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[[File:The model of Water.jpg|thumb|1億倍の分子模型で表した液体の水]]
'''分子モデル'''（ぶんしモデル、{{lang-en-short|molecular model}}）とは、[[原子]]の幾何学的配列から推定される[[分子]]構造のこと。近年では[[分子構造]]が詳しく分かるようになったため、[[3次元]]的に造形したものを視覚化して[[立体化学]]を理解する助けのために用いられるモデル、模型も意味するようになった{{Sfn|山路敏英|2021|p=17}}。分子の立体的な構造を玉や棒を用いて表したものは特に'''分子模型'''（ぶんしもけい、{{lang-en-short|molecular graphics}}）、'''原子模型'''（げんしもけい）と呼ばれる{{Sfn|山路敏英|2021|p=17}}。分子模型は高等・中等教育や科学入門教育において活用され、大きな教育効果があることがわかっている{{Sfn|板倉聖宣|1998}}。
== 概要 ==
最も早い原子・分子模型は[[ジョン・ドルトン]]が1810年ごろに使った、原子を模した木の玉であるとされている{{Sfn|山路敏英|2021|p=28}}。その後、有機立体化学の研究に分子模型が重要な役割を演ずるようになった{{Sfn|畑一夫|1967|p=128}}。分子模型の中には結晶構造模型として、結晶学の理解に使われるものもある{{Sfn|畑一夫|1967|p=128}}。分子模型には大きく2種類があり、原子の位置と結合の状態を正確に表すだけものと、電子雲の大きさまで表すようにしたものがある{{Sfn|畑一夫|1967|p=129}}。
作成するためには樹脂などでできた部品を手で組み合わせたり、コンピューター上で描画したり、[[計算化学]]や[[X線回折|X線結晶構造解析]]などの手法で得られた構造をもとに視覚化したりする。
単体や無機塩の場合も含む結晶構造について分子モデルに相当するものは'''結晶構造モデル'''または'''結晶構造模型'''と呼ばれ、分子モデルと同様の形式で表される。
当初は大学や高校の化学の授業で用いられる程度だったが、１億倍実体積分子模型を発泡スチロール球で作る方法が開発されてから、急速に初等科学教育の中に普及し、小学校低学年の科学入門教育でも大きな成果を出すまでになった{{Sfn|板倉聖宣|1998}}{{Sfn|板倉聖宣|2008}}。
== 表現形式 ==
===針金モデル===
[[File:Molecule ibuprofene 3D.png|thumb|イブプロフェンの針金モデル。]]
*結合のみを針金状にあらわしたモデル。球は用いない。
分子の立体構造をなるべく正確に表すためにチューリッヒ大学のS.Dreiding([[:en:André Dreiding]])が1959年に考案し、スイスの企業が特許を取って販売した。ステンレスの棒と管の組み合わせでできている{{Sfn|畑一夫|1967|p=129}}。C-C結合の結合距離が正確に出るように工夫されていた。この模型には水素を表す部品はなかった{{Sfn|畑一夫|1967|pp=129-130}}。いろいろな分子模型を組み立てるには多種類の部品が必要で高価であるのが欠点だった。アメリカのL.F.Fieser([[:en:Louis Frederick Fieser]])は1963年にプラスチック製の模型を作り、販売した{{Sfn|畑一夫|1967|p=130}}。
===[[球棒モデル]]===
[[Image:proline_model.jpg |thumb|right|[[プロリン]]の球棒モデル]]
*原子を球、結合を棒であらわしたモデル。棒の長さは結合長を反映する。球の大きさは原子半径を反映しない。
1865年にドイツの[[アウグスト・ヴィルヘルム・フォン・ホフマン|ホフマン]]が発明した{{Sfn|山路敏英|2021|p=34}}。日本では、1966年に畑一夫{{refnest|group="注"|当時、東京都立大学理学部{{Sfn|畑一夫|1967|p=128}}。}}らの考案で日ノ本合成樹脂製作所{{refnest|group="注"|2015年に社長の死とともに廃業。}}で製作され、HGS分子模型の名で丸善が販売した{{Sfn|畑一夫|1967|p=130}}。このモデルでは従来の球棒モデルで原子を丸い玉で表していたものを多面体に変更して[[結合角]]が正確に模型化でき、結晶模型を作ることもできた{{Sfn|畑一夫|1967|p=130}}。
[[File:Water molecule 3D.svg|thumb|水分子の実体積モデル。]]
*[[原子半径]]の大きさを反映させた球で原子を表したモデル。
1934年にドイツの実験物理学者[[ヘルベルト・アーサー・スチュアート]]([[:en:Herbert Arthur Stuart]]（1899-1974年）){{refnest|group="注"|当時は35歳で、ドイツ領だった東プロイセン（現在はロシアのカリーニングラード）のケーニヒスベルクの物理学研究所の研究員だった{{Sfn|山路敏英|2021|p=121}}。}}が発明した模型{{Sfn|榊原郁子|2005|p=53}}。発明者の名前を取って'''スチュアート模型'''とも呼ばれる。「CPKモデル」は1965年にコリー（R.Corey）とポーリング（L.Pauling）が模型を作り、それを詳しい計算で改良したコルタン（W.Koltum）の頭文字をとったものである{{Sfn|山路敏英|2021|p=59}}。「空間充填分子模型」は''Space Fulling Molecular Model''の直訳である{{Sfn|山路敏英|2021|p=59}}。初等科学教育の分野では子どもたちがイメージしやすい用語として'''実体積分子模型'''{{refnest|group="注"|この模型を作った三田村理研工業の模型の説明書に「実体積模型」と書かれていたのを[[板倉聖宣]]が、子供たちにも「おおよそのことが読んだだけでわかる訳語」として採用して自身の本で使った{{Sfn|山路敏英|2021|p=60}}。}}と呼ぶことが主流である{{Sfn|山路敏英|2021|p=59}}。
