| Project/Area Number |
23K24957
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| Project/Area Number (Other) |
22H03702 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 62030:Learning support system-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
香山 瑞恵 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (70233989)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永井 孝 ものつくり大学, 技能工芸学部, 教授 (90835175)
鳥原 正敏 都留文科大学, 教養学部, 教授 (70272648)
舘 伸幸 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (30710256)
新井 仁 都留文科大学, 教養学部, 教授 (40641543)
吉岡 卓 都留文科大学, その他部局等, 准教授 (30508750)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2026: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | STEAM教育 / IoT型教材 / 学習技術 / 情報基盤 / 教授学習環境 / 学習支援 |
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| Outline of Research at the Start |
サブテーマ1では、STEAMに関わる学習活動を、1計測、2制御、3解析とモデル化し、活動支援のためのICT教材とモデルカリキュラムを開発する。ここでは、STEAM関連科目における各単元での学習行為を分析する。そして、共通事項と各単元固有事項とに整理し、ドメイン特化言語DSLとして表現していく。この方法論の導入により、学習者が問題領域の視座から抽象度高く課題解決プロセスを検討できることを期待する。
サブテーマ2では、現教育用IoT基盤の汎用化を目指し、適応的な仕組みを有するよう再設計する。その上で、教師による学習要素の編集を可能とするよう、オーサリング機能を新規に設計・実装する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標は、STEAM(Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics)関連科目を対象としたIoTベースの学習技術の実現にある。この研究目的を解決するために、以下の2つのサブテーマ（ST）を設ける。ST1：STEAM教育向けの学習パッケージの開発、ST2：教育向けIoT基盤での教材オーサリング機構の具体化。
ST1では、STEAMに関わる学習活動をモデル化し、それぞれの活動を対象とした学習パッケージとして、IoTベースの教材・教具とモデルカリキュラムを具体化する。ST2では、教育向けIoT基盤を構築し、そこに教師が授業形態に合わせた計測センサや制御デバイス、可視化方法等を自身で設定できるオーサリング機能を実装する。
2つのSTに対して、それぞれ以下のような具体的な学術的問い(RQ)を設ける。
ST1では、RQ1-1 STEAM教育の学習パッケージに求められる教育的・技術的要件は何か？、RQ1-2 従来授業と本学習パッケージでの授業の、学習者にとっての相違点は何か？、RQ1-3 従来授業と本学習パッケージでの授業の、学習効果の相違点は何か？とする。ST2では、RQ2-1 STEAM教育において教師がIoT教材に求める要件は何か？、RQ2-2 IoT教材の計測センサ・制御デバイス・可視化方法をオーサリング対象とすることで教師の授業ニーズに応えることはできるのか？とする。本研究では、これらのRQへの解を具体化していくことで研究を進める。
2023年度は、制御分野では「開発」フェーズ、解析分野では「評価」フェーズ、基板分野では「開発」フェーズに取り掛かった。２地域の複数小学校、３地域の複数中学校に協力をいただき、理科・技術科・総合的な学習の時間・放課後活動等で開発成果を用いた教育実践・活動実践した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度は、制御分野では「開発」フェーズ、解析分野では「評価」フェーズ、基板分野では「開発」フェーズに取り掛かった。２地域の複数小学校、３地域の複数中学校に協力をいただき、理科・技術科・総合的な学習の時間・放課後活動等で開発成果を用いた教育実践・活動実践した。また、研究アウトリーチ活動として複数地域で、研究成果の広報・科研活動の説明会を開催した。その成果として、小中高校および行政より研究協力者としての参画を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度以降は、計測分野では「開発」「評価」「運用」フェースへと移行する。制御分野では「評価」「運用」フェーズへと移行する。解析分野では「運用」フェーズに移行し、基盤分野では「評価」「運用」フェーズへと移行する。引き続き、研究成果の学会発表を積極的に計画する。同時に、地域等での研究活動の説明会等を企画し、より多くの教育機会での利用を進める。
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