シニアになって米国高校生向け化学オンライン教育を受講してみた

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公開日
2025.04.04

更新日
2025.04.07

シニアになって米国高校生向け化学オンライン教育を受講してみた

筆者は日本生まれ、日本育ちの日本人で、小学校・中学校・高校・大学と日本の学校にて日本語で教育を受けました。そして高校受験・大学受験目的で「化学」を学習しました。受験の目的は受験した学校に合格することなので、試験の点数をできるだけたくさん稼ぎたいということになります。

筆者が受験をした頃の化学の試験は、非常に抽象的な説明内容で具体性に乏しいため、その内容をリアリティを以て理解することが非常に難しいという印象でした。例えば、鉄鉱石1トンを高温で熱して製錬して鉄を取り出す工程は化学で説明できると思うのですが、化学の授業ではそのような説明はなく、非常に抽象的な化学の仕組みや化学式の説明しかなく、非常に現実感のない科目であまり興味を持てなかったという感じでした。とは言え試験では高い得点が欲しかったので、ひたすら抽象的な学習内容を記憶することでした。このような感じで筆者の化学の学習は、試験の点数を稼ぐためのゆがんだ学習でした。

このような問題意識のもと、実用主義の教育意識が強い米国で、化学をどのように教えているのか、知りたいと考えるようになりました。

他方、英語力の観点からは、米国人が中学や高校の化学の授業でカバーした英単語・英熟語をカバーしたいという動機も大きいものがありました。日本の英語教育は大学受験で出題される英文を基に6,000語程度を記憶する必要があると言われていますが、評論文的なものに出てくる英単語に偏っていて、英語での化学用語が大きく欠損しているのではないかと長年感じていました。米国人が中学や高校の化学の授業で当たり前に知っている化学英単語は、時に会話や文書の中で使われるわけで、そこを日本人としてカバーすることにより、英語力の向上が図れるのではないかとも考えました。

インターネットの発達で、自宅でPCを使って簡単に米国での小学校・中学校・高校での教育課程をオンラインで受講できるようになりました。このような技術の発達を活かして、米国の高校生向けの化学の授業に取り組むことにしました。

ちなみに本書は米国での化学の授業内容を説明するものではありません。本書の目的は、米国における化学教育を通じて、日本人シニアが米国の化学のオンライン教育を受講することの意義の確認、米国での化学教育の仕方を把握すること、日本人による化学の授業の英語リスニングについての確認、日本人シニアにとって意味の把握が難しいと感じられる化学で使われている英単語・英熟語の抽出となります。

米国子供向け化学のオンライン教育サービス提供Webサイトの探索・選定

米国子供向けオンライン化学教育サービスの探索にあたり、生成AIに紹介してもらいました。

具体的にはGoogle Gemini、Microsoft Copilot、Perplexityの３つに無料でサービス提供されている米国の子供向けオンライン生物教育Webサイトを質問して、提示された各サイトにアクセスしてみました。米国の小学校～高校向けのオンライン教育では、算数・数学が非常に多いのですが、「化学」での主なものは以下の４つでした。

主要教科カバー型（１）Khan Academy

Arts and humanities | Khan Academy

Khan Academyは、非営利団体として運営していて、全プログラムを無償で利用でき、幼稚園、小学校、中学校、高校、大学レベルまで様々な科目をカバーしていて、PCでも使いやすくなっています。理科に関しては中学生、高校生や大学生向けに生物、物理、地学などかなりたくさんのコンテンツがアップされています。化学に関しては学習テーマごとのテキスト情報のみならず、ビデオ授業や学習問題も提供されていますが、小学生や中学生向けはなく、高校生向けの化学の授業はありました。

ちなみに、物理、生物、地学に関して中学生向けの授業がありました。

教科特化型（２）Ducksters：社会と理科

https：//www.ducksters.com/

歴史、地理、物理、化学など幅広く扱っていて、対象年齢は明示されていませんが、小学校高学年くらいな感じです。教育コンテンツとしては、学年別になっておらず、学習項目がアルファベット順に掲載されているため、順を追って学習することはできません。

