化学教育

化学教育（化学教育）は、化学の教授と学習 に関する研究です。これは、STEM教育または分野別教育研究（DBER）の1つのサブセットです。^[1]化学教育のトピックには、学生がどのように化学を学ぶかを理解することや、化学を教える最も効率的な方法を決定することが含まれます。化学教育研究（CER）の調査結果に基づいて、化学のカリキュラムと学習成果を常に改善する必要があります。化学教育は、教室での講義、デモンストレーション、実験室での活動など、さまざまな形式で教授法を変更し、化学インストラクターに適切なトレーニングを提供することで改善できます。

化学教育は、化学が私たちの世界の基礎であるため重要です。宇宙は化学の法則に従属し、人間は体内の化学反応の秩序だった進行に依存しています。^[2]中心科学と呼ばれる化学は、物理科学と生命科学および応用科学を結び付けます。化学は、食品、医療、産業、環境などの分野で応用されています。^{[3]化学を学ぶことで、学生は}科学的方法について学び、批判的思考、演繹的推論、問題解決、コミュニケーションのスキルを身に付けることができます。若い年齢で学生に化学を教えることで、学生のSTEMキャリアへの関心を高めることができます。^[4]化学はまた、あらゆるキャリアに応用できる多くの移転可能なスキルを学生に提供します。^[5]

化学を教える最も一般的な方法は、実験を伴う講義です。実験コースは、19世紀末に向けて化学のカリキュラムの中心的部分となりました。ドイツの科学者ユストゥス・フォン・リービッヒは、実演を伴う講義モデルを実験を含むモデルに移行する上で大きな役割を果たしています。リービッヒは実験室を実施した最初の化学者の1人であり、彼の方法論は、エベン・ホースフォードとチャールズ・W・エリオットの努力により、米国で広まりました。リービッヒの研究室で働いた後、ホースフォードは米国に戻り、ハーバード大学にローレンス科学学校の設立に協力しました。この学校はリービッヒの方法論をモデルにしており、最初の化学実験コースを設立しました。2年後、チャールズ・W・エリオットは研究室でボランティアを始めました。エリオットの研究室への興味が高まり、最終的に彼は研究室を担当するようになりました。エリオットは後に1869年にハーバード大学の学長に選出された。エリオットは教育の分野でも重要な役割を担い、実験方法の普及に影響を与えた。^[6]現在、アメリカ化学専門職研修協会は、学士号を取得するには、入門化学以外で400時間の実験室経験を積むことを学生に義務付けている。同様に、王立化学協会は、学士号を取得するには、300時間の実験室経験を積むことを学生に義務付けている。^[7]

しかし、21世紀以降、化学のカリキュラムにおける実験コースの役割は主要な学術誌で疑問視されてきました。^{[7] [8] [9] [10]}実験コースに反対する主な議論は、実験が学生の学習に与える影響についての証拠がほとんどないというものです。研究者は、「なぜカリキュラムに実験が含まれているのか？カリキュラムの他の部分では満たせない、実験の特徴は何なのか？」などの疑問を投げかけています。 ^[7]研究者は、化学実験室への空間、時間、リソースの投資が学生の学習に価値をもたらすという証拠を求めています。

化学教育の取り組みがどのように行われるかを説明する 哲学的視点はいくつかあります。

1 つ目は、実践者の視点と呼べるもので、化学を教える責任のある個人 (教師、インストラクター、教授) が、その行動によって最終的に化学教育を定義することになります。

2 つ目の観点は、化学教育者、教員、インストラクター の自称グループによって定義されます。これらのグループは、主な関心が典型的な実験室研究領域 (有機、無機、生化学など) にあると宣言するのではなく、ジャーナル出版物、書籍、プレゼンテーションを通じて、提案、エッセイ、観察、その他の実践の記述レポートをパブリック ドメインに提供することに関心を持っています。当時 Camille and Henry Dreyfus Foundation のエグゼクティブ ディレクターであった Robert L. Lichter 博士は、第 16 回化学教育隔年会議 (最近の BCCE 会議: [1]、[2]) の全体会議で、この活動には「化学教授」という完全にふさわしい用語があるのに、なぜ「化学教育者」などの用語が高等教育に存在するのかという疑問を提起しました。この見解に対する批判の一つは、教育に関する正式な準備や背景を職務に持ち込む教授がほとんどいないため、教育と学習事業、特に効果的な教育や学生の学習方法に関する発見に対する専門的な視点が欠けているというものである。

3つ目の視点は化学教育研究（CER）です。CERは化学の教育と学習に焦点を当てた分野別教育研究（DBER）の一種です。化学教育研究者の包括的な目標は、学生が「専門家のような」（首尾一貫した有用な）化学の知識を身に付けられるように支援することです。^[11]したがって、CERの分野では以下を調査します。

