2018 Fiscal Year Research-status Report
汎用性の高い小型全天カメラシステムの開発と天文/気象観察実験教育プログラムの構築
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17K00960
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
大朝 由美子 埼玉大学, 教育学部, 准教授 (10397820)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大浜 晶生 名古屋大学, 理学研究科, 研究員 (30758751)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 天文教育 / 教材開発 / 全天カメラ / ものづくり |
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| Outline of Annual Research Achievements |
星空は、児童・生徒にとって身近な自然の一つであり、理科の天文分野の学習も興味・関心が高い。しかし、必ずしも学習内容の理解が高いとは言えない。これは、天文分野の観察・実験があまり実施されていないことが一因である。そこで、天文分野、天体の位置や動きなどの実感を伴った学習から、空間認識能力についての育成を図ることを目的として、学校等学習の現場で活用できる遠隔操作可能な小型全天カメラを開発し、教材・教育プログラムの作成・授業実践と評価を行う。
研究計画当初は、比較的安価に入手できるようになった高感度広視野デジタルカメラの民生品を用いて、従来よりも低コストかつ小型・高性能の全天カメラを開発、及び、作成する予定で進めていた。しかし実施初年度の試作から360°撮影可能な市販小型カメラであるTheta-Sが、おそらく熱暴走の関係で1日以上の連続撮影が行えなという問題点があることがわかった。また、2020年度から小学校プログラミング教育が全面実施される背景も考慮し、超小型PC“Raspberry Pi”とそのカメラモジュールなどを組み合わせた撮影装置の開発や検討を行なった。“Raspberry Pi”は、１台でプログラミングや制御など様々な場面における学習に利用でき、小中高校の教育現場でも少しずつ利用され始めている。児童生徒が製作に携わることで「ものづくり」の教材にもなりうる。汎用性や気象分野での教材も鑑み、温度センサー、湿度センサーなども組み合わせており、まだ試作段階であるが、次年度に向けて進めていく。
一方、昨年度から進めている調査で、方位についての理解ができていない児童・生徒が多いこと、中学校では方位の学習について授業研究や実践は多いが、小学校ではあまり行われていないことなどがわかった。傘や透明半球を用いた授業研究や実践などを行なうとともに、上記の全天カメラの方向性の検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
前年度は、低コストで、小型・汎用的な全天カメラシステム教材を開発すべく、360°撮影可能な市販小型カメラであるTheta-Sを用いて装置をPython言語プログラムで制御し、温度センサーとファンを組み合わせ、防塵ボックスとアクリルドーム等に入れて屋外に固定する方法で開発/製作を行なったが、試験運用の段階で、根幹となるTheta-Sが、1日以上の連続撮影が行えなという問題点が見つかった。メーカーにより設計情報が公開されていないが、原因の一つとして、防塵ボックスなどの密閉空間のなかで、カメラの充電池部分が高温になり熱暴走する可能性が考えられ、様々な対応方法を検討した。本年度は、さらに安価で扱いやすい“Raspberry Pi”と連動するカメラモジュールを用いた手法を検討し、いくつか試作を行った。
加えて、学校現場など無線のインターネットが必ずしも利用できない環境下でも動作するような工夫を施した装置、および、気象分野でも利用できる装置について検討と試作を行った。
他方、天文分野で基礎的な事項となる方位についての理解ができていない児童・生徒が多いこと、中学校における授業研究や実践は多いが、小学校ではあまり行われていないことなどがわかった。傘や透明半球を用いた授業研究や実践などを行なうとともに、上記の全天カメラの方向性の検討を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
学校現場などで広く活用できる教材の開発を目的として、安定して動く小型で汎用的な全天カメラシステムの開発・製作を低コストで行うべく、引き続き検討を進める。これまでの試作では、安定性や汎用性が課題となっているため、“Raspberry Pi”と連動するモジュールや気象測定が可能なセンサーなどの製品の改良を進め、開発製作を行なう。
加えて、教育学研究科および教職大学院の院生、教育実習を行なった教育学部生や現職教員、科学館職員らと協力して引き続き、星の動き・方位などの天文分野について実感を伴って体系的な理解が深まるような教材や教育方法についても調査を進める。
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| Causes of Carryover |
計画当初の手法における装置開発・製作では安定性に問題点があったことがわかり、その対策の検討に時間がかかったこと、加えて、分担研究者の逝去によって、研究が予定通り進まず（現状把握も引き継ぎもできていない）、年間計画の予定が変更となった。
以上の理由により、繰越金が発生した。
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