数学と物理とを関連づけた総合カリキュラムに関する実証的研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10680298
• Research Institution: Kanazawa Technical College
• Principal Investigator: 佐伯 昭彦 金沢工業高等専門学校, 一般科目, 助教授 (60167418)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 槻橋 正見 金沢工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (00064436) ; 作宮 和泉 金沢工業高等専門学校, 一般科目, 教授 (90064477) ; 氏家 亮子 金沢工業高等専門学校, 一般科目, 講師 (30280382)
• Keywords: 総合学習 / カリキュラム / 探求 / グラフ電卓 / データ収集機(CBL) / コンピュータ / 教育工学

Research Abstract

本研究の目的は、数学と身近な物理現象とを関連させた総合カリキュラム「数物ハンズオン」の有効性を実証的に明らかにすることである。このカリキュラムでは、身近な物理現象データを簡易センサー(距離、音など)とデータ収集機で取り込み、グラフ電卓を用いて数学的にモデル化し、最終的には、モデル化した方程式の物理的意味を考察することを目的に構成されている。
1. テクノロジー環境の構築
生徒が実験した結果をまとめ、かつ、プレゼンテーション用資料を作成できるようにグラフ電卓、データ収集機、簡易センサー、コンピュータを活用するテクノロジー環境を構築した。
2. 実験・探究型授業の内容
平成10年度に実施した授業内容を列記する。
(1) 距離センサーを活用して、等速運動と一次関数、落下運動と二次関数との関係を探究する(6時間)。
(2) 距離センサーを活用して、ボールの自由落下と二次関数との関係を探求する(6時間)。
(3) 音センサーを活用して、音の音階と三角関数との関係を探究する(6時間)。
(4) 距離センサーを活用して、単振り子と三角関数、無理関数の関係を探求する(6時間)。
(5) 電流・電圧プローブを活用して、コンデンサーの放電・充電と指数関数との関係を探究する(6時間)。
(6) グラフ電卓とコンピュータを接続して、実験データの送受信及びプレゼン資料を作成する(4時間)。
(7) 温度センサーを活用して、お湯の温度の冷め方と指数関数との関係を探究する(6時間)。
2. 今後の課題
上記7つの実験・探究型授業の有効性は、授業中に撮影したビデオ映像と授業後のアンケート結果をもとに現在解析中である。さらに、授業内容・方法、教材、ワークブック、カリキュラム内容等を一般公開するホームページを構築中である。

Research Products

• [Publications] 佐伯昭彦・氏家亮子: "数学的モデリングを重視した総合カリキュラム" 日本数学教育学会誌・数学教育. 80・9. 10-18 (1998)
• [Publications] 佐伯昭彦: "数学と物理とを関連づけた総合学習" 教育科学 数学教育・明治図書. No.493. 13-20 (1998)
• [Publications] 氏家亮子・佐伯昭彦・槻橋正見: "数学と物理とを関連づけた実験・観察型授業(2)" 日本科学教育学会第22回年会. 22. 453-454 (1998)
• [Publications] 佐伯昭彦・氏家亮子・槻橋正見: "楽器作りによる数学と物理の総合学習" Teachers Teaching with Technology 第2回年会. 2. 128-133 (1998)
• [Publications] 槻橋正見・佐伯昭彦・氏家亮子: "グラフ電卓と各種センサーを用いた数物総合の実験・観察授業について" 日本教育工学会 第14回年会. 14. 43-44 (1998)
• [Publications] 佐伯昭彦・氏家亮子・槻橋正見: "数学と物理とを関連づけた実験・観察型授業(3)" 第31回数学教育論文発表会・日本数学教育学会. 31. 311-316 (1998)
• [Publications] 日本数学教育学会編: "算数・数学カリキュラムの改革へ" 産業図書, 印刷中 (1999)