Problem-solving experiment-notebook guidance using ICT and analog method in the age of post-pandemic new normal

Research Project

Project/Area Number	21K18545
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 9:Education and related fields
Research Institution	Kurume National College of Technology
Principal Investigator	越地尚宏久留米工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (90234749)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	辻豊久留米工業高等専門学校, 生物応用化学科, 教授 (40197687) 森保仁佐世保工業高等専門学校, 基幹教育科, 教授 (80243898) 山口崇久留米工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (90248344)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords	withコロナ新時代 / 双方向実験ノート / 学生実験 / 科学リテラシー / アクティブラーニング / リアルタイム情報共有 / KYシート / Withコロナ新時代
Outline of Research at the Start	理系教育現場では法則の確認や技法習得を目的に学生実験が行われているが、それ故学生にとっては受動的性格を持つ。評価はレポートが主だが基盤である実験ノートの系統的指導は未実施が多い。しかし実験時の気づき等をその場でノートに記すことは「記録及び思考ツール」の観点から重要でありノート指導を通して論理思考や問題意識を伴うリテラシーの涵養を目指す。ＳＮＳ等のＩＣＴ技術は学生と親和性が高く実験ノートと相補的に積極活用し、学生実験を現在社会で必須の即時的かつ能動的学習体験の場とすることを目指す。またＩＣＴ技術を駆使しWｉｔｈコロナ新時代でのソーシャルディスタンスを意識した実験のあり方も追求し成果の発信を行う。
Outline of Annual Research Achievements	今年度は本校電気電子工学科４年生対象(大学１年相当)の『電気電子実験２』（通年科目）にて本研究を実施した。その中で特に以下の３つの柱に注力した。（１）理工系高等教育機関における「学生実験や実習」（以下「学生実験」）技術者や科学者の卵である学生に対して「対象分野の知見や法則等の、実験を通しての習得が目的」であり、その意味で本質的に「作業的、則ちルーティンワーク的側面」を持つ。さて技術者のフィールドである工場等では起こりうるトラブルを事前に想定し整理する「KYシート」（危険予知シート）が活用されている。それに倣い「想定外のことが起こる時代に対応できる技術者」としての発想や姿勢涵養のため「実験時どのようなことが起こり、その対処のためにどのような準備や心構えが必要かを想定し準備する『事前準備用シート』等の作成とそれをグループでまとめる作業を課し能動的な姿勢の涵養とした。（２）コロナは5月に「5類感染症」になったが電気電子実験はグループ実験であり、年度前半は慎重を期してソーシャルディスタンスを保つグループ分けの下、実験を行った。実験グループを『実験室で実験を行うチーム』と『別室で作業行う分析析指示グループ』に分け、その間を『遠隔コミュニケーション支援システムであるMicrosoft Teams 』で繋げるリモート実験を実施した。年度後半は対面実験としたが、リモート実験で得られたノウハウを活かし、Teams等のICTツールを積極的に活用しデーターの共有や分析等を行い、将来的な人手不足も相まって今後普及が予想される遠隔連携作業の訓練と同時に「簡潔かつ正確なコミュニケーション技法の習得の場」とした。（３）Teamsの掲示板機能を用いて指導者⇔学生間のリアルタイムの情報共有の場とし多様な情報共有を行った。特に実験進捗のリアルタイムの把握は従来得られなかった価値ある情報と考える。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究は体験を通した法則理解や技法習得を目的に理工系高等教育機関で実施されている『学生実験』に関し、従来重視していなかった「実験ノート指導」を核とした系統的かつ効率的な指導法について実践を通して探査し、同時に学生にとって受動的な学生実験の視点を１８０°変えることによって、従来の学生実験をＰＢＬ及びアクティブラーニング的視点を備えた論理思考や問題意識を伴うリテラシーの涵養を目指すものである。その実践の両輪として『①紙のノート等の記載を中心とするアナログ的取り組み』と、『②リモートワークも含めたICT活用のデジタル的アプローチ』の比較検討を研究の主軸に据えた。①に関しては工場等で採用している「ＫＹシート」に着想を得た『事前準備用シート』等を採用し学生のPBL的観点の育成を目指した。②は現代の学生との親和性も高く、またＲ5年度前半期はコロナの影響も残っていることから、リモートでつないだ実験班と指示分析班にわけMicrosoft Teamsを通して繋げることによりソーシャルディスタンスを担保しながら実施した。そしてこれらの実践を通してデジタル的アプローチの多くのノウハウを得ることができた。さらにTeamsを用いて、実験遂行時に学生⇔教員及び学生⇔学生間のリアルタイムの情報共有を可能にすることで、アクティブラーニングの実践の場にする新たな着想を得ることが出来た。特に学生が実験の進捗を適宜アップすることで従来のレポート報告のみでは教員が把握できなかった実験のリアルタイムの進捗を把握でき、教員が学生の実験遂行や理解度等の重要な情報を得ることが出来る等、指導者側が「実験テーマや内容の設計や検討に資する新たな知見」を得る有効な手段となりうることが判明した。
Strategy for Future Research Activity	本研究は『Wｉｔｈコロナ新時代のアナログ手法とＩＣＴを活用した課題解決型実験ノート指導』と題して、①コロナ下でのリモートを含むICT活用の下、急速かつ爆発的な進化及び深化が進んだデジタル的アプローチと、②（一見旧来的と捉えがちな）アナログ的アプローチの有効性を再検討することで、デジタルとアナログの融合を通してSociety5.0の（予測不可能な）新時代を切り開く技術者としての学生の養成を、学生実験における「実験ノート」を課題解決型ツールとして再定義し、ノート及び付随する各種手法を開発することで「学生実験をPBLやアクティブラーニングの舞台」とする研究である。①のデジタルアプローチとしては前述のMicrosoft Teamsに代表されるＩＣＴ技術を活用した遠隔実験手法を取り入れることで、ソーシャルディスタンスと実験の遂行という、相反した事象を結びつける契機とした。コロナ禍は2023年5月に「第5類分類」という一応の終息をみたが、リモート技術やクラウドにおけるデジタル処理等は、今後人材不足という背景の下、普及することが予想されるリモート作業に関しての実践的な知見の収集に資することができる。②のアナログ的なアプローチに関しては紙のノートや事前予知シートや振り返りシートを用いて、学生の習熟度に応じた理工系学生の持つべき資質としての自発的問題意識の涵養と課題解決力の育成を図る。さらに過去３年の実績を経て多くの知見や学生の意見を得、さらに成果を発表した国際会議等において内外の教育研究者の意見を伺うことができた。今年度はそれをふまえ従来の蓄積を元に更なる効率的な運用を試みるとともに、ＩＣＴの持つ速報性や情報共有性を活かし指導者⇔学生間のリアルタイムの情報共有を深化させる。これらの総合的取り組みによりアナログとデジタル双方の特色を効率的に融合させ新時代の技術者の養成を目指す。