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学校での視覚的に印象的な科学実験は、楽しく、刺激的で、安全なものです

幼い心にとって、科学は魔法のようなものだ。あなたも若い頃、視覚的に印象的な、あるいは一見不可解な科学的デモンストレーションを覚えているのではないだろうか?

液体の色が自然に、思いがけなく変化する。紙幣が焦げることなく燃やされる。色とりどりの泡が空中に舞い上がる。

科学者や科学の教師は、若く感受性の強い人々の注意を引きつけ、インスピレーションを与え、教えるために、しばしば劇的なデモンストレーションを行う。しかし、こうした実験がうまくいかないこともある。

9月、スペインのジローナで、大きな金属製の樽に入れた液体窒素の公開実験が失敗し、発表者と観客に怪我を負わせるという事件があった。

10月には、米国バージニア州でメタノール燃焼のデモンストレーションが爆発を起こし、教師と生徒が病院に搬送された

さらに先週は、シドニーで「カーボン・スネーク」と呼ばれる実験が行われ、数人の小学生が負傷したことから、こうした実験を禁止すべきとの意見も出ている。

デモンストレーションは貴重な教育ツール

急速に変化し、技術的に複雑なこの世界は、科学的な知識を持った人々の参加から大きな利益を得ている。

科学に精通した社会を実現するために重要なことは、子供たちに科学に対する価値観とつながりを持たせることだ。デモンストレーションはインスピレーションを与え、記憶に残るものになる。

しかし、学校は安全な場所であるという期待と、見世物のバランスをとるために、注意深く線を引く必要がある。

理科教育においてデモンストレーションは何世紀も前から行われており、生徒が積極的に実験に参加することで教育効果が高まることが示されている。

科学的デモンストレーションは、「百聞は一見にしかず」という観察的実践としての科学を体現しているのだ。

実験に参加することで、科学的原理を直接、生きた形で体験することができ、また、謎や興味を抱かせる要素もある。この好奇心は、仮説を立て、理解し、科学的方法を適用するための中心的な要素である、好奇心に基づいた疑問の心を呼び起こすことができるのだ。

単なる「科学劇場」ではない

効果的な学習のためには、実演が単なる科学的な劇場でないことが極めて重要である。

蜂蜜をベースにした古代の錬金術の火工品を再現すると、見事に激しい炎が上がる。これだけでは、単なる音と閃光と煙に過ぎない。しかし、医学の起源、火薬の開発、最適な反応に必要な化学物質の比率、近代科学への錬金術の貢献などの文脈で語られると、より大きな意味を持つようになるのだ。

しかし、これは潜在的に危険な実験でもあるので、適切な準備とリスク評価を行って、十分に慎重な化学者のみが試みるべきである。

リスクの評価は、想像力を働かせることである。可能な限り安全な活動を行うために制御を適用する前に、まず最悪の結果を考えなければならない。

リスクアセスメントは、通常、活動の危険性を低減または排除するために、管理の階層を適用して管理される。

個人用保護具(白衣、手袋、保護メガネなど)が活躍するのは、このプロセスの最終段階だけであることに驚かれるかもしれない。これらは、私たちが「安全」を考えるときに最初に思い浮かべるものの一つです。しかし、個人防護具が最も効果を発揮するのは、それ以前に他の管理要素が実施された後なのだ。

例えば、特定の化学反応に特化した危険物の適切な代替品を見つけるように、いくつかのコントロールの導入は困難な場合がある。

しかし、見る人と実演の間の距離を長くするなどの工学的管理は簡単で、通常は非常に効果的だ。

リスクを確定し、その可能性と潜在的な結果を考慮した上で、その活動が追求する価値があるかどうかを判断することができる。

禁止するのではなく、訓練する

大学や専門科学団体は、教師に対する研修、専門的能力の開発、指導を行う役割を担っている。

これは、直接の訓練分野外で教える可能性があり、実験的なリスク評価や化学物質の取り扱いの実地経験がない教師にとって特に重要である。

職場ごとのリスク評価プロセスに加え、米国化学会は学校の教師向けに多くの資料を用意しており、その中には化学物質の実演のための非常に有用な安全ガイドラインも含まれている。

これらのガイドラインは、人前で実演を行う前に必要な深い考察と準備を示している。

今回の事故がどのような要因によるものかは、時間が解決してくれるだろう。その一方で、先生方は、実演を通じて科学の素晴らしさと視覚的インパクトをクラスで共有できるよう、力をつけていかなければならない。

また、失敗した実験は科学のやり方を学ぶ上で重要な部分だが、安全でなければならない。

本記事はThe Conversationに掲載された記事「Visually striking science experiments at school can be fun, inspiring and safe – banning is not the answer」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。

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masapoco

TEXAL管理人。中学生の時にWindows95を使っていたくらいの年齢。大学では物理を専攻していたこともあり、物理・宇宙関係の話題が得意だが、テクノロジー関係の話題も大好き。最近は半導体関連に特に興味あり。アニメ・ゲーム・文学も好き。最近の推しは、アニメ『サマータイムレンダ』

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