2017 Fiscal Year Research-status Report
機械系学習者を支援するための動力学問題学習プログラムの開発と普及
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17K01004
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| Research Institution | Hiroshima National College of Maritime Technology |
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Principal Investigator |
瀧口 三千弘 広島商船高等専門学校, 商船学科, 教授 (10163346)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹島 敬志 高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 教授 (10179632)
藤原 滋泰 広島商船高等専門学校, 一般教科, 准教授 (20390495)
島岡 三義 奈良工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (80162486)
多田 博夫 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (90227083)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 工学教育 / 機械系 / 運動 / 振動 / 教材 / 学習プログラム / 開発 / 普及 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、研究代表者らがこれまで開発を進めてきた機械系学習者を対象にした各種教材（物理の力学問題を解くための図式解法教材、教育用運動シミュレーションシステム【DSS】、運動や振動現象の観察を目的とした実験教材）をベースにした、動力学問題学習プログラムの開発と普及を目的としている。具体的には、①各種教材の実用化（普及のための製品化含む）、②各種教材を有効に利用するための学習プログラムの開発、③普及活動（教材の公開、高専への出前授業、教育書の執筆、電子書籍化等）、④運動や振動現象（とりわけ共振と振動モードに注目）の観察を目的とした新たな教材開発（継続課題、振動実験キット開発等）を行うことである。平成29年度の研究成果は、次の２点である。
１．教材の開発と実用化及び普及活動
①物理等における力学問題（等【角】速度運動と等【角】加速度運動）用の「公式を一切使わずに解くための図式解法教材（概要編、具体例前編、具体例後編）」を、YouTubeで公開した。②振動実験教材として、「加振装置」、「パッケージ型振動体（水平方向用５個、垂直方向用５個）」と「簡易ぶらんこ」の製品化（㈲インテス）を行った。③運動・振動問題学習用教材の中の「クレーンの旋回運動」と「簡易ぶらんこ」についてYouTubeで公開した。④DSSの基本的な操作方法（基礎編）を紹介するPowerPointを作成した。⑤振動問題学習用教材―同じ地震でも建物によって揺れ方が違うのはなぜ―を開発した。
２．各種教材を用いた動力学問題学習プログラムの開発及び試用
４高専（広島・奈良・阿南・高知）の研究分担者と２大学（長岡技科大、東京海洋大）の連携研究者と共同で、学習プログラム（素案）を作成した。次に本学習プログラムを、研究分担者の所属する４高専の授業において試用した。そして学習者の反応・意見等を集約・整理し、学習プログラム（案）を完成した。
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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
本研究は、研究代表者らがこれまで開発を進めてきた機械系学習者を対象にした各種教材（物理の力学問題を解くための図式解法教材、教育用運動シミュレーションシステム【DSS】、運動や振動現象の観察を目的とした実験教材）をベースにした、動力学問題学習プログラムの開発と普及を目的としている。具体的には、①各種教材の実用化（普及のための製品化含む）、②各種教材を有効に利用するための学習プログラムの開発、③普及活動（教材の公開、高専への出前授業、教育書の執筆、電子書籍化等）、④運動や振動現象（とりわけ共振と振動モードに注目）の観察を目的とした新たな教材開発（継続課題、振動実験キット開発等）を行うことである。平成29年度は、上記の①～④について、それぞれ次のような研究を行った。それぞれの達成度は次のとおりである。
①各種教材の実用化：振動実験教材として、「加振装置」、「パッケージ型振動体（水平方向用５個、垂直方向用５個）」と「簡易ぶらんこ」の製品化（㈲インテス）を行った。
②各種教材を有効に利用するための学習プログラムの開発：学習プログラムの素案を作成し、研究分担者の所属する４高専の授業において試用した。そして学習者の反応・意見等を集約・整理し、学習プログラム（案）を完成した。
③普及活動：物理等における力学問題（等【角】速度運動と等【角】加速度運動）用の「公式を一切使わずに解くための図式解法教材（概要編、具体例前編、具体例後編）」を、YouTubeで公開した。運動・振動問題学習用教材の中の「クレーンの旋回運動」と「簡易ぶらんこ」についてYouTubeで公開した。DSSの基本的な操作方法（基礎編）を紹介するPowerPointを作成した。
④新たな教材開発：振動問題学習用教材―同じ地震でも建物によって揺れ方が違うのはなぜ―を開発した。
以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、研究代表者らがこれまで開発を進めてきた機械系学習者を対象にした各種教材（物理の力学問題を解くための図式解法教材、教育用運動シミュレーションシステム【DSS】、運動や振動現象の観察を目的とした実験教材）をベースにした、動力学問題学習プログラムの開発と普及を目的としている。具体的には、①各種教材の実用化（普及のための製品化含む）、②各種教材を有効に利用するための学習プログラムの開発、③普及活動（教材の公開、高専への出前授業、教育書の執筆、電子書籍化等）、④運動や振動現象（とりわけ共振と振動モードに注目）の観察を目的とした新たな教材開発（継続課題、振動実験キット開発等）を行うことである。
上記の４つの研究目的に対して、今後の研究は次のように推進する。
①各種教材の実用化：当面の目標は達成できた。新たに開発する振動実験教材についても、㈲インテスと共同で製品化（㈲インテス）を目指す。
②各種教材を有効に利用するための学習プログラムの開発：動力学問題学習プログラムについては、教材の実用化、普及活動、新たな教材開発の過程で得られた成果をもとに逐次改良を行い、最終年度の完成を目指す。
③普及活動：研究分担者（機械系教員）が手分けをして、他高専に平成29年度に作成した学習プログラム（案）を利用した出前授業（目標：4人×2校×2年）を行う（平成30～31年度）。DSSを公開し、DSSの基本的な操作方法（基礎編）をYouTube等で紹介する。
④新たな教材開発：「すべり摩擦振動」、「軸のふれまわり運動」、「６自由度複雑問題」等の実験装置を開発する。さらに、基本的な振動問題（直線振動、回転振動、振子）についての振動実験キット（例えば１自由度直線振動系問題を学習する際、値（定数）の違うばねや質量をすぐに変えて実験ができるような装置）の開発を行う。
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| Causes of Carryover |
（理由）
当初予定していた物品費が54,906円超過したが、旅費、およびその他の費用が、予定より安くなったことにより生じた。
（使用計画）
次年度に繰り越された金額は194,674円である。次年度の旅費やその他の費用として有効に利用する。
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