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Development of mathematics teaching materials, teaching methods, and curricula to foster the ability to create and analyze mathematical models

Research Project

Project/Area Number 23K25725
Project/Area Number (Other) 23H01028 (2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023)
Section一般
Review Section Basic Section 09080:Science education-related
Research InstitutionTsuyama National College of Technology

Principal Investigator

松田 修  津山工業高等専門学校, 総合理工学科, 教授 (60342549)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 齋藤 純一  東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 教授 (00469579)
長水 壽寛  福井工業高等専門学校, 一般科目(自然系), 教授 (10259856)
山中 聡  津山工業高等専門学校, 総合理工学科, 講師 (20804066)
松野 高典  大阪公立大学工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (30311046)
山下 哲  木更津工業高等専門学校, 基礎学系, 教授 (40259825)
相場 大佑  福井工業高等専門学校, 一般科目(自然系), 准教授 (50735123)
稗田 吉成  大阪公立大学工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (80321454)
前澤 孝信  津山工業高等専門学校, 総合理工学科, 准教授 (90548398)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
Fiscal Year 2026: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywords数理モデル / 数学教材 / 授業法 / 分析力 / 教育スキル / 数学教育
Outline of Research at the Start

本研究では,数理モデルを立て分析する能力の育成にふさわしい教材と,授業法とは何かを明らかにし,高専の数学教育の中に,数理モデルを立て分析する能力の育成を重視する授業を配置した新しいカリキュラムを提示する.さらに,教師にとっても学習者にとっても,数理モデルを立て分析する能力を評価する最適な方法を提示し,教員の教育スキル向上のための授業法ガイドブックの提示,普及のための研究会とセミナーを開催する.

Outline of Annual Research Achievements

近年,大学・高専に対して,数理・データサイエンス・AIを適切に活用し,課題を解決するための実践的な能力を育成する教育実践が強く求められている.それは,現実の事象に対して数値的データを取り出し,そこから数理モデルを考え,そのモデルを解析することで問題解決を図るというプロセス(数理モデル化過程)を意識するものである. 高専において,数理モデル化過程は,卒業研究という科目において体験できるようになっている.その上で,数学の通常授業で数理モデルを立てデータ分析することが少しでも達成できれば,それは,数理モデル化過程を身に着けるための基礎的な役割を果たすものと考える.このようなことから,本研究では,数理モデルを立てる教材研究と授業法の研究,数理モデルを分析する教材研究と授業法の研究を行っている.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2023年度は,これまで研究した教材を基に,数理モデルを立て分析する能力を育成する授業とは何かを議論し,並行して,高専の数学の各科目の中に,どのタイミングで,具体的にどのような形の授業が導入できるのかを議論し結論を出すことであった.その後,与えられたデータを数理モデル化に誘う指導法と,学生が立てた数理モデルをブラッシュアップする指導法を研究し,それらを総合的にまとめた授業法を確立することとしていた.その具体的な内容は以下である.
① 各科目の適切な単元,適切な内容,適切な時間配分の洗い出し ② ①で決定されたそれぞれの数理モデルを訓練する教材および授業法,評価方法の提示 ③ ②で提示された教材および授業法,評価方法の意義と有効性の検討 ④ 教員の教育スキルに関する内容を洗い出す. ③と④が計画通りに進むことができなかった.

Strategy for Future Research Activity

2024年度は,2023年度に残した計画を実施し,その上で開発した教材および授業法,評価方法を試行して,教材および授業法,評価方法の意義と有効性を検証する.同時に,新しいカリキュラムと教員の教育スキルを向上させる方法の具体案を提示する予定である.具体的には,
① これまで提示された教材および授業法,評価方法の意義と有効性の検討 ② 教員の教育スキルに関する内容を洗い出す. ③ 数学モデリングの具体的な教材,授業法の試行  教材および授業法,評価方法の意義と有効性を検証

Report

(1 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] On Galois polynomials with cyclic Galois group in skew polynomial rings II2023

    • Author(s)
      本郷克典,池上叶流,山中聡
    • Journal Title

      京都大学数理解析研究所講究録

      Volume: 2229

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 高専における数学専門科目の授業実践について-「集合と位相」での実践報告-2023

    • Author(s)
      山中聡
    • Journal Title

      津山工業高等専門学校紀要

      Volume: 65

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] On Galois polynomials of Artin-Schreier type in skew polynomial rings2024

    • Author(s)
      山中聡
    • Organizer
      京都大学RIMS共同研究
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      前澤孝信, 小林るみ, 柴田典人
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      松田修
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      松田修,高田功,長水壽寛,森本真理,斎藤純一
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      日本数学教育学会第104回全国算数・数学教育研究(青森)大会
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      松田修
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      加藤夏帆, 松田修
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      山下哲
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  • [Presentation] アクティブラーニングを重視したハイブリッド型授業の検討2023

    • Author(s)
      山下哲
    • Organizer
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  • [Presentation] 数学オンラインテストシステムと動的幾何システムを組み込んだオンライン学習2023

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      菰田智恵子,山下哲,他2名
    • Organizer
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      松野高典,梶真理香,他4名
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      208
    • Publisher
      大日本図書
    • ISBN
      9784477035024
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  • [Book] 新応用数学問題集 改訂版2023

    • Author(s)
      高遠節夫,山下哲,他6名
    • Total Pages
      208
    • Publisher
      大日本図書
    • ISBN
      9784477035024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

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Published: 2023-04-18   Modified: 2024-12-25  

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