Research and development of teaching materials on STEM education using toy modification

• Project/Area Number: 17K12935
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Science education
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: Kawanami Takashi 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (90443184)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: STEM教育 / 玩具の改造 / プログラミング教育 / 教材の共有 / STEM / 玩具 / 改造 / プログラミング教室 / 興味 / 教育工学 / 計算機システム

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to develop teaching materials that allow students to learn about STEM fields by modifying toys using microcomputers and other devices (hereinafter referred to as "toy hacks"). This research has enriched the teaching materials on the subject of toy modification with a focus on "toy hacks". These materials have been used in actual workshops. A STEM map was proposed to visualize STEM elements in an easy-to-understand manner. The STEM map can be used in one-off workshops to clearly show what STEM elements are being studied. The map can also make students aware of the connections to society and school subjects.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義としては，受講者の興味を持つ玩具を対象とした教材は，STEM教育に触れるきっかけとして効果的であることが分かったことである．玩具の改造を題材とした自治体主催のワークショップは，研究機関の4年間を通して非常に人気があり，高い抽選倍率を維持したことからもわかる．また，社会的意義としては，鉄道玩具からぬいぐるみ，ロボット，つみき，ドローン，VRなど多くの題材を開発したことにより，様々な受講者の興味をもたせる教材リストを得ることができた．これらを今後公開し共有することで，プログラミング教室のようなワークショップだけでなく，学校教育などでも活かすことが可能であると考えられる．

Research Products

• [Presentation] ドローンによる見回り自動化を題材としたSTEM教材プラットフォームの開発 (2021)
  • Author(s): 望月大輝，山内絢心，山崎晃平（金沢工大），浅岡正教（FAP），河西紀明（DMM.com），河並 崇（金沢工大）
  • Organizer: 情報処理学会全国大会 5ZG-06
• [Presentation] VRゲームコントローラーを題材としたプログラミング教育教材 (2021)
  • Author(s): 石井敬太，尾上楓真（金沢工大），浅岡正教（FAP），河西紀明（DMM.com），河並 崇（金沢工大）
  • Organizer: 情報処理学会全国大会 5ZG-06
• [Presentation] Toy Hack: A STEM Education Method by Toy Modification (2020)
  • Author(s): Takashi Kawanami
  • Organizer: The 6th Inernational STEM in Education Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] プログラミング教育の導入を支援する教材リコメンドシステムの開発 (2020)
  • Author(s): 内山 水希、河並 崇
  • Organizer: 情報処理学会第82回全国大会
• [Presentation] プログラミングを中心としたSTEM教育教材の共有のための「STEMマップ」の提案 (2019)
  • Author(s): 河並 崇
  • Organizer: 情報処理学会第81回全国大会講演論文集
• [Remarks] 「e-messe kanazawa 2020」でSTEAM教育などに関する研究成果を展示。
  • URL: https://www.kanazawa-it.ac.jp/kitnews/2020/1120_e-messe.html
• [Remarks] 「教育用ドローンを用いた教材開発」と「VRゲームコントローラーを題材としたプログラミング教材」を開発
  • URL: https://www.kanazawa-it.ac.jp/kitnews/2021/0303_kawanami.html
• [Remarks] 金沢市キッズプログラミング教室
  • URL: https://www4.city.kanazawa.lg.jp/17021/bp/event/kidspg.html
• [Remarks] 第2回金沢市キッズプログラミング教室
  • URL: https://www.facebook.com/events/1905277729685274/
• [Remarks] 第3回金沢市キッズプログラミング教室
  • URL: https://www.facebook.com/events/129060304359660/
• [Remarks] 金沢市キッズプログラミングフェスタ
  • URL: https://www.facebook.com/events/1049088028565014/