2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development and practice of an inquiry-based learning package for primary and secondary education using a nano-satellite demonstration model
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20H01742
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
内山 秀樹 静岡大学, 教育学部, 准教授 (50708435)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
信川 正順 奈良教育大学, 理科教育講座, 准教授 (00612582)
野澤 恵 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (10261736)
今井 一雅 高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 客員教授 (20132657)
能見 公博 静岡大学, 工学部, 教授 (20325319)
松村 雅文 香川大学, 教育学部, 教授 (50239084)
町 岳 静岡大学, 教育学部, 准教授 (80819293)
渡辺 謙仁 成城大学, 付置研究所, 研究員 (50870151)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 科学教育 / 超小型人工衛星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙実験ボード SenseHATと小型コンピュータ Raspberry Pi4を組み合わせた超小型衛星（CubeSat）デモ機教材 （TopGunSat） を用い、附属静岡中学校で1年間に渡る正課授業と、立教新座中学校・高等学校で高校生向けの短期の科学教室での実践を行った。前者では、CubeSatを用いた新しい宇宙利用のアイデアをその実現性も考慮しながら検討する探究授業を実践した。後者は、無重力空間を題材に探究的な実験の実施を通して、力と運動に関する素朴概念の解消を目指す実践を行った。これらのR4年度の試行を元に、R5年度での実践に向けた教材・授業計画・効果測定方法を準備・改善できた。
ソフトウェア受信機(SDR)や段ボール八木アンテナを使った衛星電波受信実験の教育利用の実践も、KOSEN-1衛星チームとも連携しつつ、小中学生や高専生を対象に行った。SDRは将来的にはTopGunSatに接続し利用することを想定している。SDRや段ボール八木アンテナを活用することで、万有引力と円運動の物理学を学ぶ為(小林ら 2020)だけではなく、受信周波数の変化によるドップラー効果やアンテナを使うことによる電磁波の伝搬特性、また、NOAA 衛星画像の利用により気象分野学習の為の教材として受信実験を使える可能性が実践から見えてきた。
将来の教育専用超小型衛星での使用を目指し、民生品小型コンピュータ (Raspberry Pi Zero 2 W) の放射線耐性試験を行なった。極軌道上で、CubeSatの典型的な運用期間（約2年）以上の耐性を確認できた。
以上の実践や試験の報告を、日本天文学会、日本天文教育普及研究会中部支部会、小型衛星の科学教育利用を考える会等で行った。
また、第13・14回小型衛星の科学教育利用を考える会を開催し、衛星デモ機教材を含め、衛星の教育利用に関する情報共有・議論を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナ感染症禍の影響により、実践の実施に関しておおよそ1年程度の遅れが出ている。当初はR4年度の実践の本格的な実施を元に、R5年度に論文作成予定だったが、1年後ろ倒しになっている。
また、半導体不足の影響でRaspberry Pi4の価格が高騰し、入手が困難になっている。学校現場での活用を目指した教育パッケージとするためには、別の入手しやすい小型コンピュータを使う方針転換が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
中学校と高校で1年間にわたる正課の探究授業での実践を行う。中学校の実践では、14回小型衛星の科学教育利用を考える会で知見を得た、SFプロトタイピングの手法を導入する。これらの実践で、本教育パッケージの効果測定方法を行う。また、SDRを使った衛星電波受信実験の教材化と実践を進める。これらを論文としてまとめる。これらの授業を学校現場で実施可能な様に必要な情報・資料をまとめ、Webで公開する。教材用の小型コンピュータとして、Raspberry Pi 4に替わってM5 Stack Core2を使うことを検討する。また、教育用超小型人工衛星に向けた検討を進める。
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Research Products
(15 results)
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[Presentation] 高専連携技術実証衛星 KOSEN-1 について(4)2022
Author(s)
今井一雅, 平社信人, 西尾正則, 村上幸一, 中谷 淳, 徳光政弘, 今井雅文, 北村健太郎, 高 田 拓, 深井 貫, KOSEN-1 チーム
Organizer
第66回宇宙科学技術連合講演会
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[Presentation] Technology Demonstration CubeSat KOSEN-1 for Jupiter Radio Observations2022
Author(s)
Kazumasa Imai, Nobuto Hirakoso, Masanori Nishio, Taku Takada, Kentaro Kitamura, Jun Nakaya, Yukikazu Murakami, Masahiro Tokumitsu, Masafumi Imai, Kan Fukai
Organizer
Joint Conference: 33rd ISTS, 10th NSAT&14th IAA LCPM
Int'l Joint Research
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