教員養成系学部生が保持する4種類の誤った電流・電圧ルールを解消する実験講座の開発

Research Project

Project/Area Number	21K02899
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 09080:Science education-related
Research Institution	Yokohama National University
Principal Investigator	平島由美子横浜国立大学, 教育学部, 教授 (60242377)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000) Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000) Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords	教員養成 / 電気回路 / 素朴概念 / 誤概念 / 実験講座
Outline of Research at the Start	2009年～2019年、教員養成系学部1年生1465名を対象に電流・電圧理解に関する実態調査を行い、学生がつまずいている箇所とその理由を探ってきた。結果、間違ってはいるが、学生が強固に保持し判断基準として活用している“学生なりの電流・電圧ルール”が4種類見つかった。本課題では、この誤った4種類の“学生なりの電流・電圧ルール”を解消する実験講座を開発したい。学生の持つ誤概念を出発点として、どのような発問や実験を採用し、どのような順番で実施すれば誤概念が解消されるのか、講座の流れを具体的に検討する。提案した講座は、主に教員採用内定者を対象として実践し、参加者の理解度の変化を分析・評価する。
Outline of Annual Research Achievements	これまでの質問紙調査の結果を活用し、学習者の電流や電圧概念の理解を促す実験講座（実験パッケージと指導方略）について検討した。まず、誤概念を解消させる目的で検討した実験パッケージの有効性を確認するため、教員養成系学部生の理科専攻の学生を対象に学生同士の話し合いは一切無しで実践してみたところ、期待したほど正答率が上がらなかった。誤概念から科学的概念への概念転換には、実験パッケージの検討をするだけでは不十分で、学生同士や学生と授業者による社会的相互過程も合わせて考慮していく必要があることが確認できた。また、過去に同様の取り組み（実験パッケージで参加者同士の話し合いあり）を実践した際に参加者に記入してもらった振り返り用紙の見直しを行ったところ、参加者同士の話し合いの効果が大きいことがわかった。振り返り用紙に記入された内容としては、「実験の結果をみんなで出し合って疑問点を並べ、共有し、解決できたので、とてもすっきりした」「話をしていると一人だと浮かばなかった疑問がたくさん出てきて、グループで行うことで学びや考えが深まることを実感した」「他の人が考えた実験へのリクエストを聞いて、あ～なるほどと思うことがたくさんあって面白かった」「話し合いでは、習ったことがただ覚えただけで本質の理解はしていなかったんだと全員が思っていたと感じた」「頭が痛かったけど、分かると楽しかったです。中学校のときは、これはこうなるものだと教えられたような気がします。時間はかかるけど、ゆっくり考察したり、班のみんなで教え合ったりするととても楽しい」「中学校の時に習っていたはずなのに当時の自分がどう考えて納得していたのかとても不思議でした。今回考えがすごく進みはかどったので、班でもう1時間考えたいです」等の記述があった。参加者同士の話し合いの効果が大きいことが確認できたので、今後、この点も踏まえて実験講座を検討したい。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 今年度も教員養成系学部生を対象とした電流・電圧理解に関する実態調査を継続して実施したが、単純集計は終わったものの分析が途中である。また、これまでに実施した教員養成系学部の理科専攻の学生を対象とした調査結果の見直し作業を行い、学習者の電流・電圧の理解を促す複数の実験教材の組み合わせと順次性について検討したが、教員養成系学部生（主に非理科専攻）を対象にしたインタビュー調査が予定とおりに進んでいない。
Strategy for Future Research Activity	令和５年度は、教員養成系学部生（主に非理科専攻）を対象にしたインタビュー調査を進める。その結果を踏まえて実験パッケージを再検討し、参加者同士の話し合いを入れた実験講座を実施する。参加者としては、教員養成系学部生（主に非理科専攻）を考えている。事前・事後の質問紙調査等で、参加者の電流・電圧理解度等の変化を分析・評価する。