それまでの模型が結合角と結合距離だけ正確に作り、分子の骨格だけを表していたのに対して、分子骨格を取り巻く[[電子雲]]も表そうとした模型である。原子を[[ファンデルワールス半径]]の大きさにとり、結合距離に応じて原子球の一部を切り落としたものをつないで分子の形に組み立てる{{Sfn|畑一夫|1967|p=134}}。
===ORTEP図===
[[File:Bi2TeO5.gif|thumb|Bi<sub>2</sub>TeO<sub>5</sub>のORTEP図。]]
*[[X線結晶構造解析]]の結果を表すために用いられる。原子核が一定以上の確率で存在する位置を表す熱振動楕円球を描き、楕円球を結合を表す棒でつないだもの。
ORTEPとは、''Oak Ridge Thermal Ellipsoid Program''（オークリッジ熱楕円体プログラム）の頭文字をとったもの。イギリスの結晶学者 D.W.J.Cruickshank（1924-2007年）（[[:en:Durward William John Cruickshank]]）が1956年に考案した。[[:en:Thermal ellipsoid]]
== 歴史 ==
===古代ギリシャ===
古代ギリシャの[[デモクリトス]](紀元前460年頃-370年ごろ)は、すべてのものはこれ以上分けられないもの＝アトモンなもの＝アトムと、アトムが動きまわる空間＝真空でできていると主張した。彼の原子モデルは「甘いものは丸っこい原子でできていて、辛いものはとげのある原子でできている」などと想像した{{Sfn|山路敏英|2021|p=20}}。
===近代的原子論の始まり===
[[File:A New System of Chemical Philosophy fp.jpg|thumb|ドルトンの原子・分子モデル図（1808年）。]]
1808年にイギリスの[[ジョン・ドルトン]]（1766-1844年）は『科学哲学の新体系』を出版し、その中にある丸い円で表した原子とそれらが結合した物質の図を載せた。ドルトンは1810年ごろに友人のエドワードに頼んで、直径1インチほどのたくさんの木製の球を作ってもらい、それを使って私塾で子どもたちに原子を教えるのに使った。この木製球はいくつかの穴が開いており、針金などを通してつなぐこともできた{{Sfn|Gift of Manchester Literary & Philosophical Society}}。ドルトンはこの模型を使って自分の考えた原子でできた物質を教えたと考えられている{{Sfn|山路敏英|2021|p=20}}。ドルトンの原子模型はロンドンの科学博物館と、マンチェスター科学産業博物館（Museum of Science and Indutry）に展示されているが、それを見ると直径29mmと19mmの球で、短い金属棒でつなげられている{{Sfn|山路敏英|2021|pp=26-29}}。
===有機化合物研究の時代===
[[File:Molecular Model of Methane Hofmann.jpg|thumb|ホフマンの分子模型。これはメタンの模型。（1860年）]]
ドルトンの後、1800年代後半ごろから、科学者たちは炭素を含む物質に目を付けて分子の構造について研究し、様々な仮説が発表されるようになった。そしてその仮説を発表するときに分子模型が作られるようになった{{Sfn|山路敏英|2021|p=31}}。1865年にドイツの[[アウグスト・ヴィルヘルム・フォン・ホフマン|ホフマン（Augst Wilhelm von Hofmann : 1818-1892年）]]{{refnest|group="注"|1845-1864年までロンドン王立化学大学の初代学長兼教授となった{{Sfn|山路敏英|2021|p=31}}。}}が、はじめて「球棒型分子模型」を作った{{Sfn|山路敏英|2021|p=34}}。
この模型では黒い玉が炭素で白文字でCと書かれ、その他の白い玉にはH、CL、Oなどと書かれている。この玉は[[クロッケー|クロッケーボール]]{{refnest|group="注"|[[クロッケー]]とはイギリスで[[ゲートボール]]のもとになったゲーム。ソフトボールぐらいの大きさの木製球を使う{{Sfn|山路敏英|2021|p=36}}。}}で作られ、直径92mm、重さ450gの木製であり、かなり大きなものである。これは大英王認研修所（[[王立研究所|ロイヤル・インスティチューション]]）で1865年に一般向けの科学講演をする際に聴衆に見せるために作られた{{Sfn|山路敏英|2021|pp=36-37}}。
オランダの[[ヤコブス・ヘンリクス・ファント・ホッフ|ファントホッフ（Van't Hoff : 1852-1911年）]]は、1874年にホフマンの平面的分子模型とは違う[[正四面体]]や[[三角錐]]でできている分子模型を作った{{Sfn|山路敏英|2021|p=38}}。これは[[メタン]]CH<sub>4</sub>は正四面体の中央の炭素原子に対して4つの角に水素原子が立体的に位置するという考えを模型にしたものだった。ファントホッフは[[構造式]]を立体的に考えた初めての人だった{{Sfn|山路敏英|2021|p=39}}。
===原子の大きさが分かった時代===
[[File:Linus Pauling 1941.png|thumb|ポーリング 1941年。分子模型を扱っている。]]