加えて、別の有償の教育サイトである“Adaptive Mind”のバナー広告があちこちに配置されていて、非常にコンテンツが見にくいものがあります。

ちなみに“Adaptive Mind”は、幼稚園、1^st　Gradeから8th Gradeまで学年別に利用することが可能です。最初の1か月は無償ですが、翌月か1か月9.95米ドルたが必要となります。理科は物理、化学、生物、地学などが扱われています。

AdaptedMind

教科特化型（３）Science Buddies：科学実験

https://www.sciencebuddies.org/

科学実験のアイデアや手順、背景知識などを提供するウェブサイトです。小中高校生向けの科学プロジェクトのヒントが満載で、自由研究にも役立つとのことです。実験キットの購入方法や、科学フェアへの参加に関する情報も提供しています。

授業の動画サンプルもアップされていましたが、科学創作・モノづくりが好きな子供・大人には興味深いと思われる内容でした。ただ、今回は生物の授業単元を体系的に学習することが目的なので、このWebサイトは候補から外れました。

教科特化型（４）Science Buddies：科学実験

https://mysteryscience.com/

小学生向けに設計された魅力的なオンライン理科プログラムで、好奇心を刺激する質問から始まる短いビデオレッスンや簡単な実験や活動を含む、ハンズオン学習を重視とのことでした。しかし、学校向けに提供していて、年間1,999米ドルの費用がかかるとのことで、このWebサイトは候補から外れました。

このような感じで、本当は小学生か中学生向けの化学を学習したかったのですが、高校生向けで学習ハードルはかなりあがるものの、仕方ないので、Khan Academyの高校生向け化学にトライすることにしました。

https://www.khanacademy.org/science/hs-chemistry

学習の目的は、日本人シニアが米国での化学のオンライン教育を受講することの意義の確認、数十年前に日本の高校で学んだ化学の教育と米国での高校生向けの化学の学習内容や学習の仕方の相違を把握したいことと、日本人による米国史の授業の英語リスニングについての確認、日本人シニアにとって意味の把握が難しいと感じられる化学で使われている英単語・英熟語の抽出となります。

Unit 1: Atoms, isotopes, and ions　原子、同位体、イオン

https://www.khanacademy.org/science/hs-chemistry/x2613d8165d88df5e:atoms-isotopes-and-ions

Atomic structure　原子構造

Protons, neutrons, and electrons in atoms　原子内の陽子、中性子、電子

授業の英単語・英熟語

atoms 原子

subatomic particles　素粒子

protons　陽子

neutrons　中性子

electrons　電子

nucleus 原子核

are positively charged 正に帯電している

have a mass of about 1 u　質量は約1 uである

are neutral 中性である

are negatively charged 負に帯電している

Elements and atomic number　元素と原子番号

授業の英単語・英熟語

elements　元素

a unique set of physical and chemical properties　独自の物理的および化学的特性

atomic number　原子番号

the periodic table 周期表

chemical symbol 化学記号

Isotopes 同位体

Isotopes 同位体

授業の英単語・英熟語

Isotope 同位体

mass number 質量数

isotope notation 同位体表記法

Worked example: using the mass number equation 実例: 質量数方程式の使用

授業の英単語・英熟語

mass number 質量数

Average atomic mass 平均原子質量

授業の英単語・英熟語

atomic mass 原子質量

atomic weight 原子量

the weighted average mass of the atoms 原子の加重平均質量

in a naturally occurring sample of the element その元素の天然サンプルに含まれる

unified atomic mass units (u) 統一原子質量単位 (u)

