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

1999 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, 一般科目, 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 / 探究学習 / 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,学生個々に応じて数学的モデリング能力を徐々に向上させるように「数物ハンズオン」授業の教材内容,実施方法等の改善を行い,さらに,授業において本研究の有効性を明らかにすることであった.この授業は,身近な物理現象データを簡易テクノロジー(データ収集機[CBL : Calculator-Based Laboratory],各種センサー)で収集し,得られたデータをグラフ電卓で数学的に解析し,最終的には,解析した方程式の物理的意味の解釈を行う.これにより,身近に生じる実現象が授業で学習する数学や物理学に深く関係していることの実感と興味を増大させ,勉学への動機づけと基礎学力の定着を目的としている.
2年間の研究結果,(1)既習の数式を使ってモデル化できる学生が増えた結果から数学的モデリング能力が向上した,(2)実現象に関する誤った知識が正しい知識へと変容し長期間にわたり保持された,(3)探究の仕方,問題解決能力,発表の仕方などの科学リテラシーが向上した,(4)主体的な探究活動により学生は既習事項を関連づけることができた,(5)中学校時代と比べ数学の必要性を感じた学生が増えた,といったことが明らかになった.
また,教材の開発・改良,授業の実施を行った教員(研究グループ)の効果も明らかになった.
(1)これまで紙の上での知識として理解していた自然現象をと数学の関連性を,教材開発の段階における具体的な実験を通して改めて体で実感・理解できた.
(2)普段の授業で自然現象の話題を取り上げるなど指導に幅ができた.
(3)「数物ハンズオン」授業では,普段の授業では見られない学生の発言,行動,考え方に接したり,学生の意外な考え方に教えられるなど,学生とのコミュニケーションが増えた.

Research Products

• [Publications] 氏家亮子: "数学と物理とを関連づけた実験・観察型授業(5)"日本科学教育学会第23回年会論文集. 23. 263-264 (1999)
• [Publications] 槻橋正見: "数学を主体とした物理・専門の総合学習について"日本数学教育学会誌 第81回総会特集号. 81. 526 (1999)
• [Publications] 氏家亮子: "数学と物理とを関連づけた実験・観察型授業(6)"第32回数学教育論文発表会論文集. 32. 459-464 (1999)
• [Publications] 佐伯昭彦: "実現象データを解釈する数学的モデリング能力の段階について"第32回数学教育論文発表会論文集. 32. 495-500 (1999)
• [Publications] Akihiko Saeki: "How To Make a PET Bottle Musical Instrument"Teachers Teaching with Technology. 12(発表予定). (2000)
• [Publications] Akihiko Saeki: "An Experience of Cross-curricular Integrated Learning in Math and Physics"The 9th International Congress on Mathematical Education. 9(発表予定). (2000)