オンライン実験で活用できる教育用IoT機器の作製とその波及効果について
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21K02906
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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 | Otsuma Women's University |
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Principal Investigator |
高橋 三男 大妻女子大学, 家政学部, 教授 (40197182)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 顕一 東洋大学, 食環境科学部, 教授 (50549368)
羽田 宜弘 (羽田宜弘) 環太平洋大学, その他部局等, 講師 (70713098)
舘泉 雄治 東京工業高等専門学校, 電気工学科, 特任教授 (80197392)
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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 |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 酸素 / 二酸化炭素 / 酸素センサ / 二酸化炭素センサ / STEAM教育 / 理科教材 / 酸素濃度 / 気圧 / 照度 / 教育用IoT / オンライン実験 / 教育用IoT機器 / 小型コンピュータ |
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| Outline of Research at the Start |
コロナ禍の影響で、教育現場では、オンライン授業が行われている。教科指導をどのように進めていけばよいのか試行錯誤している状態である。特にオンラインでの実験指導は、非常に難しく、それは、家庭では実験器具の環境が全く整っていないのが大きな原因の1つと言える。本研究は、安価な小型コンピュータに多種類のセンサを搭載した教育用IoT機器を作製する。これにより、自分専用のIoT機器をもつことができれば、家庭内でも定量的な実験を行うことができる。教育用IoT機器を新しい理科教育機器として活用することで、家庭内での自主的な実験を促し、オンラインでの実体験を伴った実験指導が可能となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
安価な小型コンピュータに温度センサ・湿度センサ・気圧センサ・酸素センサ・二酸化炭素センサ・輝度センサの6種のセンサを搭載した，教育用IoT機器を作製しすることが第１目標である。計測した実験データをPCでグラフ処理したり，実験条件をPCでコントロールするために，プログラミングしたりする。この教具を活用して家庭内でも定量的な実験ができるように支援することが目標であった。ところが、近年、安価なセンサは、ほとんどが中国製になり、日本にセンサが入らず、入荷待ちの状態が長く続いた状況であった。そこで、アメリカと取引がある会社から入手しようとしたが、価格が3倍から５倍の価格でとても高く、しかも半導体の不足など安価なセンサの入手が難しい状況でした。日本の社会現象でもコロナ禍の影響で人混み状況を回避する手段として、二酸化炭素センサの検出濃度の高さによって人混みの判断に使用され、しばらく二酸化炭素センサが入手困難な状況であったが、現在は、大分緩和された状態である。教材キットの数は、極端に減少したため、多くの支援者たちには、充分に活用頂く機会には至らないのが残念である。このような社会的・国際的・国内の状況の中でセンサを酸素と二酸化炭素センサの2種類に特化した教材キットに絞ることにした。安価な酸素センサは、高橋が独自に開発したセンサを用い、二酸化炭素センサは、海外のセンサを利用することにした。2024年度5月現在では、3社の国内のメーカーが、酸素・二酸化炭素濃度を検出する教材を販売するに至った。今後も酸素・二酸化炭素を検出する教材メーカーは増えている傾向である。将来的には、大気中の酸素や二酸化炭素の計測だけでなく、現在、検討中である日本製の溶存酸素や溶存二酸化炭素センサの理科教材になると、気体だけでなく水溶液中における、より幅広い理科教育が期待される。
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Report
(3 results)
Research Products
(1 results)