1911年にイギリスのブ[[ローレンス・ブラッグ|ラッグ（William.L.Bragg : 1890-1971年）]]は結晶にX線を当ててその回折像から、原子の並び方や原子の大きさを明らかにした{{Sfn|山路敏英|2021|p=46}}。1926年には[[ヴィクトール・モーリッツ・ゴルトシュミット|ゴールドシュミット（Victor Moritz Goldschmidt : 1888-1947年）]]がイオン半径表を発表した。さらに気体分子が衝突して跳ね返る時の最短接近距離から「気体衝突半径」（[[ファンデルワールス半径]]）が求まり、分子状態の原子の大きさも研究できるようになった。1932年にアメリカの[[ライナス・ポーリング]]（Linus Pauling : 1901-1994年）はファンデルワールス半径と[[共有結合半径]]を[[量子力学]]を用いた化学結合論で導き出し、ファンデルワールス半径を原子の大きさの基本として考え、原子の結合を考えた。これが原子・分子模型を作る作る人達に受け継がれた{{Sfn|山路敏英|2021|p=51}}。
===実体積分子模型の誕生===
ポーリングは自分の研究成果を用いて、絵の上手な友人の科学者に、自分の持っている原子・分子のイメージを絵に描いてもらい、たくさんの実体積分子模型の図を自著に載せた{{Sfn|山路敏英|2021|p=53}}。
1934年にドイツの実験物理学者スチュアート（[[:en:Herbert Arthur Stuart]]）は、『分子構造 物理的方法による分子構造の決定』に次のように書いた。
:原子の[[ファンデルワールス半径]]の値を決められるようになったので、2種類の新しい（メタンの）分子模型を組み立てた。1つは透明なガラス球で作ったもので、共有結合半径の大きさの球にしてある。球の中心には原子核の位置を示す小さなガラス球がついている。
:もうひとつは原子を木の球で作ったもので、球の大きさはファンデルワールス半径にしてある。ただし、この球の一部はカットしてあるので欠球である。これは特別の仕組みで原子同士を結合して分子模型を組み立てるようにしたもので、分子内で原子は自由に回転できる。作りたい分子を自由に組み立てることができるし、その分子の中で原子を自由に回転できるので、いろいろな形に変化した分子を研究することができる{{Sfn|山路敏英|2021|pp=53-56}}。
スチュアートの分子模型は「分解・組み立て自由・回転可能」で「詳しい知識が無くても自分で分子を作れてしまう」という点がこれまでの分子模型になかった画期的な発明だった。この模型は1956年に黒木信彦{{refnest|group="注"|当時、大阪府立大学教授、工学博士{{Sfn|山路敏英|2021|pp=57-58}}。}}が『染色の化学』(槙書店)の中で日本に紹介した{{Sfn|山路敏英|2021|pp=57-58}}。スチュアート模型では原子の接合部に服につかうスナップボタンを使っている。この分子模型は[[ケルン]]のLeybolds商会（[[:en:Leybold GmbH]]）が供給を引き受け、世界で初めて市販された分子模型となった{{Sfn|山路敏英|2021|pp=62-63}}。
===1億倍分子模型の誕生===
スチュアートの実体積分子模型は改良され、イギリスやアメリカなどで教育用に発売された。日本でもそれらを模倣する形で教材用として販売されるようになった。それらには三田村理研工業の「MRK分子模型」、英国製でナリカが販売する「モリテッド分子模型」、日ノ本合成製作所の「HGS分子模型」、英国製でCYPRESSが販売する「CPK精密分子模型」がある。これらの模型の倍率は1.25億倍から2.8億倍となっている。このような半端な倍率になっているのは、アメリカやイギリスの1インチを元にした倍率をそのまま模倣または輸入したからである{{Sfn|山路敏英|2021|p=58}}。英米の科学者は科学研究にはメートル法を使うが、模型を作るとなると1オングストローム＝1インチまたは0.5インチを基本の長さで作っている。これは発注時に、日常的な単位で寸法を指示したからだと思われる{{Sfn|山路敏英|2021|p=63}}。欧米の科学者は模型の倍率には関心が無かった{{Sfn|山路敏英|2021|p=68}}。
科学史家、科学教育研究者の[[板倉聖宣]]は、原子や分子を子ども向けに教える絵本『もしも原子がみえたなら』を1971年に出版した{{Sfn|板倉聖宣|1971}}。この本では、1億倍の実体積分子模型の絵が使われた。板倉はこのことについて「ちょうど1億倍が覚えやすいから、わざわざこの大きさにした」と述べている。絵本をもとに1975年に作られた[[仮説実験授業]]の[[授業書]]「もしも原子が見えたなら」では、1億という大きな倍率を説明するのに、逆に地球の例をあげて「地球を1億分の1にすると直径13cmほどになる」という例を使っている{{Sfn|山路敏英|2021|p=66}}。
後にこの絵本や授業書を元に分子模型を作るときにも、原子の寸法は1[[オングストローム]](Å)が「1億分の1cm」であるため、オングストローム単位の原子の数値をそのまま1億倍すれば簡単にcmに換算することができるというメリットもあった{{Sfn|名倉弘|1982}}。
しかし、既存のメーカーは1億倍の模型には興味をしめさなかったため、[[仮説実験授業研究会]]会員の由良文隆{{refnest|group="注"|当時は神奈川県の中学校教諭{{Sfn|由良文隆|2019}}。}}が父の金型工場で1億倍実体積分子模型の金型を製造してもらい、プラスチック製模型として量産し、「YYSブロック」として1993年に販売した{{Sfn|山路敏英|2021|pp=64-68}}。その後、仮説実験授業研究会では、1億倍という区切りの良い数字を分子模型で使ったことによって、科学入門教育上「最も基礎的な科学的概念」としての原子のイメージが、子どもたちに覚えやすく印象に残ることになった{{Sfn|山路敏英|2021|p=68}}。
== 科学入門教育への導入と成果 ==
===初期の導入===
