだが、その仕組みを理解するのは難しい。この新規な「液晶万華鏡」は、鏡の反射だけでなくこの液晶の不思議さ、面白さを感じることが出来る科学教育教材であり、以下のように研究を進める予定である。
１）HPCの液晶化による発色条件を、濃度・時間・温度を変化させ検討する。
２）HPC以外の液晶高分子について、液晶化による発色を中心に比較検討する。
３）液晶高分子の濃厚溶液に、流れを与えることの視覚的効果について検討を加える。
４）万華鏡は透過で見ることが多いが、反射で見るための工夫を行う。
５）以上の研究成果から、「液晶万華鏡」のキット化を確立する。
６）科学工作教室でこの「液晶万華鏡」を実際に活用するマニュアルを作成する。
以上のように、本研究では高分子化学、化学実験から「万華鏡づくり」を検証し、単なるものづくりでは無い本物志向の科学工作を目指した魅力的な科学教育教材キットを開発しようとするものである。魅力ある科学教育教材は常に新しいものが求められるが、より進化した新しい万華鏡の開発により魅力的な科学工作教室の教材を提案する。このような教材により、参加する子ども達により大きな感動体験を経験させることが出来れば、知的好奇心の涵養を可能とするものと思う。
開発した新しい魅力ある「液晶万華鏡」を手づくりする科学工作教室を、申請者の勤務地である新潟県長岡市近郷の小・中学生を対象に開催する予定である。ここでは、「手を動かして実験、目を開いて観察、夢を実現する科学工作」を目指す。今回の研究成果は、理科教育関係の研究会等で発表するとともに、Web を通じ広く公開する予定である。
