| Project/Area Number |
20K02919
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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 09040:Education on school subjects and primary/secondary education-related
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
岩切 宏友 琉球大学, 教育学部, 教授 (80325480)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉尾 幸司 琉球大学, 教育学研究科, 教授 (20433089)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 理科教育 / 材料強度評価法 / 科学教育 / 技術教育 / 木材 / 材料教育 / 複合材料 / 金属 / 材料科学 / 材料強度学 / 教材開発 |
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| Outline of Research at the Start |
次世代の科学技術を担う若者の材料科学に関する経験知をいかに高めていくかは、日本が科学技術立国としてあり続けるために、避けて通れない重要な課題である．しかし、現在の中・高の理科教科書は材料科学を印象づける構成とはなっていない。そこで、「材料科学」的な視点で、中学・高校理科の内容を再構成し、科学的なものの見方や考え方を深める新たな視点での理科教材の開発を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
材料強度学を学ぶための一般的な実験機器は大型・高価であり、専門教育機関以外にはほとんど設置されてない。このため、中学校や工業高校以外の高校では材料強度学についての教育を行うのは難しい。このため、本年度も前年度に引き続き，安価なフォースゲージを利用した材料強度評価法の視点を取り入れた教材の開発とその実践的研究を実施した。
荷重測定はイマダ・デジタルフォースゲージをハンドル型の手動計測スタンド（80,000円程度）に据え付けて実施した。3点曲げ試験については３点曲げ試験専用の治具（イマダ製；35,000円程度）を利用し，硬さ試験については押しつぶし試験用として提供されている球形圧縮試験治具（ステンレス製；2000円程度）を活用した。なお，児童・生徒を対象に、３点曲げ試験については杉の板材、硬さ試験についてはポプラとウォールナットの木材を試料とする材料強度試験法を取り入れた授業を実施した。また、学校現場での使用を目的とした材料強度試験法に関する動画を撮影、作成した。本研究により、杉の板材を活用した簡易的な３点曲げ試験であっても，木目の方向と強度の関係について明瞭な結果が得られた。なお，バルサ材に関しても杉の板材と同様に適切な結果が得られた。バルサ材は木目が明瞭とはいえないが，100円ショップ等で購入可能であるうえにハサミ等で容易に加工が可能であるため，簡便な実験向きの教材といえる。また、簡易的なブリネル硬さ試験においても、木材の強度とブリネル硬さについて明確な相関が得られた。
児童・生徒を対象に実施した材料強度試験法を取り入れた授業実践では、3点曲げ試験、ブリネル硬さ試験ともに期待通りの数値・結果を得ることができた。ブリネル硬さ試験においては測定結果のばらつきが比較的大きいが，小・中学校の児童生徒が実施していることもあり，教育向けとしては十分な精度といえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
装置の導入や試験法の開発等は順調に進展したが、コロナ禍により学校現場等での調査や実践研究の進展に支障をきたした。また、同様の理由で成果報告等も十分に実施できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通りに進展させていくが，附属中学校や公立学校における実践研究を中心に行う。なお，次年度（令和５年度）中には学会発表や論文発表等の成果発表を実施する。
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