立体化学では入門的学習にはどうしても分子模型は必要であると考えられ1960年頃には大学の化学の授業で市販の模型が使われていた{{Sfn|畑一夫|1966|p=205}}。しかし学生1人1人が模型を触って学ぶには高価であったため、学生用に様々な自作方法が考案され、球棒モデルが作られていた{{Sfn|畑一夫|1966|p=205}}。高校で発布スチロール球をニクロム線で切って作ったり、毛糸で電子雲モデルを作成する試み{{Sfn|高山晃|1972}}、大学での紙を切り抜いて折ることで作る分子模型{{Sfn|田村通和|1977}}、高校化学でのポリウレタンやEVA等の軟質プラスチックで球棒型や接触球模型を作る試み{{Sfn|石山・大槻・花屋・村松|1984}}、教育大学での折りたたみ式の紙製模型で正四面体骨格模型の試み{{Sfn|小出力|1985}}などが行われてきた。このように、これらは主に大学・高校での化学の授業で利用された。
===初等教育への導入===
小学校を中心とした初等教育で、本格的に分子模型の授業を導入することは、板倉聖宣が1971年に『もしも原子が見えたなら』{{Sfn|板倉聖宣|1971}}という子ども向きの絵本を出版したことから始まった。この本は1964年のポーリングの『分子の造形』{{Sfn|Pauling・Hyward|1967}}で、カラーの分子模型の図を多用した入門書を出版したことを参考に作られたと思われる。ポーリングのこの本は見開きの片面に球棒モデルや実体積模型や、結晶模型図が多数載せられ、日本の分子模型づくりにも大きな影響を与えた{{Sfn|山路敏英|2021|p=80}}。しかし、板倉の絵本は対象を小学生まで下げたことと、実体積分子模型の図を採用したことが、それまでの高等・中等教育の化学の授業を対象とした模型作りとは違っていた{{refnest|group="注"|この国土社版の初版の挿絵を描いたのは挿絵画家の[[梶鮎太]]だが、絵について板倉聖宣と対立した話が伝わっている。絵本の中に空気中の分子が飛び回っている絵があるが、梶は「分子が飛び回っているのだから遠近法で描こう」としたが、板倉はこれに強く反対した。板倉は「同じ分子が大きく描かれたり、小さく描かれたりすると、子どもたちが、同じ分子でも大きさが違うものがあると、勘違いする恐れがある」ことを心配し、「読者である子どもの印象が最優先」であるとして、飛び回るたくさんの分子は同じ大きさで描かれることになった{{Sfn|山路敏英|2021|pp=77-78}}。}}。この絵本の内容は板倉の予想を超えて子どもだけでなく教師にも歓迎され、小学校低学年でも使われるようになった{{Sfn|板倉聖宣|2008|pp=94-95}}。
===絵本の授業書化===
[[File:The students looking the models of the molecules in the air.jpg|thumb|[[授業書]]「もしも原子がみえたなら」の授業で、空気の1億倍模型を見る子どもたち。]]
絵本にそって授業をやりたいという要望を受けて、1975年に仮説実験授業研究会会員の平林浩{{refnest|group="注"|1934年、長野県・諏訪地方生まれ。1988年まで小学校教諭。退職後は「出前教師」として、地域の子ども・大人といっしょに科学を楽しむ教室を開いている。仮説実験授業研究会、障害者の教育権を実現する会会員。}}が[[授業書]]「もしも原子が見えたなら」を作成した{{Sfn|山路敏英|2020|p=165}}。この授業書は「お話を読みながら分子の図に色を塗っていく」という簡単な構成だった。平林は「分子模型を頭の中で飛び交わせながら考えることができれば、イメージだけで化学変化が分かってしまうのではないか」と考えた{{Sfn|平林浩|2019|p=129}}。分子に色を塗ることにしたのは「色を付けることによって描かれているもののイメージが強く残る」と考えた事による{{Sfn|平林浩|2019|p=131}}。この授業書は小学校低学年でも大歓迎され、大人から子どもまで原子や分子をたのしく学べることが分かった{{Sfn|板倉聖宣|2008|p=95}}。
===１億倍スチロール球模型の始まり===
名倉弘{{refnest|group="注"|（1920-2008年）仮説実験授業研究会会員。東京でわかば科学クラブを主催して子どもたちに、たのしい科学の授業を行っていた。{{Sfn|山路敏英|2021|p=132}}}}は「もしも原子がみえたなら」の授業で三田村理研工業のプラッスチック分子模型を使っていたが、三田村理研は1976年に廃業してしまい、分子模型の入手に困っていた{{Sfn|名倉弘|1982|p=132}}。そこで様々な材料で試した結果、1979年に手芸店で見つけた発泡スチロール球で分子模型を作ることはじめた{{Sfn|平尾二三夫|1991|p=137}}。その結果、球にパイプで印を付けて大型カッターで切るという方法を考案した。スチロール球は水性ペイントで色塗りをし、木工用ボンドで接着した。三田村理研の模型は1.25億倍だったが、名倉弘はスチロール球のサイズを『理科年表』に載っていたファンデルワールス半径（オングストローム単位）の数字を2倍してcmに換算して１億倍とし、スチロール球の25～45ミリに近いものを当てはめた。ここにはじめて実体積模型の倍率が１億倍となった。このとき名倉が発表した球のサイズ表では、たとえば水素原子は25ミリ、酸素原子は30ミリとなった{{Sfn|名倉弘|1982|p=135}}。小学校4年生以下はまだカッターがうまく使えなかったため、名倉が切ったものを用意して色塗りと接着だけやらせたた{{Sfn|名倉弘|1982|p=134}}。欠点としては小売店で買うスチロール球が1個25円～35円と高価なことであった。
===製作方法の改良===
[[File:Molecule models.jpg|Molecule_modes|thumb|発泡スチロール球で作った授業用の１億倍実体積分子模型。]]