Ions イオン

Introduction to ions イオン入門

授業の英単語・英熟語

a positively charged ion　正に帯電したイオン

a cation　陽イオン

a negatively charged ion 負に帯電したイオン

an anion　陰イオン

Worked example: calculating ion charge 実例: イオン電荷の計算

授業の英単語・英熟語

an atom with an electric charge 電荷を持つ原子

＊＊＊

これでUnit 1: Atoms, isotopes, and ions　原子、同位体、イオンの授業が終わりました。

授業の内容としては、陽子、中性子、電子の定義、原子の陽子・中性子・電子の数の計算、原子の質量の計算、帯電の量の計算を、原子の周期表などを使って説明していました。

演習問題は、これらの化学用語の記憶問題と関連する質量などの計算問題でした。

筆者の日本の中学・高校時代の遠い記憶では、陽子、中性子、電子の定義に関する問題はあったような気がしますが、中性子、電子の数の計算、原子の質量の計算、帯電の量の細かな計算をしたようなことはない気がしました。後の授業でこの知識が必要なのかもしれませんが、非常に抽象度が高い授業で、何のためにこの計算をする必要があるのか、よくわかりませんでした。米国教育の特徴である実用性からは遠い気がしました。

英語学習には、化学の基礎的な英語用語が学習できたと思います。日本語ではこれらの化学用語は学習したような気がしますが、英語化学用語は初めて見たものもたくさんありました。

英語リスニングとしては、化学用語の意味が良く理解できていないと、一般の日本人にとっては聞き取りが難しいものがあろうかと思います。

Unit 2: Atomic models and periodicity　原子モデルと周期性

https://www.khanacademy.org/science/hs-chemistry/x2613d8165d88df5e:atomic-models-and-periodicity

The Bohr model and atomic spectra　ボーアモデルと原子スペクトル

The Bohr model　ボーアモデル

Limitations　制限事項

授業の英単語・英熟語

the wave properties of electrons　電子の波動特性

How are electrons arranged in Bohr models?　ボーアモデルでは電子はどのように配置されているか?

授業の英単語・英熟語

helium　ヘリウム

lithium リチウム

Energy levels　エネルギーレベル

授業の英単語・英熟語

the discrete energy levels 個別のエネルギーレベル

the chlorine model 塩素モデル

Valence electrons　価電子

授業の英単語・英熟語

Electrons in the outermost shell　最外殻にある電子

the valence shell　価電子殻

valence electrons　価電子

The electromagnetic spectrum　電磁スペクトル

授業の英単語・英熟語

radiation　放射線

gets a bad rap悪い評判をたてる

electromagnetic radiation電磁放射線

Electromagnetic radiation　電磁放射

授業の英単語・英熟語

by oscillations in the electromagnetic field電磁場の振動によって

both wave and particle properties　波と粒子の両方の特性

perpendicular to each other　互いに垂直である

propagates itself through space　空間を伝播する

Photons　光子

授業の英単語・英熟語

at the quantum level　量子レベルでは

exists as particles 粒子として存在する

photon　光子

wave packet 波束

travel at the speed of light 光速で伝わる

The electromagnetic spectrum　電磁スペクトル

授業の英単語・英熟語

wavelength　波長

frequency　周波数

Frequency 周波数

授業の英単語・英熟語

a stationary diagram 静止図

Energy エネルギー

授業の英単語・英熟語

electronvolt 電子ボルト

Radio waves 電波

授業の英単語・英熟語

AM and FM radio signals AM および FM ラジオ信号

Microwave マイクロ波

microwave oven 電子レンジ

Infrared 赤外線

授業の英単語・英熟語

is trapped by Earth’s atmosphere 地球の大気に閉じ込められる

Visible light　可視光

授業の英単語・英熟語

sighted people 目が見える人

Ultraviolet (UV)　紫外線 (UV)

授業の英単語・英熟語

cause damage to living tissues　生体組織に損傷を与える.

