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A Theoretical and Practical Study on Practices to Promote Scientific High-Order Thinking in Schools Using STEM Education

Research Project

Project/Area Number 20K14121
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 09080:Science education-related
Research InstitutionShiga University (2023)
Tokai Gakuen University (2020-2022)

Principal Investigator

Yamaoka Takekuni  滋賀大学, 教職大学院, 特任准教授 (00844565)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
KeywordsSTEM教育 / 科学的思考 / プラクティス / 新たな疑問 / 深い学び / 教師の発問 / 質の高い発問 / 科学的高次思考 / 認知的葛藤 / 素朴概念 / 発問フレームワーク / STEM/STEAM教育
Outline of Research at the Start

探究からの新しい言い回しであるプラクティスにおけるSTEM教育の学習過程の文脈においては,学習者からの新たな疑問を次の学習へとつなげるための教師による効果的で質の高い発問が不可欠である。本研究では,国内外における先進的STEM教育実践校の実態,及び実践の中で行われている教師の発問の特徴について明らかにする。そのうえで,科学的高次思考を促すプラクティスについて解明する。さらに,その調査結果を踏まえ,日本の教育事情に即したSTEM教育を提案するとともに,指導法への示唆を導出することを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

This study clarifies the characteristics of teacher questioning in advanced STEM teaching practices at schools in Japan and abroad. To this end, the research objectives were to elucidate practices that promote higher-order scientific thinking, propose STEM education relevant to the Japanese educational context, and derive suggestions for teaching methods. The results of interviews and questionnaires conducted with researchers and STEM education practitioners in Japan and the Philippines revealed that accurately grasping learners’ current situations, providing advice at appropriate times, devising ways to generate cognitive conflicts, and devising lesson plans that lead to the next stage of learning become necessary to conduct inquiry activities that deepen learning content. The lesson plans were clearly devised to generate cognitive conflicts and connect them to the next stage of learning.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

日本のSTEM実践者は,目の前の学習者達の現状把握をしっかりと行い,学習者主体の活動にする傾向が見られた。また,認知的葛藤を生起させるための工夫を行い,素朴概念を活用しながら次の学習に繋げていくことが分かった。そして,質の高い発問は,学習者の思考を促すように作られていることが重要である。実際に,生徒が思考することで,新たな問いも生起される。こうした循環が,教室には必要であることが分かった。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (77 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (21 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 8 results) Presentation (42 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 3 results) Book (6 results) Remarks (4 results) Funded Workshop (1 results)

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    • URL

      http://hdl.handle.net/10519/10564

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      130007944806

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  • [Presentation] STEM/STEAM領域の科学絵本に見られる発問に関する研究2021

    • Author(s)
      山岡武邦,山田哲也
    • Organizer
      日本産業技術教育学会近畿支部第38回研究発表会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] イギリスGCSEテキストに見るキャリア教育的要素の分析2021

    • Author(s)
      山田哲也,山岡武邦
    • Organizer
      日本産業技術教育学会近畿支部第38回研究発表会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Implementation and Evaluation of Interactive Learning through a STEM Investigation Based on Metacognitive Support in a Japanese High School2021

    • Author(s)
      Takekuni Yamaoka, Shinichi Okino, Shinji Matsumoto, Tetsuya Yamada
    • Organizer
      International Conference on Technology Education in the Asia-Pacific Region (ICTE2021),Taipei, Taiwan.
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Initial Educational Method for Computational Thinking in “The Period for Integrated2021

    • Author(s)
      Tetsuya Yamada, Mao Kosaka, Takekuni Yamaoka
    • Organizer
      International Conference on Technology Education in the Asia-Pacific Region (ICTE2021),Taipei, Taiwan.
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 発散的思考を活用するための教授方略“Puzzling Picture”の効果に関する研究-高等学校物理授業「物理学が拓く未来」に焦点化して‐2020

    • Author(s)
      山岡武邦,沖野信一,松本伸示
    • Organizer
      日本科学教育学会第 44 回年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 国公立理科系大学生における素朴概念の獲得過程に関する研究2020

    • Author(s)
      山岡武邦,沖野信一,松本伸示
    • Organizer
      日本理科教育学会第70回全国大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 科学的思考習慣を促すSTEM領域の授業に関する調査研究2020

    • Author(s)
      山岡武邦,山田哲也
    • Organizer
      日本産業技術教育学会第63回全国大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 小学校設計学習における児童の構造パラメータ認識2020

    • Author(s)
      山田哲也,山岡武邦
    • Organizer
      日本産業技術教育学会第63回全国大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 3E+Sの実現に向けたエネルギーミックスにおける重み付けを考慮した意思決定ツールに関する研究2020

    • Author(s)
      山岡武邦,山田哲也
    • Organizer
      日本産業技術教育学会近畿支部第37回研究発表会
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  • [Presentation] 小学校設計学習における児童の構造パラメータ認識 特別支援教育におけるプログラミングを取り入れた「総合的な学習の時間」の検討2020

    • Author(s)
      山田哲也,小坂真央,山岡武邦
    • Organizer
      日本産業技術教育学会近畿支部第37回研究発表会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 高校生の科学コンテストの指導経験から才能教育を考える2020

    • Author(s)
      山岡武邦
    • Organizer
      Gifted Academiaオンラインセミナー
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      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Book] STEM教育を目指す理科 ―その考えと実験事例―2023

    • Author(s)
      山岡武邦、大隅紀和、梅本仁夫
    • Total Pages
      168
    • Publisher
      東洋館出版社
    • ISBN
      9784491051611
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      2022 Research-status Report
  • [Book] エネルギー環境教育のフロンティアVol.3(分担執筆, p.15)2023

    • Author(s)
      中部・東海エネルギー教育地域会議
    • Total Pages
      52
    • Publisher
      株式会社篠原印刷
    • ISBN
      9784901580526
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      2022 Research-status Report
  • [Book] エネルギー環境教育のフロンティアVol.22022

    • Author(s)
      中部・東海エネルギー教育地域会議
    • Total Pages
      49
    • Publisher
      株式会社篠原印刷
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      2021 Research-status Report
  • [Book] 小学校理科を教えるために知っておきたいこと2022

    • Author(s)
      平田豊誠、小川博士
    • Total Pages
      240
    • Publisher
      東洋館出版社
    • ISBN
      9784491047225
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      2021 Research-status Report
  • [Book] 発問フレームワークに依拠した理科授業の開発2021

    • Author(s)
      山岡武邦
    • Total Pages
      292
    • Publisher
      風間書房
    • ISBN
      9784759923971
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  • [Book] 中部・東海エネルギー教育地域会議2021

    • Author(s)
      エネルギー環境教育のフロンティアVol.1
    • Total Pages
      59
    • Publisher
      株式会社篠原印刷
    • ISBN
      9784901580526
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  • [Remarks] STEM実践校における科学的高次思考を促すプラクティスに関する理論的実践的研究

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  • [Funded Workshop] 日本産業技術教育学会第 3 回高等学校委員会研究会2021

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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