名倉弘の発泡スチロールでつくる１億倍実体積模型の作り方は、[[たのしい授業学派]]を中心とする多くの授業者によって改良された。また、「もしも原子がみえたなら」だけでなく、「いろいろな気体」「三態変化」「燃焼」などの授業書でも分子模型が積極的に取り入れられた。
*1985年、板倉と吉村七郎{{refnest|group="注"|よしむらしちろう、1926-2008年8月13日。元暁星小学校教諭。分子模型の普及，授業書「宇宙への道」「地球」などで使用する実験器具の開発，「ゴミと環境」をはじめとするさまざまな授業プランの開発などがある{{Sfn|たのしい授業編集部|2008}}。}}は授業書に出てくる分子の大きさと切り方を図解した{{Sfn|板倉・吉村|1985}}。スチロール球も小売店から供給元に入手先が変更され大幅に安価になった。
*1990年、高橋道比己{{refnest|group="注"|当時は名古屋仮説会館を運営。}}と由良文隆{{refnest|group="注"|ゆらふみたか、1954年生まれ。}}はプラスチック板に穴を開けて、スチロール球に切断面の印を付ける「モルプレート」を開発した{{Sfn|高橋・由良|1990}}。
*1992年、平尾二三夫{{refnest|group="注"|ひらおふみお、1957年生まれ。当時は大阪の小学校教諭。}}は「ユニポスカキャップ」で球に印を付ける方法で多くの分子模型の作り方を解説した本を出版した{{Sfn|平尾・板倉|1992}}。
*1995年、塩野広次{{refnest|group="注"|しおのひろつぐ、1951年東京生まれ。千葉の中学校教諭から小学校教諭を経て、1990年、宇都宮大学教育学部非常勤講師。2000年、千葉大学教育学部非常勤講師。}}は１億の3乗＝10<sup>8</sup>×10<sup>8</sup>×10<sup>8</sup>＝10<sup>24</sup>≒1[[モル]]であることから、'''１億倍実体積分子模型はそのまま該当分子の1[[モル]]の体積に相当することを発見した。'''そこで１億倍分子模型に「[[分子量]]グラム」分のおもりを入れれば、模型でも分子量を実感できるとして模型に鉛の小粒を入れた分子模型を考案した{{Sfn|塩野広次|1995}}。
*2005年、山田正男{{refnest|group="注"|当時は愛知県の高校教諭。}}と斉藤一郎{{refnest|group="注"|当時は北海道の小学校教諭。}}は電熱線カッターをステンレス線で作り乾電池で動くようにした。また色塗りは水性ペンキが美しく出来る事、独自開発の角度定規で正確に切ることができるようになった。これらの道具は仮説社で販売され、原子数の多い分子も手軽に作れるようになった{{Sfn|山田・斉藤|2005}}。
一方で、板倉聖宣は「模型はある程度いい加減なのが良いのであって、模型を作ることによって覚えることが増えたらいやになってしまう。厳密さを要求しすぎて分子模型の利点を失わないように」と戒めている{{Sfn|山田正男|2001|p=135}}。
===初等教育で原子・分子を教える意義===
[[File:3D mole Q cards.jpg|thumb|カードゲーム[[モルQ]]]]
板倉聖宣は「小学校1年生に原子や分子を教えるのは押しつけ、ムチャクチャではないか」という批判に対して、
:明治以後，「大地は球だ」ということは地球儀の普及で常識になった。今、「そんなことは難しくて役立たないから教えるな」と言う人がいるだろうか。あえて「原子論を」と言わなくてもいい。分子模型を地球儀のように身近なものにすべきだ{{Sfn|板倉聖宣|1998}}。
と答えている。
また、伊藤恵{{refnest|group="注"|当時は東京の小学校教諭。}}は小学校1～2年生で「もしも原子がみえたなら」を分子模型を使って授業し、子どもたちが生き生きと分子の世界に遊ぶようになる大きな成果を上げた{{Sfn|伊藤恵|1995}}。同様な事例は他にも報告されている{{Sfn|平尾二三夫|2015}}。
このような分子模型の授業の広がりと歓迎について板倉聖宣は、
:原子や分子を学んだ子どもたちは「分子模型の知識がこの世の多くの問題を解くのにとても役立つ」ということを知ってしまう。小学生や高校生でもいろんな分子模型を組み立てて、原子分子のことを想像するのが楽しんでいる。カードゲームの「[[モルQ]]」はそうした原子の教育から生まれ、子どもたちに大歓迎されている{{Sfn|板倉聖宣|1998|pp=18-19}}。
と述べている。
さらに21世紀に入ると「初等教育での本格的な分子模型の授業」は世代を超えて受け継がれるようになってきた。たとえば、小学校時代に「もしも原子が見えたなら」で分子模型を楽しんだ子どもの中から、教師になって再び分子模型の授業を行う者が現れた{{Sfn|古川真司|2019}}。
また分子模型の授業を受けて、成人後にプログラマーの仕事に就いたとき、その時学んだ分子運動のイメージを視覚化するために「シミュレーション版〈もしも原子が見えたなら〉」{{Sfn|林戸研究所|2019}}を作って販売するまでになったものも現れた{{Sfn|小林眞理子|2008}}{{Sfn|小林眞理子|2019}}。
18年ぶりに再会した小学校の同窓会で、小学校時代に体験した分子模型のたのしさが話題になった事例{{Sfn|日吉仁|2019}}や、仮説実験授業研究会の外まで分子模型の授業が広がり、海外の生徒が分子模型の授業を楽しんだ事例も現れた{{Sfn|那須悦代ほか|2009}}。
板倉聖宣は分子模型の教育について次のように述べている。
:明治初期の物理の教科書には、小学生用のものにも、最初から分子の話が出ていました。そして「すべての物は分子からできている」ということを知らないと「文明開化の人」とは言えないと思われることもありました。しかし、その原子分子論の知識は広く国民の基礎常識となるに至りませんでした。しかし、「地球」の方の知識は広く国民の常識となったと言えるでしょう。明治期は『地球儀用法』という本が何種類も発行されて、人々に「地球の実在」を雄弁に訴えることに成功したからです。地球全体は大きすぎて見えないのに、机の上の小さい地球儀は目に見えるので、地球の実在を有力に訴えることができたのです。分子模型があってはじめて、原子分子論は国民常識になるに至る道を見いだしたというべきでしょう{{Sfn|板倉聖宣|1998|p=22}}。
== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
{{Reflist|group="注"|}}
=== 出典 ===
{{reflist|3|30em|}}
== 参考文献 ==
*{{Cite journal|和書|author=畑一夫|title=立体化学学習用の分子模型 入門にも高度の利用にも役立つ新しい分子模型の試作|url=https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.14.2_205|journal=化学教育|publisher=日本化学会|year=1966|volume=14|issue=2|pages=205-210|ref={{Sfnref|畑一夫|1966}}}}
*{{Cite journal|和書|author=畑一夫|title=分子模型のいろいろ|url= https://doi.org/10.5940/jcrsj.9.128|journal=日本結晶学会誌|publisher=日本結晶学会|year=1967|volume=9|issue=2|pages=128-135|ref={{Sfnref|畑一夫|1967}}}}
*{{Cite book|和書|author=Linus Pauling|author2=Roger Hyward|translator=木村健二郎・大谷寛治|title=分子の造型 やさしい化学結合論|publisher=丸善|year=1967|isbn=4-621-02026-9|ref={{Sfnref|Pauling・Hyward|1967}}}}{{全国書誌番号|68000623}}
*{{Cite book|和書|author=板倉聖宣|title=もしも原子がみえたなら|publisher=国土社|isbn=4-337-06007-3|year=1971|ref={{Sfnref|板倉聖宣|1971}}}}{{全国書誌番号|45001357}}
*{{Cite journal|和書|author=高山晃|title=手軽にできる分子模型の開発(〈特集〉最近の化学教育機材)|url=https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.20.2_114|journal=化学教育|publisher=日本化学会|year=1972|volume=20|issue=2|pages=114-119|ref={{Sfnref|高山晃|1972}}}}
*{{Cite journal|和書|author=田村通和|title=簡単に分子模型や結晶模型を製作する研究 : 1. 紙で折り出す安価な方法|url=https://chukyo-u.repo.nii.ac.jp/?action=pages_view_main&active_action=repository_view_main_item_detail&item_id=11903&item_no=1&page_id=13&block_id=21|journal=中京大学教養論叢|publisher=中京大学教養部|year=1977|volume=18|issue=2|pages=231-250|ref={{Sfnref|田村通和|1977}}}}
*{{Cite journal|和書|author=平尾二三夫|title=発泡スチロール球での分子模型作りの歴史（1）1971～1991年まで（初出：1991年）|journal=〈原子・分子模型〉はどのようにして生まれたのか|publisher=カウベル堂|year=2021|pages=136-141|ref={{Sfnref|平尾二三夫|1991}}}}
*{{Cite journal|和書|author=名倉弘|title=分子模型を”発泡スチロール球”で作ろう（初出：1982年）|journal=〈原子・分子模型〉はどのようにして生まれたのか|publisher=カウベル堂|year=2021|pages=132-141|ref={{Sfnref|名倉弘|1982}}}}
*{{Cite journal|和書|author1=石山公|author2=大槻勇|author3=花屋馨|author4=村松隆|title=軟質プラスチックを用いた分子模型の試作と教材化|url=https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.32.5_434|journal=化学教育|publisher=日本化学会|year=1984|volume=32|issue=5|pages=434-437|ref={{Sfnref|石山・大槻・花屋・村松|1984}}}}
*{{Cite journal|和書|author=小出力|title=折畳式分子模型の製作|url=https://doi.org/10.20665/kagakukyouiku.33.5_420|journal=化学教育|publisher=日本化学会|year=1985|volume=33|issue=5|pages=420-422|ref={{Sfnref|小出力|1985}}}}
*{{Cite journal|和書|author1=板倉聖宣|author2=吉村七郎|title=分子模型の作り方-発泡スチロール球で簡単につくれます|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=1985|issue=33|pages=41-56|ref={{Sfnref|板倉・吉村|1985}}}}
