2017 Fiscal Year Research-status Report
ICTを活用した数学、理科、工学を統合した学習環境の開発とその効果の検証
| Project/Area Number |
16K01137
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
中村 晃 金沢工業大学, 基礎教育部, 教授 (60387355)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西岡 圭太 金沢工業大学, 基礎教育部, 講師 (10748734)
工藤 知草 金沢工業大学, 基礎教育部, 講師 (90759515)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | STEM / 数学 / 物理 / 工学 / ウェブ教材 / 知識構造 / e-ラーニング / ハイパーリンク |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
1．高校物理のコンテンツを中心に開発を行った．「物理基礎」では予定を変更して電気の分野のコンテンツ開発を進めほぼ出来上がった(未公開のものもある)．「物理」では熱と気体のコンテンツの作成を進めている．大学物理の「力学」では運動と質点の力学に関するコンテンツとシミュレーションを付け加えた．コンテンツを作る際は，コンテンツ間のハイパーリンクの構造が知識構造に対応するように工夫した．
2．数学、物理、工学を統合した知識構造の可視化が実現できた．数学，物理，工学の分野を横断してハイパーリンク構造を解析し知識構造に関係するハイパーリンクのみを抽出するプログラムを完成させた．数学，物理，工学の知識構造を分かりやすく表示する方法として，学習しているウェブページを中心としてグラフ距離が3つ以内(ハイパーリンクが間に3つ以内介在する)のウェブページ群から構成される知識構造をネットワークグラフで可視化を行った．数学は水色，高校物理は黄緑，大学物理は緑，工学は黄土色と色分けをしたので，一目で数学と物理と工学の知識の繋がりが分かるようになっている．例えば，http://w3e.kanazawa-it.ac.jp/math/cgi-bin/graph/graph.cgi?node=/math/category/vector/gaiseki.htmlにアクセスするとよい．知識の名前が表示されている楕円をクリックした後，その知識を解説しているウェブページを表示する場合と新たにクリックした知識を中心とした知識構造を示すネットワークグラフを表示する場合の2つの機能がある．これらの機能を使うと統合された知識構造を自由に探索し関心のある知識を効率よく学ぶことができる．このネットワークグラフを見ると知識構造として不要なハイパーリンクを容易に見つけることができるので，ハイパーリンクの抽出の見直しも容易になった．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コンテンツ開発が遅れている．知識構造の可視化の開発に手間取って材料力学のコンテンツの作成が進まなかったことによる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
1．ウェブ教材の作成：(1)大学物理の「力学」のコンテンツを充実させる．高校物理の「基礎物理」では熱と波，「物理」では熱と気体のコンテンツを更に充実させるとともに波と電磁気のコンテンツの開発をする．大学物理と高校物理の関係が分かるようにハイパーリンクを張り物理全体としての知識構造の構築を進めていく．物理シミュレーションの開発も継続する．材料力学では，応力，歪みなどのコンテンツを作成し知識の充実を図る．今年度も引き続き過去に作成した数学のコンテンツをスマートフォンにも対応できるようにウェブページの修正を進める．
2．知識構造の可視化システムの完成：現在はグラフ距離が3以内と固定された知識構造の可視化しかできないが，グラフ距離を変更できるようにする．また，現在の可視化システムではグラフ距離が3以内であれば数学，物理，工学の全ての知識を表示することになっているが，表示できる項目を数学，物理，工学の中から選択できるようにする．これらの取り組みにより知識構造の可視化システムの機能向上を図る．学習者にも使い勝手などを評価してもらい改善すべき点を抽出し，更なる改善に取り組む。並行して，知識構造が最適になるように知識構造と確認しながら知識構造に関連するウェブページのハイパーリンク構造の見直しを進める．
3．工学の統合学習環境が学習者に及ぼす効果の検証
開発した工学の統合学習環境が学習者に及ぼす効果を調査する。いろいろな学力レベルの学生抽出し，物理や材料力学の課題を提示し解いてもらう．問題を解く際に本研究で開発した材料力学と物理、数学を統合した学習環境を利用してもらう．アンケート調査やインタビューにより工学の統合学習環境が学習者に及ぼす効果を調査する．学習者がどのようにウェブ学習に取り組んだか解析するためのアクセスログ解析ツールを開発し，アクセスログ結果と学習効果に相関があるか解析する。
|
| Causes of Carryover |
以下の2点が主要な要因である．
1．3月中旬に開催される国際会議に研究分担者が投稿した論文が採択され，出張費用が不足することを心配して前倒しで30万円を平成29年度の予算に入れた．ところが，出張費が当初見込みよりも少なくてすんだことと，国際会議の参加費約8万円の支払いが平成30年度に繰り越されたことによる．
2．研究代表者の2月下旬の国際会議の出張費用が予想よりも少なくて済んだこと。
|
