後期中等教育段階における数学と物理の双方向性の構築と双方向性指向教材の開発研究
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19K03185
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 09080:Science education-related
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| Research Institution | Onomichi City University |
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Principal Investigator |
南郷 毅 尾道市立大学, 経済情報学部, 教授 (30710933)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牧山 隆洋 弓削商船高等専門学校, 総合教育科, 准教授 (20804553)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 双方向性の構築 / 教材開発 / 作図器 / 数学教育 / 工学教育 / 物理教育 / 作図機 / 双方向性 / 関連 / 動画教材 / シミュレータ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，後期中等教育段階の学習者（高校生や高等専門学校の低学年生）が，日常的に数学と物理を関連させて学習するために，数学と物理の学びにおける双方向性を構築することを目的とし，次の４項目を実施する．
項目１ 数学と物理の教科書における単元ごとの関連を調べ，表面的な双方向性を構築する．
項目２ 数学と物理の学習事項において，それぞれの科目間で身につけるべき力の関連を導出し，身につける力の双方向性を構築する．
項目３ 数学と物理の双方向性を体感しながら学ぶ，双方向性指向教材を開発する．
項目４ 開発した教材を実際に高等専門学校１，２年の授業で活用，改善したのち，公開する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，後期中等教育段階の学習者（高校生や高等専門学校の低学年生）が，日常的に数学と物理を関連させて学習するために，数学と物理の学びにおける双方向性を構築することを目的としたものである．次の4項目を実施してきた．(1)数学と物理の教科書における単元ごとの関連を調べ，表面的な双方向性を構築する．(2)数学と物理の学習事項において，それぞれの科目間で身につけるべき力の関連を導出し，身につける力の双方向性を構築する．(3)数学と物理の双方向性を体感しながら学ぶ，双方向性指向教材を開発する．(4)開発した教材を実際に高等専門学校１，２年の授業で活用，改善したのち，公開する．
研究の最終年度である2023年度は，(3)(4)を並行して実施した．数学と工学や物理との双方向性で重要となる，ものを数学で表現する教材の候補として考えていた放物線作図器を詳細に分析し，教材化した．さらに，コンパス，楕円コンパス，放物線作図器と，それらが描く曲線についての問とワークシートからなる教材群を開発した．この教材群は，双方向性の構築だけでなく，探究的な学習にも活用できることを明らかにした．これらは，高校生，高専の低学年生，文系の大学生向けの探究学習へ活用できる．また，ワルシャート弁の機構が分かる教材を開発した．円運動を直線運動（単振動）に変換される様子がよく分かる．今後，数学的な解析を行い，授業で活用するための問いを追加することで，物理と数学の双方向性指向教材となる．
楕円コンパス教材を用いた高等専門学校での実践について論文を執筆し，弓削商船高等専門学校紀要に掲載された．開発した教材やその活用について，日本数学教育学会，KOSENフォーラム，日本技術史教育学会，日本科学史学会で報告した．
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Report
(5 results)
Research Products
(28 results)
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[Book] 目からうろこの技術工作2021
Author(s)
牧山 隆洋, 内海 優作, 中神 悠太, 続木 章三, 中村 純
Total Pages
122
Publisher
栄諧情報システム
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