2015 Fiscal Year Research-status Report
五感を使った体験･失敗経験とICTを組み合わせたユニバーサルデザインの物理教育
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15K00937
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| Research Institution | Kurume Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中村 文彦 久留米工業大学, 工学部, 教授 (40231477)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 物理教育 / ICT / 実験 / アクティブ・ラーニング / 課題解決型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
すべての教科の中で“物理”は最も嫌われる教科の代表である。にもかかわらず，この５０年の間，物理学の教科書及び学生実験のテーマが大きく変えられたことは世界的にみてもあまりなかった。理科（物理）嫌いの増加は，中学２年生からといわれ，理工系大学の学生ですらその多くが物理嫌いになっている。一方，小学生の多くは，物質とエネルギー分野（物理・化学分野）に興味を持っていることから見て，理科（物理）嫌いは中・高校の理科教育，大学教育に原因があると言わざるを得ない。そこで我々は，①物理が学生たちに嫌われる原因はどこにあったのかの実態把握（アンケートによる） ②情報通信技術（ＩＣＴ）機器と五感を使った実体験型アクティブ・ラーニングを組み合わせた物理教育プログラムの開発とその評価を行い，多様な学生を対象にしたユニバーサルデザインの物理授業の構築を目指している．
そのために，我々はアンケート・試験結果から学修意欲，数学や物理の学力，作文力，表現力などを調査している．高校で数学・理科の学習履歴と物理の成績との関連について着目すると，大学初年次前半では高校での物理・数Ⅲの履修が物理の成績に関係していた．
一方，多様な学習履歴を考慮し，課題解決型アクテイブ・ラーニングの物理教育プログラムを開発した．実験を取り入れた課題解決型授業，ICT機器の利用と五感を使った体験重視の実験を組み合わせた教育プログラムである。これを利用した授業の受講直後には，高校での物理履修の影響が小さくなった．しかし，履修数年後の物理テストでは，成績の上昇は見られなかった．これらの結果は，あくまでも予備的で調査数も少なく信頼性に欠けるが，今後の指針にはなった．今後，これらの結果を元にプログラムを見直しを行う．そして最終的に，アンケートや試験の成績等からプログラムの有効性を心理学の専門家を交えて議論する予定である．
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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
我々は物理アレルギーの実態把握と解消を目指して，事前アンケート調査と課題解決型アクテイブ・ラーニングの物理教育プログラム開発を行った．具体的成果は，
(1)身近な物理現象を ①五感を使って体験 ②描画によるイメージ化 ③言語による説明 ④数式で説明 の理解の回路ができるようなアクテイブ・ラーニング型物理授業を行った．
(2)実験では，なぜ教科書と異なる結果になったのか？“失敗“から思考することを重視し，グループでの議論，プレゼンを課した．このときの実験･演習での教え合いを行うグループは，成績を考慮することで，クラス全体の成績上昇につながることがわかった．
(3) WEB テストなど情報通信技術（ＩＣＴ）機器を組み合わせると宿題の提出率が上昇し，授業中ゲームをしている学生の数が減少した．
(4)タブレットの写真実動画機能で，実験の安全性が向上，観察，記録の取り方の新手法が開発された．
(5)学生の実態調査のためのアンケート調査や試験結果の分析も行っているが，個人情報の処理が終わってから学会等で公表する．
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| Strategy for Future Research Activity |
H27年度に多様な学力を持つ学生を対象とした場合の物理教育プログラムの方向性を決め，ICT機器を利用した課題解決型物理授業の教材を試作した．そして，この教材を使ったユニバーサルデザインの物理授業の試行することができた．
H28年度は，まずこの試行の結果を分析し，“デジタルのICT教材”と“アナログの五感を使った実験”とを融合した物理教育プログラムの有効性と改善点を示す．特に，アクティブ・ラーニング型授業では基礎知識・技能が定着しなかったり，定着に時間がかかると言われている．この点についても分析・評価・改善策の提案をする予定である．そして，本プログラムの見直しを行い，本格的な実施をめざす．
また，我々の考えた物理教育プログラムが中等教育へ適応可能かの議論を中学校高等学校の教員と議論し始めるための研究会を8月頃に計画中である．
H29年度は，WEBを利用したアンケート収集や事前学習教材・試験等の運営を軌道に乗せる．そして，完成した物理教育プログラムの評価と改善と公表を中心に 研究を推進する．特に，教育心理学者やとともに評価を行い，学校の教員の意見を広く集めたい．
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| Causes of Carryover |
当初計画では，本計画に専用のWEBテスト用のサーバーを購入する予定であったが，H27年度本学に,高性能のWEBサーバーが導入され,これを利用した方がWEBテストの本格運用がスムーズに行われるため，サーバー経費を使用しなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
サーバー経費が浮いたため，その予算を研究会開催経費及び教材開発費（実験，ソフト及び人件費（謝金））に充てる予定である．
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