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Invitation to deep learning of mathematics by multimedia and AL and verification of its effectiveness

Research Project

Project/Area Number 21K02765
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 09070:Educational technology-related
Research InstitutionKurume National College of Technology

Principal Investigator

SAKAI Michihiro  久留米工業高等専門学校, 一般科目(理科系), 教授 (90353276)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 利史  岐阜大学, 教育学部, 准教授 (60396851)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
KeywordsSTEAM教育 / トポロジー / 結び目理論 / 位相的データ解析 / L-S理論 / グラフ理論 / アートと数学 / アクティブラーニング / マルチメディア / AL / 位相的データ解析(TDA)
Outline of Research at the Start

マルチメディア、特にICTを活用した数学教育は、SDGsの目標4「質の高い教育をみんなに」に符合するものとして注目されている。申請者は、マルチメディア教材の開発に取り組んでおり、理解に時間を要する抽象的な概念の視覚的な理解を短時間で習得させることに成功した。その反面、教材作成の労力が大きいことや、受動的な学習に陥りやすい等の問題点があることがわかった。そこで、先端的な数学のテーマをマルチメディア教材化して学習者の知的好奇心を喚起しながら効率的な学習を促し、ゼミ形式の輪講による主体的・能動的な学習経験を通して深い学びに導く研究を計画した。

Outline of Final Research Achievements

Learning activities focused on the relationship between engineering and mathematics in STEAM education were conducted for students taking the cross-disciplinary "Liberal Arts Seminar" to help them acquire the ability to discover problems on their own, understand and solve problems from various angles, and create new values. Themes such as topology, which have a high affinity with the field of engineering, were selected and students deepened their understanding by following the learning pyramid. Students engaged in independent and active learning under the guidance of faculty members through multimedia learning materials in the first semester and theme-specific cooperative learning in the second semester.
Graph theory was added as a theme in FY2022 and art in FY2023. In addition, remote students from other technical colleges were accepted in FY2023. As a result, a total of 14 symposiums were held, leading to the presentation of results.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ICTを活用した教育は、2015年の国連サミットで採択されたSDGsの目標4に掲げられている。ICTを活用した数学教育は、ソフトウェアを用いた教授法が多く実施されている。ALについては、高専では主に低学年向けにグループ学習やプレゼンテーションを中心に実施されている。高学年向けはゼミ形式のようなものが少数ではあるが報告されている。
本研究では、学習教材としても活用されているL-S理論と結び目理論、及びTDAを主なテーマとし、協同学習によるALの手法を取り入れたマルチメディア教育を実践し、効果を検証するものである。

Report

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

    (28 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Early STEAM Education Practice: Application of Graph Theory through Teaching Assistants2024

    • Author(s)
      M.Sakai, S.Nakamura, H.Miki
    • Journal Title

      Athens Journal of Technology & Engineering 2024

      Volume: 11 Pages: 1-21

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 分子グラフを用いた中学生向けの早期STEAM教育用数学教材の開発と実践2024

    • Author(s)
      酒井道宏, 田中利史
    • Journal Title

      工学教育

      Volume: 72-3 Pages: 44-49

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  • [Journal Article] A report on open courses in finance for citizens, taught by female students (RIKEJO) at NIT, Kurume College2024

    • Author(s)
      M. Sakai, M. Aizawa, K. Kawashima, M. Okita, Y. Matsuda
    • Journal Title

      Proceedings of ISATE 2023, the 16th International Symposium on Advances in Technology Education

      Volume: -

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  • [Journal Article] A practice of deep learning by knot theory and DNA2023

    • Author(s)
      Michihiro Sakai, Toshifumi Tanaka
    • Journal Title

      Proceedings of ISATE 2022, the 15th International Symposium on Advances in Technology Education

      Volume: なし Pages: 306-310

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      Katsutoshi Kawashima, Michihiro Sakai, Yasuo Matsuda
    • Journal Title

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      Volume: 1 Pages: 124-128

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    • Author(s)
      Keita Nakano, Michihiro Sakai, Hiroshi Miki
    • Journal Title

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      Volume: 1 Pages: 5-5

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      Keita Nakano, Michihiro Sakai, Hiroshi Miki
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  • [Remarks]

    • URL

      https://researchmap.jp/m.sakai

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  • [Remarks] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/m.sakai

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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