| Project/Area Number |
21K02891
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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 | Tokyo Gakugei University (2023)
Tokyo City University (2021-2022) |
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Principal Investigator |
Ukon Shuji 東京学芸大学, 教育学部, 研究員 (60735629)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新田 英雄 東京学芸大学, 教育学部, 教授 (50198529)
山本 明利 北里大学, 理学部, 教授 (70751105)
中村 正人 東京都市大学, 理工学部, 講師 (90247130)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 多様表現 / 多重表現 / 物理教育研究（PER） / DBER / 反駁テキスト / 数式表現 / 概念的理解 / 仕事とエネルギー / multiple representations / 物理教科書 / 学生の仕事とエネルギー理解 / 物理教育研究(PER) / 相互型演示実験授業（ILDs) / アクティブ・ラーニング型授業 / デジタル教科書 / learning attitude / 問題解法スキル / 思考過程調査 |
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| Outline of Research at the Start |
基盤研究（Ｃ）（課題番号18K02964）の調査過程において，都市大学理工学部初年度生力学クラス学生レポートを文章表現，図解表現，数式表現の多様表現3観点と解検討の優劣を評価したところ，成績上位グループと下位グループにおいて顕著な違いが見られることが判明した。本研究はこうした知見を手掛かりに，学生は問題解法の過程において多様表現をどのように活用するのか，その取り組み方は学生の概念的理解度に加え，個々の学生が抱く物理学に対する学習観や素朴概念とどのように関連しているのかを解明し，多様表現を効果的に活用した教材群とそれに応じた指導法を開発するものである。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study developed a set of teaching materials utilizing various representations such as diagrams, graphs, equations, and videos based on the Physics Education Research (PER), and proposed concrete measures to improve teaching.
Analysis of student reports revealed that diagrammatic representations are deeply associated with students' problem-solving skills. In the field of “work and energy” in introductory university mechanics education, students face significant difficulties in conceptual understanding, largely due to the ambiguity in the selection and determination of systems in teaching activities at both high school and university levels. Overcoming these difficulties requires the integration of diagrammatic, mathematical, and video representations with the concepts of work and energy.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
物理教育研究（PER）は科学的思考法に基づいた学問固有の科学的題材についての学習と教授に関する教育研究（DBER）である。DBERの研究者は通常の教育研究に加えて物理学領域固有の専門性を必要とする。本研究の特色は，こうしたDBERの研究プログラムに沿って，入門力学における「仕事とエネルギー」分野について学生が抱く概念的困難を明らかにし，教育活動と多様表現・多重表現との連携が必須であることを具体的に示した点にある。物理学の概念的理解と多様表現の関わり，そして学生の問題解法スキルの育成に焦点を当てた本研究は，今後の物理教育に新たな道筋をつけるものである。
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