2014 Fiscal Year Annual Research Report
脳機能計測・行動観察・授業設計分析に基づく学習者に応じた数学教材中の図利用の研究
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24501075
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
金子 真隆 東邦大学, 薬学部, 准教授 (90311000)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大内 俊二 下関市立大学, 経済学部, 教授 (00213629)
高遠 節夫 東邦大学, 理学部, 訪問教授 (30163223)
中川 匡弘 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (60155687)
北原 清志 工学院大学, 教養教育部門, 准教授 (90133321)
野澤 武司 長岡工業高等専門学校, 一般教育科, 教授 (80321412)
濱口 直樹 長野工業高等専門学校, 一般教育科, 准教授 (00369977)
山下 哲 木更津工業高等専門学校, 基礎学系, 教授 (40259825)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 教材中の図利用 / NIRS計測 / 脳波計測 / 面画と線画 / KETpic / 三角関数のグラフ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)脳機能計測によって得られた知見の分析
前年度、長岡技術科学大学でNIRSを用いて行った、3次元空間内の曲面を面画と線画のそれそれで描いた場合の、学習者の脳機能の差異を確認する実験の結果について分析した。その結果、面画において概して学習者の認知がより容易であること、認知が正しく進んだケースで最終段階に「作業記憶」領域が賦活されること、線画を用いた場合に「体性感覚」領域の賦活がしばしば認められることを確認した。以上の結果は、学習者に曲面の局所構造の把握についていかにトレーニングさせたらよいかということについて、示唆する点を多く含む。この他、分担者である中川がこれまで用いてきた「感性解析」の方法により、学習者の理解が進んだ時点の前後で、脳波シグナルのパターンにいかなる変化が生じるか追跡する実験を行った。その結果、理解が進んだ直後の時点で、一部の部位の脳波シグナルの分散特性が「同期的」な傾向を強く示すことが示唆された。ただし、この結果が脳機能のいかなる動きを反映したものであるかという点については、確定的な結論を導くことが困難であった。
(2)高等数学教材中の図利用による教育効果の検証
前項の脳機能計測に基づく検証と同時に、実際の授業でKETpicを用いて作成した図入り教材を用いた授業を多数実施し、統計的手法を用いた分析を行った。その結果、一口に「図の正確さ」といっても、それがもたらす教育的効果には多様な側面が含まれることがわかってきた。一例として、学習者のパフォーマンスが問題となりやすい「三角関数のグラフ」をテーマとした授業においては、「グラフのパターン」のような大域的な特性を把握させる上では一般的な数式処理ソフトによる描画でも十分効果的であるのに対し、「極値」などの関数の局所的な振る舞いを把握させる上では、KETpicによる描画ならではの効果がありうることが示唆された。
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