• 学生が化学現象についての理解を構築し、その分野に関連する実践的なスキルを身につける方法。
• CER の調査結果がカリキュラム設計にどのように役立つか（例えば、特定の学習目標や指導方法を提案するなど）

上記を測定するための機器の開発。^{[1] [11]}

物理教育研究(PER)の例に倣って、CER は、一般的に教育学部で行われる大学前の理科教育研究で開発された理論と手法を取り入れ、それらを高等教育環境 (大学前の環境に加えて) における類似の問題の理解に適用する傾向があります。理科教育研究者と同様に、CER の実践者は、自分の教室での実践に焦点を当てるのではなく、他の人の教育実践を研究する傾向があります。化学教育研究は通常、中等学校および高等学校の被験者を使用して現場で行われます。化学教育研究では、定量的および定性的なデータ収集方法の両方が利用されます。 ^{[12] [13]}定量的方法では通常、さまざまな統計的方法を使用して分析できるデータを収集します。定性的な方法には、インタビュー、観察、文書分析、ジャーナリング、および社会科学研究に共通するその他の方法が含まれます。^{[12] [14]}

また、教育と学習の学問（ SoTL）と呼ばれる新たな視点もあります。^[15] SoTLをどのように定義するのが最善かについては議論がありますが、主な実践の1つは、主流の教員（有機化学、無機化学、生化学など）が、自分たちの実践、自分の教育に関する研究と反省をどのように行うか、そして学生の学習における深い理解を構成するものについて、より情報に基づいた見解を養うことです。^[16]

2017年、化学教育へのシステム思考（STICE）プロジェクトは、一般化学教育における（後）中等教育のためのシステム思考アプローチを提案した。 ^{[17]化学教育は主に}還元主義的アプローチに依存しており、複雑なトピックをその部分の合計として研究する。還元主義的アプローチは自然界に関する知識を増やすのに有益であるが、持続可能性、気候変動、汚染、貧困などの地球規模の問題に取り組むには不十分である。還元主義的アプローチの限界のため、研究者は化学教育において補完的なシステム思考アプローチを提案している。^{[18] [19]}システム思考アプローチでは、全体論的な視点で概念を学び、化学を学ぶ学生が化学がより大きな社会問題とどのように関係しているかについて批判的に考えることができる。研究者は、還元主義的アプローチにシステム思考アプローチを補完することで、グローバルな視野を持つ化学者を育成できると考えている。^[18]

化学教育に関する論文は、 いくつかのジャーナルに掲載されています。一部のジャーナルは特定の教育レベル (学校と大学) に焦点を当てていますが、他のジャーナルはすべての教育レベルをカバーしています。ジャーナルの記事は、教室や実験室の実践に関するレポートから教育研究まで多岐にわたります。

• Australian Journal of Education in Chemistry :王立オーストラリア化学研究所が発行。学校教育と大学教育の両方をカバーしています。
• 化学教育ジャーナル（CEJ）：化学教育のあらゆる分野をカバーしています。 ^{[20] [21]}
• 化学教育研究と実践（CERP）：王立化学協会が発行。革新的な実践の体系的な評価を含む理論的視点、文献レビュー、実証論文を出版しています。^[22]
• Education in Chemistry (EiC):王立化学協会が発行。化学教育のあらゆる分野を網羅しています。(EiC は英国王立化学協会の教育雑誌であり、CERP は査読付きの研究雑誌です)。
• Foundations of Chemistry (FOCH):Springer発行。化学教育の哲学的および歴史的側面をカバーしています。
• Journal of Chemical Education :アメリカ化学会化学教育部が発行。学校教育と大学教育の両方をカバーしています。
• The Chemical Educator :1996 年から 2002 年にかけてSpringer-Verlag社から出版されました
• 化学の科学雑誌一覧

化学教育に関する研究は、より広範な科学教育分野のジャーナルにも掲載されています。

米国では、学部レベルと大学院レベルで化学教育の学位を提供しています。提供される学位は次のとおりです。

• 化学教育学士
• 化学教育学修士
• 化学教育博士

さらに、大学では化学教育に特化した化学の学位を提供しています。例をいくつか挙げます。

• 化学教育専攻化学理学士-バージニア大学^[23]
• 化学教育に重点を置いた化学修士号-カリフォルニア大学サンタバーバラ校^[24]
• 化学の教育と学習に関する研究で修士号と博士号を授与する化学の大学院プログラムの概要^[25]は、https://sites.google.com/miamioh.edu/bretzsl/cer-resources/cer-graduate-programsでご覧いただけます。

化学に興味のある学部生は、以下の分野を専攻することができます。

• 化学
• 化学工学
• 生化学
• 環境化学
• 分析化学
• 法医学化学

• 実験室での学習を強化して化学を進歩させる
• 科学教育における構成主義

Wikiquote には化学教育に関連する引用があります。

• ウィキメディア・コモンズの化学教育に関連するメディア