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公開番号2025158051
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-16
出願番号2024067810
出願日2024-04-03
発明の名称微細構造を模した理科学習教材
出願人個人
代理人
主分類G09B 23/22 20060101AFI20251008BHJP(教育;暗号方法;表示;広告;シール)
要約【課題】中等教育の理科において、最先端の科学技術であるX線構造解析を模した可視光の回折像を、中高生が任意に構造を決めて実験できる学習教材がなかった。
【解決手段】可視光線を通すための透光孔の周囲に、ワイヤーを通すための規則的に並んだ複数の孔を設けることで、ワイヤーの通し方を任意に変えることができる。これにより、中高生が任意に決めた構造で、X線構造解析を模した可視光での回折実験が可能となる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
透光孔（１）を有し、それの周囲に細いワイヤーを通すための規則的に並んだ複数の孔（２）を有する、Ｘ線構造解析で見られるＤＮＡなどの規則的な微細構造の回折像を可視光で再現することのできる中等教育向けの理科学習教材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線構造解析で可能なＤＮＡなどの規則的な微細構造の回折像を模擬的に可視光で再現することができ、かつ中高生が定量的に実験することのできる理科の学習教材である。
続きを表示（約 1,300 文字）【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
中等教育の理科では、Ｘ線や電子線による構造解析や、Ｘ線によるＤＮＡの回折像などについて紹介されているが、中高生がそれらについて定量的に実験することのできる学習教材が少ない。
【０００３】
近年、中高生が扱えるＸ線構造解析を模した実験として、ＤＮＡに模した巻きばねに可視光線を当てる回折実験教材が開発されている。しかし、巻きばねでは特に１重らせん構造を模擬的に扱えるのみで、２重らせん構造やその他の任意の構造について扱うことができない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明では、透光孔（１）の周囲に規則的に並んだ複数の孔（２）を設けることで、その孔に通すワイヤーの通し方を任意に変えることができ、そのため巻きばねのような１重らせん構造も含め任意に構造の条件を変えることができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によって、中等教育において最先端の科学技術であるＸ線構造解析を模した可視光での回折実験を、任意の構造に対して展開できるようになった。また、中高生が任意にワイヤーの通し方を工夫し構造を決定することができるので、個別に探究課題を設定し探究活動を進めることが可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
発明した教材の模式図である。
発明した教材にワイヤーを通したときの模式図である。
発明した教材で実演する様子を表した模式図である。
発明した教材の実演で得られた回折像である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図２のようにワイヤーを通して構造の決められた教材を図３のように設置し、教材の透光孔に可視光領域のレーザー光線を入射させることで、スクリーン上に図４のような回折像を得ることができる。
【実施例】
【０００８】
中高生が図４の回折像で見られる明帯の間隔や、明帯同士が交差している角度などを解析することで、Ｘ線構造解析と同様の解析を体験することができる。さらに、解析結果について図２の条件と比較することができ、誤差解析まで考慮した考察を中高生に促すことができる。
【０００９】
図１（Ａ）のように透光孔を軸にして線対称に孔を並べたものと、図１（Ｂ）のように透光孔の左右の孔を交互にずらして並べたものに対して、図２のようにそれぞれ等間隔にワイヤーを通していくと、図２（Ａ）は２重らせん構造に、図２（Ｂ）は１重らせん構造になる。これらのように、透光孔の周囲に規則的に並べた孔に任意にワイヤーを通して構造を決定することができるので、個別に探究課題を設定し、探究活動を進めることができる。
【符号の説明】
【００１０】
１透光孔
２規則的に並んだ複数の孔
３ワイヤー
４レーザー光源
５スタンド
６スクリーン

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