2017 Fiscal Year Annual Research Report
STEM教育における抽象概念の直感的理解を促す身体化認知に基づく学習環境の研究
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17H01975
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
久保田 善彦 宇都宮大学, 教育学部, 教授 (90432103)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
葛岡 英明 筑波大学, システム情報系, 教授 (10241796)
鈴木 栄幸 茨城大学, 人文学部, 教授 (20323199)
舟生 日出男 創価大学, 教育学部, 教授 (20344830)
望月 俊男 専修大学, ネットワーク情報学部, 准教授 (50379468)
加藤 浩 放送大学, 教養学部, 教授 (80332146)
中野 博幸 上越教育大学, 学校教育実践研究センター, 教授 (90547051)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 科学教育 / 理科教育 / 教育工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，STEM教育における抽象的概念を直感的に理解するための方略として，身体化認知の理論に基づく学習環境のデザイン原則の構築，ICT技術を応用した身体化認知に基づく学習支援システムの開発を目的としている。
平成29年度は，主に以下の2点を進めた。第一に，開発済の「月の満ち欠けARアプリ」の実践を，学習者の空間的視点取得における身体化認知から再考察した。その上で，空間的視点取得を促す足場かけを実装したアプリケーションの開発を検討した。第二に，季節の変化に伴う太陽の日周運動の理解に関する身体化認知を促す「VR動画教材」「タンジブル地球儀教材」を開発し実践した。空間認知を促進させるなどその効果が明らかになった。一方で，身体動作と身体感覚のズレから，身体化認知に誤概念が発生する可能性が示唆された。更に，誤概念を解消するためにメタモデリングの視点を取り入れた実践を行い，その効果を検討した。それらの成果は，学会等で発表した。
・季節による太陽の日周運動の変化に関する学習直後の認識～天球モデル図への軌道の書き込みから～，宇都宮大学教育学部教育実践紀要,4，印刷中.・“からだ”で学ぶ理科授業－身体化認知と身体化デザインから－，日本理科教育学会全国大会発表論文集，15，pp.64-65.・身体化認知による太陽の年周運動の理解に関する研究，日本科学教育学会年会論文集，41，pp.237-238.
・身体化認知による太陽の日周運動の理解と誤概念の解消,日本科学教育学会研究会研究報告，32(5)，pp.149-154.・Thoughts on Effective Learning Procedure for Tangible Learning Environment Based on Embodied Design, Human-Computer Interaction. Interaction Contexts. HCI 2017. Lecture Notes in Computer Science Springer, Cham 10272, 331-340.
以上から，天文学習に関する身体化認知のデザイン原則（第一案）を構築した。
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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
教材開発は，これまでの技術を援用したことで順調に進んでいる。開発教材を使った実践および評価も予定通りに進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度の実践から，AR・VRを使った身体化認知によって天文学習が促進することが明らかになった。更に，関連する学習者の認知（特に空間認知）の特徴が明らかになった。平成30年は，「月の満ち欠けARアプリ」に新たな機能を実装し，空間的視点取得を支援する実践を行う。また，「VR動画教材」にAR技術を取り入れる。この教材は，小学校3年生から中学校3年生の日周運動の学習で利用できるものとし，教育現場で実践を進める。これらの実践から，デザイン原則（第一案）を精緻化する予定である。
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[Presentation] Effects of Perspective--Taking through Tangible Puppetry in Microteaching Role--Play2017
Author(s)
Mochizuki, T., Wakimoto, T., Sasaki, H., Hirayama, R., Kubota, Y., Suzuki, H., Kato, H.
Organizer
CSCL 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of a Tangible Learning System that Supports Role-Play Simulation and Reflection by Playing Puppet Shows2017
Author(s)
Hiroshi Sasaki, Toshio Mochizuki, Takehiro Wakimoto, Ryoya Hirayama, Sadahide Yoshida, Kouki Miyawaki, Hitoki Mabuchi, Karin Nakaya, Hiroto Suzuki, Natsumi Yuuki, Ayaka Matsushima, Ryutaro Kawakami, Yoshihiko Kubota, Hideyuki Suzuki, Hideo Funaoi, Hiroshi Kato
Organizer
HCI 2017
Int'l Joint Research
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