2006 Fiscal Year Annual Research Report

実物モデルの設計・製作・実験を通じた力学に関する解析モデルの構築

Research Project

Project/Area Number	17500673
Research Institution	Gunma University
Principal Investigator	三田純義群馬大学, 教育学部, 教授 (50280350)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松田稔樹東京工業大学, 大学院社会理工学研究科, 助教授 (60173845) 古田貴久群馬大学, 教育学部, 助教授 (60261822)
Keywords	工業技術教育 / ものづくり / 設計 / 力学 / シミュレーション / e-learning
Research Abstract	力学を題材とした「ものづくり」の課題解決において、具体的な物作り体験と関連づけて、学習者が解析モデルを構築するプロセスを明らかにすることをねらいとして取り組んだ。そのプロセスを明らかにするために学習支援システム、具体的には、力のつりあいと力のモーメントのついあい、重心、摩擦と関連する題材として「自動車モデルの設計」を取り上げ、「力学基礎教材」と「自動車モデル設計支援教材」を開発し、1つの学習支援システムとして開発できた。開発した学習支援システムを使い、工業高等専門学校や教員養成系大学の技術教育専攻の学生、科学技術高校の生徒に「自動車モデルの設計」に取り組ませたところ、つぎのことがわかった。 (1)「自動車モデルの設計」の課題解決には、力学、特に、静力学の基礎力の定着を図っていないと、力学的に分析し、解析できず、自動車モデルを設計するという課題を解決できない。 (2)力学の基礎力は定着しても、それをモデル化して実際の自動車モデルに適用することは難しく、自動車モデル設計支援教材は学習者の設計学習を支援するのに役に立つ。 (3)学習者は帰納的な学習教材、演繹的な学習教材、シミュレーション教材のいずれの教材も活用して、「自動車モデルの設計」の課題解決に取り組んだ。このことから、学習者が力学の基礎を実際の自動車モデルに適用するには、さまざまな情報を必要とし、学習教材としてさまざまな情報をそろえておく必要がある。 (4)力学の基礎を指導するのに、基礎のみを指導するだけでなく、その応用を絡ませながら指導することによって、基礎力の定着を図ることができる。これには本研究で開発したe-learning教材(力学基礎教材と自動車モデル設計支援教材)は効果的な教材となる。