X-rays

授業の英単語・英熟語

can lead to damage and mutations　損傷や突然変異につながる

dense tissues like bone 骨などの高密度組織

reach a detector検出器に到達する

Gamma rays ガンマ線

授業の英単語・英熟語

unstable nuclei 不安定な原子核

radioactive decay 放射性崩壊

squiggly wave packet 曲がりくねった波束

radiation therapy 放射線療法

Summary まとめ

授業の英単語・英熟語

oscillating electric and magnetic fields　振動する電場と磁場

Absorption/emission lines　吸収線/輝線

Broken rainbows　壊れた虹

授業の英単語・英熟語

prismatic observation プリズム観測

absorption line 吸収線

Colorful gases　カラフルなガス

授業の英単語・英熟語

emission line 発光線

spectral line スペクトル線

at a distance 遠くにある

astronomer 天文学者

Atomic spectra　原子スペクトル

授業の英単語・英熟語

specific, discrete energy levels 特定の離散的なエネルギーレベル

an excited state　励起状態

distant astronomical objects　遠く離れた天体

Activity: What makes a neon sign glow? アクティビティ: ネオンサインが光るのはなぜでしょうか?

ネオンサインはなぜ光るのか、ネオンサインが発する光の色は何によって決まるのでしょうかをさまざまな光源から発せられる可視光スペクトルを分析し、原子がエネルギーと相互作用してさまざまな色の光を生み出す仕組みを理解する研究学習でした。実生活に基づく研究課題ですね。生徒は学んだことを活かして独自のネオンサインをデザインするなど、生徒が科学的知識と創造性を組み合わせて新しいものを生み出すことを奨励していました。創造性を重視する米国教育に一端が垣間見えました。

授業の英単語・英熟語

observing light sources　光源の観察

a diffraction grating 回折格子

spectroscope 分光器

gas discharge tube ガス放電管

atomic emission spectra 原子発光スペクトル

Lewis diagrams for atoms and ions　原子とイオンのルイス図

授業の英単語・英熟語

the number of valence electrons　価電子の数

monatomic ions　単原子イオン

The quantum model　量子モデル

Shells, subshells, and orbitals　殻、サブ殻、軌道

授業の英単語・英熟語

atomic orbitals　原子軌道

Introduction to electron configurations　電子配置の紹介

授業の英単語・英熟語

electron configuration 電子配置

The Aufbau principle アウフバウ原理

授業の英単語・英熟語

lower-energy atomic orbital 低エネルギーの原子軌道

Electron configurations of ions イオンの電子配置

授業の英単語・英熟語

the neutral atom 中性原子

Electron configurations with the periodic table 周期表による電子配置

授業の英単語・英熟語

the periodic table 周期表

chemical property 化学的性質

electron structure　電子構造

The periodic table　周期表

The periodic table　周期表

授業の英単語・英熟語

chemical and physical property　化学的および物理的特性

reactivity　反応性

metals, nonmetals, and metalloids　金属、非金属、および半金属

distinct property　類似した特性

alkali metal　アルカリ金属

alkaline earth metal　アルカリ土類金属

halogen　ハロゲン

noble gase　希ガス

Determine valence electrons using the periodic table　周期表を使用して価電子を決定する

授業の英単語・英熟語

an atom’s valence electrons 原子の価電子

chlorine model 塩素モデル

an atom’s chemical behaviors　原子の化学的挙動

Valence electrons on the periodic table　周期表の価電子

授業の英単語・英熟語

have similar chemical properties　類似した化学的性質を持つ

Periodic trends　周期的な傾向

Atomic radii trends　原子半径の傾向

授業の英単語・英熟語

atomic radius 原子半径

increased shielding 遮蔽の増加

Ionization energy trends　イオン化エネルギーの傾向

授業の英単語・英熟語

the ionization energyイオン化エネルギー

＊＊＊

これでUnit 2: Atomic models and periodicity　原子モデルと周期性の授業が終わりました。

授業の内容としては、原子の周期表を使って、電子の構造の解明方法を中心に説明がありました。

筆者の高校における化学の試験では、原子の周期表を横方向に「すいへいりーべーぼくのふね」と語呂合わせで覚えることと、縦方向にも語呂合わせで覚えて、銅イオンを含む溶液に鉄片を入れると、鉄が溶けて銅が析出するなどの金属の置換反応の問題に対応するというのがメインでした。

