| アイテムタイプ |
会議発表用資料 / Presentation(1) |
| 公開日 |
2026-03-24 |
| タイトル |
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タイトル |
量子ネイティブ育成プログラムに向けた分子模型教材の開発 |
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言語 |
ja |
| 言語 |
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言語 |
jpn |
| 資源タイプ |
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資源タイプ識別子 |
http://purl.org/coar/resource_type/c_c94f |
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資源タイプ |
conference presentation |
| 著者 |
小林 竜馬
趙 治磊
山下 晃矢
三枝 公美子
高草木 洋一
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| 抄録 |
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内容記述 |
1.研究の背景および目的量子技術の研究開発による新産業創出の強化と量子ネイティブ等の人材育成の必要性について、2020年に内閣府が策定した「量子技術イノベ－ション戦略」を端緒として謳われて来ている。我々は光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Q-LEAP）量子計測・センシング技術領域「量子生命技術の創製と医学・生命科学の革新」に参画し、超偏極（図１左上）の社会実装を見据えた異分野融合研究を推進してきた。物理・工学・化学・生物・薬学・医学など多様な専門家が同じ目標に向かえる一方、用語や思考枠組みの差が大きく、研究者の共通理解の形成に時間を要してしまう。従来の学際研究では研究者個人の自助努力で補ってきたが、参画分野の拡大に伴い学習負担は増大し、研究者の自助努力は限界に達しつつある。今後の継続的な人材流入（学生・新規参画者）を支える統一的な教育プログラムの整備が喫緊の課題である。筆頭著者は物理学出身で特に化学知識が不足しており、超偏極MRIで用いるトリチルラジカルOX063（分子量約1400,図１左下）の構造式を当初は理解できなかった。しかし、市販模型キットで分子模型を立体的に制作したところ、空間配置や特徴的な平面構造が直感的に把握でき、分子の役割や議論の前提が共有しやすくなることを実感した。一方で、窪田（2020）が紹介しているような市販の原子模型型キットでOX063を再現するには高コスト・長時間を要し、かといって高分子量のタンパク質向けの粗視化モデルでは細部が省略され過ぎる。そこで本研究では、中規模分子に適した、低コストかつ短時間で組み立て可能で簡便な分子模型キットの開発を目的とした。2.方法OX063の形状特徴（平面状パーツの反復と回転対称配置）を抽出し、厚紙パーツの切り出しとテープ固定で再現できる設計とした。レーザープリンタで両面印刷A4シートを作成した。超偏極で重要な役割を果たす中心部の電子は手芸用フェルトパーツで表現し、上部の円形部品は3Dプリンタで作製して、完成後はモビールとして糸で吊り下げ展示できる(図１右)。小学生以上を対象とした図解中心の手順書も作成した。さらに、非専門家の試作により、つまずき箇所や誤解が生じやすい工程を抽出してシートと説明文を改良した。3.結果と考察非専門家でも短時間に制作でき、研究グループ内からも「立体構造が理解しやすく議論の共通言語になる」との評価を得た。市販の原子模型型キットでは大変な分子量1000超の分子でも、平面構造の繰り返しに着目した厚紙模型により、安価に立体理解を促進できることを示した。対象分子ごとに形状の抽象化が必要だが、テンプレート化により応用可能と考えられる。完成物を吊り下げることで対称性や空間配置を様々な角度から確認でき、説明時の視覚的補助として有用であった。一応の完成と判断し、研究所の一般向け広報イベントである所内公開事業にてノベルティとして配布した。4.まとめ本手法は、分子量1000超の中規模分子に多い「平面構造の反復」という特徴を、安価な厚紙材料で立体表現できることを示した。今後は、結合の向きや相互作用の表現、さらに反応過程を段階的に組み立てられる教材への発展を検討し、アンケートなどのフィードバックをもとに改善し、学際研究における共通理解の形成と教育プログラム整備に資することを目指す。 |
| 会議概要（会議名, 開催地, 会期, 主催者等） |
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内容記述 |
日本理科教育学会オンライン全国大会 2026 |
| 発表年月日 |
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日付 |
2025-09-01 |