*{{Cite journal|和書|author1=高橋道比己|author2=由良文隆|title=分子模型定規－モルプレート|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=1990|issue=93|pages=72|ref={{Sfnref|高橋・由良|1990}}}}
*{{Cite book|和書|author=平尾二三夫|author2=板倉聖宣|title=発砲スチロール球で 分子模型を作ろう|publisher=仮説社|year=1992|isbn=4-7735-0101-4|ref={{Sfnref|平尾・板倉|1992}}}}{{全国書誌番号|93037475}}
*{{Cite journal|和書|author1=吉村七郎|title=分子模型で身近になった原子や分子，そして化学|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=1993|issue=125|pages=18-21|ref={{Sfnref|吉村七郎|1993}}}}
*{{Cite journal|和書|author=伊藤恵|title=低学年における原子論教育の可能性|journal=仮説実験授業研究 第Ⅲ期|issue=6|year=1995|pages=40-69|publisher=仮説社|isbn=4-7735-0116-2|ref={{Sfnref|伊藤恵|1995}}}}{{全国書誌番号|96034443}}
*{{Cite journal|和書|author1=塩野広次|title=１億倍分子模型で１モルがわかった|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=1995|issue=155|pages=48-55|ref={{Sfnref|塩野広次|1995}}}}
*{{Cite journal|和書|author=板倉聖宣|title=読み書き・計算，原子模型 分子模型作りを新しい国民常識に|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=1998|issue=197|pages=10-25|ref={{Sfnref|板倉聖宣|1998}}}}
*{{Cite journal|和書|author=山田正男|title=アリがタイなら倉庫-102〈教育的配慮をしない〉|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=2001|issue=135|pages=10-25|ref={{Sfnref|山田正男|2001}}}}
*{{Cite journal|和書|author=山田正男|author2=斉藤一郎|title=電熱線カッターを使った分子模型の作り方 その１「道具・材料・作り方」|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=2005|issue=299|pages=22-35|ref={{Sfnref|山田・斉藤|2005}}}}
*{{Cite journal|和書|author=榊原郁子|title=スチュアートタイプ分子模型の誕生（初出：2005年）|journal=〈原子・分子模型〉はどのようにして生まれたのか|publisher=カウベル堂|year=2021|pages=119-128|ref={{Sfnref|榊原郁子|2005}}}}
*{{Cite journal|和書|author=板倉聖宣|title=(絵本)『もしも原子がみえたなら』について 父母と教師用解説（全文）(初出：2008年、仮説社版)より|journal=〈原子・分子模型〉はどのようにして生まれたのか|publisher=カウベル堂|year=2021|pages=94-102|ref={{Sfnref|板倉聖宣|2008}}}}
*{{Cite journal|和書|author=たのしい授業編集部|title=編集後記|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=2008|issue=341|pages=148|ref={{Sfnref|たのしい授業編集部|2008}}}}
*{{Cite journal|和書|author=小林眞理子|title=空気の分子運動が目の前に「シミュレーション版《もしも原子が見えたなら》」ができました|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=2008|issue=342|pages=20-29|ref={{Sfnref|小林眞理子|2008}}}}
*{{Cite journal|和書|author1=那須悦代|author2=アグベコ・ジュリウス・コフィ|author3=アブカリ・モーゼス・アブドゥライ|author4=喜多雅一|title=水分子で遊ぼう : 高校生を対象とした科学遊びから探究をめざす教材|journal=日本科学教育学会年会論文集|url=https://doi.org/10.14935/jssep.33.0_295|publisher=日本科学教育学会|year=2009|volume=33|issue=|pages=295-296|ref={{Sfnref|那須悦代ほか|2009}}}}
*{{Cite journal|和書|author=平尾二三夫|title=科学のたのしさが広がるとき 柔らかい脳みその１年生とお母さんと分子模型|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=2015|issue=431|pages=67-73|ref={{Sfnref|平尾二三夫|2015}}}}