他方、米国の原子周期表の学習は、縦方向、横方向のグルーピングや並びにどのような意味があるのか、それぞれの元素の電子の構造がどうなるのかを周期表を使って説明していました。日本の高校化学ではそこまでの説明はなかったので、米国の化学の授業を受けて、元素の周期表がなぜあのように少々いびつな表になっているのか、縦方向・横方向に原子が並んでいる意味合いがよく理解できました。

ただ、その理解が何のために必要なのかはよく理解できず、日本の化学の試験では金属の置換反応という実用的な部分に限定して試験をしていたのかという気分にもなりました。

米国の化学の授業では、次のUnit 3で原子のイオン結合の授業があり、そこでこのUnit 2の基礎知識が活かされるという授業構成になっていました。ただ、Unit 3の学習をするまでは、Unit2の授業は米国の高校生にとってもかなり抽象的な学習内容なので、学習モチベーションが湧かない気がしました。ただ、米国式に原子周期表を日本よりも深く理解していると、以降の原子のイオン結合の理解も日本式よりも深まるような気もしました。米国式周期表の学習は日本式よりも「急がば回れ」なのかもしれないと感じました。

英語学習の観点からは、原子の周期表に掲載されている主な原子の名前を英語で覚えている必要があります。化学に関する英語用語の修得に役立つものがありました。

英語リスニングとしては、例えば日本語の「ハロゲン」は英語では“halogen”(ハロジェン）と発音するので、発音の違いも学習していないと、英語授業のリスニングは難しくなると思われます。

いくつかの単元でインドなまりが入っている先生の英語の授業があり、発声スピードも体感で1分間に320～350英単語という非常に速い英音発声スピードだったので、一般の日本人にとっては聞き取りが難しいものと想定されます。

以下、「Unit 3: Chemical bonding　化学結合」から「Unit 10: Nuclear chemistry　原子核化学」は省略して別の機会に公表したいと思います。

この記事もご覧ください。

＊＊＊

著者Profile

山下長幸（やましたながゆき）

・英音研株式会社創業者・代表取締役

・米国系戦略コンサルティングファームであるボストンコンサルティンググループ（BCG東京オフィス）及びNTTデータ経営研究所において通算30年超のビジネスコンサルティング歴を持つ。BCGでは日本のみならず、米国・欧州企業向けに経営戦略、マーケティング戦略、業務改革（BPR）、新規事業や新サービス開発プロジェクト、ソーシャルメディアマーケティングなどを多数経験。NTTデータ経営研究所においては、グローバルビジネス推進センターのエクゼクティブコンサルタントとして、米国、中国、台湾、香港、ベトナム、タイ、マレーシア、インドネシア、バングラデシュ、UAE、サウジアラビアなどにおける市場調査・輸出拡大戦略立案などに従事。

・英語リスニング教育の専門家。長年、英語リスニング学習を実践・研究し、日本人に適した英語リスニング学習方法論を構築し、サービス提供のため英音研株式会社を創業。

・英語スピーキング脳を構築する効果的な学習方法も考案、英音研公式ブログに学習方法を投稿。

・趣味は米国の映画・ドラマを視聴して、米国人の価値観、文化、風習などを感じ取ること

・最近は、長年疑問に思っていたことや知りたいと思っていたことを生成AIに質問して、回答を読んで納得したりしている。これからの時代は膨大な知識データベースでもある生成AIへの質問力がポイントになると考えている。

・晴れていると、近くの小さな川沿いをウォーキングして、季節の移ろいを感じている。

・英語関連の著書に「生成AIをフル活用した大人の英語戦略」「英語リスニング学習にまつわるエトセトラ：学習法レビュー」「なぜ日本人は英語リスニングが苦手なのか？」など8冊がある。

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・「シニアになって米国オンライン教育を受講してみた」シリーズとして9冊の書籍を発刊

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「シニアになって米国の子供向け英語フォニックスのオンライン教育を受講してみた」

「シニアになって米国高校生向け米国史オンライン教育を受講してみた」

「シニアになって米国高校生向け化学オンライン教育を受講してみた」など