Development of cultivation learning program for traditional crop varieties by a data-driven approach
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20K03208
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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 | Shiga University |
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Principal Investigator |
森 太郎 滋賀大学, 教育学系, 准教授 (90725053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩山 幸治 滋賀大学, データサイエンス学部, 准教授 (90737040)
久保 加織 滋賀大学, 教育学部, 教授 (10190836)
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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 |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 在来野菜 / ベイズ的最適化 / 総合的な学習の時間 / 技術科 / ナス / 甘トウガラシ / 辛味ダイコン / 栽培学習 / 在来作物 / 栽培条件 / ガウス過程回帰分析 / 施肥 / 株間 / データマイニング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、子どもの「生きる力」を育むため、体験活動の推進・伝統と文化の尊重の観点から充実が求められている在来作物を教材とした栽培学習について、データを基にそれを説明するモデルを見つけ出すデータ駆動型アプローチによりプログラムを開発することを目的とする。具体的には、１）ベイズ的最適化による栽培条件の探索、２）データ・テキストマイニングによる教育効果や改善点の明確化とPDCAサイクルの回転により在来作物の栽培学習プログラムを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、子どもの「生きる力」を育むため、体験活動の推進・伝統と文化の尊重の観点から充実が求められている在来作物を教材とした栽培学習について、データを基にそれを説明するモデルを見つけ出すデータ駆動型アプローチによりプログラムを開発することである。
今年度は、１)一昨年、昨年度に引き続き、学校現場では栽培が難しい在来作物(滋賀県在来甘トウガラシ‘杉谷とうがらし’、ナス‘杉谷なすび’、辛味ダイコン‘伊吹大根’)を対象に、十分な収量・品質が得られる栽培条件の最適化、２)小学校の総合的な学習の時間および中学校の技術科における在来野菜の栽培学習プログラムの考案・実践・評価を行った。
１)‘杉谷なすび’、‘杉谷とうがらし’では、昨年までの研究データをもとに、未知のブラックボックス関数について、その推定に基づき効率的に最適解を探索するベイズ的最適化を用いて、収量・果実品質を調査した。また、気温や日射量などの栽培環境の測定も行った。また‘伊吹大根’では、異なる用途（小さな薬味用大根と大きな野菜用大根）での生産に適した施肥量やそれらの品質（辛味成分、糖含量、乾物率）の違いを明らかにした。
２）昨年度実践した在来野菜の栽培学習プログラムの効果と改善点をもとに、‘杉谷なすび’、‘杉谷とうがらし’の栽培学習プログラム(小学校第3学年の総合的な学習の時間)と‘伊吹大根’ の栽培学習プログラム(小学校第3学年の総合的な学習の時間、中学校第2学年の技術科)の考案・実践を行った。小学校での学習プログラムにおいては，授業記録や質問紙調査やワークシートのデータなどから質的・量的に評価を行い、学習効果の解明と改善点の明確化を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は、‘杉谷なすび’、‘杉谷とうがらし’では、ベイズ的最適化を用いて試験区を設定し、圃場試験で生育・収量・品質および気象データを得た。しかしながら、得られたデータが想定よりも複雑であるため、最適な栽培条件の更新を完了することができなかった。また、‘杉谷とうがらし’に関して、最適な栽培条件が慣行の栽培条件と大きく異なることが予測されているため、次年度に追加の実証試験を実施する必要性があると考えている。伊吹大根では、異なる用途での生産に適した施肥量やそれらの品質の違いを明らかにすることができた。在来野菜の学習プログラムの開発では、昨年度実施した学習プログラムの効果と改善点をもとに、小学校の総合的な学習の時間と中学校の技術科で学習プログラムの考案・実践を行うことができた。小学校での学習プログラムは評価することができたが、中学校での学習プログラムは年度末まで実践を行ったため，評価を完了することはできなかった。以上より、やや遅れていると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に完了することができなかった１）取得した‘杉谷なすび’、‘杉谷とうがらし’のデータから最適な栽培条件の更新、２）中学校での学習プログラムの評価を実施する。また、‘杉谷とうがらし’において、予測される最適な栽培条件と慣行栽培条件を比較する実証試験を行う。さらに、これまで得られた成果について学会発表や論文投稿を行う。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
