2019 Fiscal Year Research-status Report
中学校技術における構想力と設計力の育成を重視した次世代ものづくり教育の研究
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18K02578
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| Research Institution | Naruto University of Education |
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Principal Investigator |
宮下 晃一 鳴門教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (90192765)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 技術教育 / 中学校 / ものづくり / CAD / 授業実践 / 電動工具 / 規格部品 / ドローン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中学校技術の授業に，3D-CADによる設計と電動工具やデジタル加工機による材料加工を導入することによって設計・製作過程の効率化を図る，新しいものづくり教育手法の開発を目指している。そこでR1年度は，中学生向け3D-CAD操作の自習用教材を開発するとともに，中学校における研究授業として規格部品の組み立てを主とするものづくり授業を実践した。さらにドローンの機体とプロペラを設計・製作する授業の開発に取り組んだ。
まず授業実践については，徳島県内のF中学校2年生8名を対象として，イレクターパイプを使ったハンガーラックの設計・製作を，2時間続きの授業4週間で実施した。このうち，3D-CADの指導を第1週1時間目，第2週1，2時間目の計3時間で行った。使用した3D-CAD はautodesk社Fusion360である。第1週1時間目にはFusion360の画面構成とマウス操作，長方形の押し出しによる直方体のモデリング，イレクターパイプ関連部品の既存CADデータの挿入，部品データのジョイント，データ保存を説明し実習を行った。第2週1，2時間目には前時の復習後，各生徒は部品データのジョイントを繰り返し，各自が決めた形状のハンガーラックの組立図を完成させた。その後の製作においては，イレクターパイプを組み立てた後に補強用の合板およびキャスターを取り付けて，実用性の高いハンガーラックを完成させた。その際に，合板は教師が電動丸鋸を使って切断し，面取りや穴あけ加工を生徒らが電動サンダーや電動ドリルを使って加工することによって，作業の効率化を図った。
次にドローンを設計・製作する授業の開発については， 使用するモーターの検討を行った。DCブラシモーター（マブチモーター），コアレスモーター，DCブラシレスモーターについて，中学校における技術教育の観点と，ドローン用としての性能面から比較検討を行った。
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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
3D-CADを用いた設計の効果的な導入方法と教育効果の検証に関して，当初計画では授業実践と研究成果発表を行うことになっていた。それに対して，CAD上での部品組み立てに重点を置いた中学生向けCADテキストを開発し，規格部品の組み立てを主とするものづくり授業に活用した。その結果，テキストに従ってほとんどの生徒がCADを習得できたが，中にはテキストを読みながら作業を行うことが苦手な生徒がいたり，生徒が間違ったCAD操作を行った場合に教師が即座に原因を把握して修正できる知識を持っていないと授業運営に支障が出ることがわかった。授業実践の結果を日本産業技術教育学会四国支部大会で報告した。
機械による材料加工の効果的な導入方法と教育効果の検証に関して，当初計画では授業実践による教育効果の検証を行うことになっていた。それに対して，規格部品の組み立てを主とするものづくり授業を実践し，教育効果を検証した。イレクターパイプを組み立てた後に補強用の合板およびキャスターを取り付けて，実用性の高いハンガーラックを完成させた。その際に，合板は教師が電動丸鋸を使って切断し，面取りや穴あけ加工を生徒らが電動サンダーや電動ドリルを使って加工する内容であった。その結果，設計から製作まで8時間の授業で，実用的なハンガーラックを完成させることができた。この授業の教育効果を生徒への事前・事後アンケートによって明らかにした。
設計・製作・評価を繰り返す授業の効果的な実施方法と教育効果の検証に関して，ドローンの設計・製作を一例として取り上げ検討している。DCブラシモーター（マブチモーター），コアレスモーター，DCブラシレスモーターについて，中学校における技術教育の観点と，ドローン用としての性能面から比較検討を行った。また形状を工夫して大きな揚力を発生できるプロペラを製作する授業を開発中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
3D-CADを用いた設計の効果的な導入方法と教育効果の検証に関して，研究1～2年目の成果を論文にまとめるとともに，これまでの知見を踏まえて中学校技術に最適なCADテキストを完成させる。
機械による材料加工の効果的な導入方法と教育効果の検証に関して，研究1～2年目の成果を論文にまとめるとともに，さらに実践事例を増やす。
設計・製作・評価を繰り返す授業の効果的な実施方法と教育効果の検証に関して，中学校技術の授業において実施可能なドローンの設計・製作を内容とする授業計画を作成するとともに，授業実践の準備を進める。
また，これらの成果を踏まえて，今後の研究計画を立案する。
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| Causes of Carryover |
コロナウィルスの世界的感染によって，令和2年3月に予定していた学会発表のための出張2件が取りやめになったために，当初計画通りに旅費を使用することができなくなり，次年度使用額が生じた。
翌年度においてもコロナウィルスの感染状況を考えると学会発表等の出張が多くできないことが見込まれるので，次年度使用額については消耗品費としての活用を計画している。さらにコロナウィルスの制約が緩和された後に精力的に学会発表に参加して，旅費を活用する計画である。
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Research Products
(3 results)
