Development and practical study of STEAM teaching materials to enhance understanding of scientific phenomena

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K02903
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 09080:Science education-related
• Research Institution: Fukuoka University of Education
• Principal Investigator: ITO Katsuji 福岡教育大学, 教育学部, 教授 (10284449)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大内 毅 福岡教育大学, 教育学部, 教授 (40346838) ; 石橋 直 福岡教育大学, 教育学部, 准教授 (80802842) ; 後藤 顕一 東洋大学, 食環境科学部, 教授 (50549368) ; 野内 頼一 日本大学, 文理学部, 教授 (00741696)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 理科教材 / ３Dプリンター / STEAM教育 / プログラミング教育 / 粒子概念 / 空間概念 / 時間概念 / 見方・考え方

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed 3D teaching materials that can be directly accessed by learners, and also developed a learning program using three-dimensional (3D) teaching material linked with time change, and put them into practice. As 3D teaching materials, we have used a 3D printer to create a ball-and-stick model of organic molecules and organic molecular models that allow learners to intuitively understand electron orbitals. Additionally, we have created a terrain model aimed at disaster prevention education. As digital 3D teaching materials, we have developed projection mapping type teaching materials and real-time teaching materials using AR. Furthermore, we developed and put into practice a top-making class that combines scientific and engineering approaches, as well as a class using electrical circuits.

Free Research Field

科学教育、教育工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究を通して、新学習指導要領の理科における小学校・中学校・高等学校を通した「見方・考え方」を領域横断的に働かせる学習過程や、STEAM教育の進め方に対して１つの提案ができるものと考えている。また、本研究の成果物は、教科横断的な観点から、技術・家庭科、数学（算数）科、美術（図工）科等の授業にも応用できる。さらに、デザイン（Arts）思考により創出した教材には、ユニバーサルデザインの視点も含まれているため、その波及効果は極めて高いものと考えている。