*{{Cite journal|和書|author=小林眞理子|title=シミュレーション版〈もしも原子がみえたなら〉リニューアルしました WindowsでもMacでも！|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=2019|issue=494|pages=97-99|ref={{Sfnref|小林眞理子|2019}}}}
*{{Cite journal|和書|author=日吉仁|title=残るもの 18年前の教え子たちとの同窓会|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=2019|issue=486|pages=5-7|ref={{Sfnref|日吉仁|2019}}}}
*{{Cite journal|和書|author=古川真司|title=人や自然を原子の目で見る 分子模型が開く科学の世界|journal=たのしい授業|publisher=仮説社|year=2019|issue=487|pages=5-10|ref={{Sfnref|古川真司|2019}}}}
*{{Cite journal|和書|author=平林浩|title=授業書〈もしも原子がみえたなら〉ができたころ（初出：2019年）|journal=〈原子・分子模型〉はどのようにして生まれたのか|publisher=カウベル堂|year=2021|pages=129-131|ref={{Sfnref|平林浩|2019}}}}
*{{Cite journal|和書|author=山田正男|title=自分で分子模型をつくろう（初出：2019年）|journal=〈原子・分子模型〉はどのようにして生まれたのか|publisher=カウベル堂|year=2021|pages=142-150|ref={{Sfnref|山田正男|2019}}}}
*{{Cite journal|和書|author=由良文隆|title=プラスチック製原子模型の開発・販売（初出：2019年）|journal=〈原子・分子模型〉はどのようにして生まれたのか|publisher=カウベル堂|year=2021|pages=151-164|ref={{Sfnref|由良文隆|2019}}}}
*{{Cite journal|和書|author=山路敏英|title=原子・分子模型の歴史年表 その2（初出：2020年）|journal=〈原子・分子模型〉はどのようにして生まれたのか|publisher=カウベル堂|year=2021|pages=103-118|ref={{Sfnref|山路敏英|2020}}}}
*{{Cite book|和書|author=山路敏英|title=〈原子・分子模型〉はどのようにして生まれたのか|publisher=カウベル堂|year=2021|ref={{Sfnref|山路敏英|2021}}}}{{全国書誌番号|23568768}}
*{{Cite web|url=https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co8410972|title=Five wooden molecular model balls|date=|publisher=Gift of Manchester Literary & Philosophical Society|accessdate=2022-06-30|ref={{Sfnref|Gift of Manchester Literary & Philosophical Society}}}}
*{{Cite web|url=https://www.youtube.com/watch?v=4DzY0q_Os8Y|title=もしも原子がみえたなら予告編-YouTube|publisher=林戸研究所|date=2019-08-14|accessdate=2022-07-07|ref={{Sfnref|林戸研究所|2019}}}}
==関連項目==
* [[球棒モデル]]
* [[空間充填モデル]]
* [[構造式エディタ]]
* [[CPK配色]]
* [[原子論]]
* [[仮説実験授業]]
* [[たのしい授業学派]]
==外部リンク==
*[https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co8410972 ドルトンの使った原子模型（マンチェスター科学産業博物館所蔵）]
*[http://chem125-oyc.webspace.yale.edu/125/history99/6Stereochemistry/models/models.html Models and Structural Diagrams in the 1860s]
*[https://www.maruzen-publishing.co.jp/item/?book_no=295152 丸善・HGS分子構造模型 有機化学学生用セット]
*[https://www.kasetu.co.jp/products/list?category_id=67&pageno=1 仮説社・分子模型]
*[http://www.cypress-international.com/image/amika/cpk.html サイプレス・インターナショナル・CPK®精密分子モデル(CPK® Atomic Model)]
*[https://www.youtube.com/watch?v=4DzY0q_Os8Y 林戸研究所 もしも原子がみえたなら予告編]
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[[Category:立体化学]]
[[Category:分子モデリング]]
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[[Category:科学教材]]
[[Category:科学教育]]
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