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実験報告書を書くプロセス その例1 【テクニカルライティング】

前回は実験報告書の構成と書き方について
説明しました.

今回は実験報告書の“結果と考察”の例を示しましょう.

以下では,“結果と考察”に絞って話をします.

実験報告書全体の書き方は,
拙著(理系のための文章術入門)を参照してください.

1.実験報告書の構成

実験報告書の構成を改めて以下に示します.

①何のために(目的)

②何を行って(実験)

③何がわかって

④それは何なのか・どうしたいのか
(意味・判断・要因など)

⑤エビデンスは何か

⑥結論は何か

2.実験報告書の題材

簡単な実験例として
2-プロパノールの沸点の測定を
取り上げます.

ここは“結果と考察”の書き方を述べたいので,
なじみやすい題材を使います.

いま実験者と報告を受ける人は,
沸点そのものをよく知らないし
この試薬の沸点も知らないので,
それらを調べたという設定にします.

科学技術者が未知のことについて
実験報告書をどのようにして書くのかを
説明したいので,ご了承願います.

沸点の測定法は,
日本薬局方No.54に示されていますので,
それに準じて実験を行ったとします.

装置の概略図を図1に示します.

この図は日本薬局方No.54
沸点測定法及び試験法の図
http://jpdb.nihs.go.jp/jp14/pdf/0082-1.pdf)です.

実験方法の詳細は薬局方に記されていますので割愛しますが,
概略は以下のとおりです.

蒸溜フラスコ(太い矢印)に2-プロパノールを入れて,
ウォーターバスで加熱します.

2-プロパノールは気化し,留出口(細い矢印)から
冷却管を通って液化し,メスシリンダー(○印)で採取されます.

沸点測定実験は,蒸溜フラスコの加熱時間と
留出口の温度を測定したとします.



なお,以下で示すデータは架空のものです.

この実験結果について,報告します.

1)報告書を書く前に

実験結果が出ているとします.
でも,それだけではまだ報告書を書けません.
やることがあります.

① 実験目的(課題)の確認

課題を確認します.
ここでは,「2-プロパノールの沸点を実験で調べる」とします.

② データの「見える化」

加熱時間に対する温度変化を,表にまとめて示します.

次に,それをグラフ化します.
横軸に時間,縦軸に液温としてグラフ化して,
図に示します.表と図2を作りました.

表 加熱時間と温度

時間/分 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0
温度/℃ 18 22 29 37 47
時間/分 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5
温度/℃ 54 61 69 75 81
時間/分 25.0 27.5 30.0
温度/℃ 82 82 82

③ 既知の知識の確認

沸点について,3つの文献を調べました.

(i)アトキンス物理化学(上)第4版
(千原秀昭,中村亘男訳,東京化学同人,1979年)p.194に
沸点の説明があります.

以下に転記します.なお,以下の記述で,
一般的には,大気中で実験するから,
外圧は1気圧(atm)です.
沸騰は,液体から気泡が発生する現象です.

「開放容器に入っている液体と閉じた容器の場合とは区別しなければならない.開放容器では,液体を加熱していくと蒸気圧が増加していくが,それが外圧に等しくなるとき液体全体にわたって蒸発ができるようになって,蒸気が周囲へ向かって膨張する.つまり液体はその蒸気圧が外圧に等しいときに沸騰する.液体の蒸気圧がそれを取り巻く環境の圧力と等しくなる温度を沸騰点または沸点という.」
(ii)高校の化学教科書
(化学,竹内敬人他著,東京書籍,2013年,p.15)に,
沸騰,つまり気泡が水中から発生する理由を,
次のとおり述べています.

「大気圧が1.013×105Paのとき,100℃での水の蒸気圧が1.013×105Paであり,この蒸気圧になると大気圧と蒸気圧が等しくなり,生じた気泡がつぶれずに安定に保たれるようになるからである.」
(iii)化学便覧
(日本化学会編,丸善,I-386,1993年)に,
大気圧が1.013×105Pa(1気圧)のとき,
2-プロパノールの沸点は82.4℃と記されています.

これで準備が整いました.

2)“結果と考察”を書く

“結果と考察”を以下の手順で書きます.

① データが示していることを書く

・実験の目的と内容の概要を書く
2-プロパノールの沸点を調べるために,
加熱時間と留出口の温度を測定した.


・データはどこにあるか
それを表にまとめ,図1に示す.


・データは何を示しているか
加熱時間に対して,
留出口の温度は上昇し25分以降は82℃で一定になった.
加熱後約23分後から沸騰が始まり,
その後冷却管を通って2-プロパノールが
メスシリンダーに採取された.

② わかったことを書く

この結果より,
加熱後25分後より留出口の温度は
82℃で一定になり,
このとき2-プロパノールは沸騰することがわかった.

③ エビデンスを示して議論する

液体を加熱すると蒸気圧が増加する.
蒸気圧が外圧に等しくなったとき,
液体は沸騰する.

液体の蒸気圧が外圧と等しくなる温度が沸点である.1)


上記結果より,2-プロパノールの沸点は,
82℃であると考えられる.

また,文献2) には,大気圧が1.013×105Pa(1気圧)のとき,
2-プロパノールの沸点は82.4℃と報告されている.
これは上記考察を支持する.

④ 結論を書く

したがって,2-プロパノールの沸点は82℃であることがわかった.

——————————————–
文献
1) アトキンス物理化学(上)第4版
(千原秀昭,中村亘男訳,東京化学同人,1979年) p.194.
2) 化学便覧,日本化学会編,丸善,I-386,1993年.



データの提示から結論に至るところで,
エビデンスに基づく議論を行うのです.

ここが重要なのです.



次回は,同じ題材を使って,
初心者の陥りやすい間違えた書き方を紹介します.




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