受光部にLEDを用いた簡易比色計の開発とLED特性を理解するための中学校理科での授業実践に関する研究

摘要

学校現場で環境測定用に使用される簡易比色計は、受こ硫化カドミウム素子、太陽電池、又は、フォトダイトドなどが用いられているが、受光部にLEDを用いた簡易比色計に関する教材開発の報告は見あたらない。本研究では、LEDの発電現象に着目し、受光部にLEDを用いた簡易比色計の開発を行った。次に、自作の簡易比色計を用いてNO_2濃度を測定する授業を通して、中学生のLED難に関する理解や興味関心が深まる力否かについて検証した。その結果、以下の4点が明らかになった。1)赤色LEDは、全色で発電するため、簡易比色計の受光部に利用できる。2)赤色LEDを受光部に用いた簡易比色計は、市販のユニメーターと同等の精度でNO_2濃度を測定できる。3)大気中のNO_2濃度の測定後に、LEDの発電現象を確認する実験を通して簡易比色計の原理を考えたことにより、生徒のLEDに関する理解度は高まった。4)生徒は、簡易比色計を学習に役立つ教材と考えており、NO_2濃度が測定できることやLED特性が理解できることをその理由に挙げていた。これらのことから、本研究で開発した簡易比色計は、学年により学習認識の違いはあるが、LED特性を理解する教材として有用であることが示唆された。