2014 Fiscal Year Annual Research Report
「力と運動」教育方法の抜本的改善のための因果推論理論
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25540162
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
溝口 理一郎 北陸先端科学技術大学院大学, サービスサイエンス研究センター, 特任教授 (20116106)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀口 知也 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 教授 (00294257)
平嶋 宗 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10238355)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 因果推論 / 古典力学 / 作用と反作用 / 新しい教育指針 / 因果推論シミュレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に確立した因果推論理論に基づいて，新しい力学教育を行う指針を設計して，その一部を実装した．更に，本格的な因果推論運動シミュレータの基本形を実装した．
(1)新しい指針：因果推論理論に基づいて提案される教育の方法論とは，（I）人が感じる力を実在する力として取り上げ，（II）その力が因果的に伝播する過程を理解させ，その結果として作用反作用として釣り合っていることを説明する因果推論の方法を教えることが基本方針となる．指針の一部に基づいて簡易ツールを実装して，10個の作用反作用の例を因果的に説明させる実験を8名の大学生を被験者にして行った．その結果，学習後のテストにおいて，学習前より顕著な理解の向上が観測された．特に，学習前に誤概念を持っていた一人の学生は，その解消ができたことも確かめられた．
(2)汎用運動シミュレータの実装：初等力学において，人間の素朴な因果理解に準拠しつつ一貫した原理に基づいて正しいモデルを導出するための理論「力と運動に関する因果推論理論」（以下「素朴因果理論」と呼ぶ）を提唱すること，それらの現象がなぜ・どのような機構で生起したかを説明できる二つの機能を併せ持つ汎用運動シミュレータを開発した．このシミュレータは世界初の成果であるが，昨年度構築した素朴因果理論に基づくことによって初めて可能となった．
(3)研究計画外ではあるが，理論的側面を強化・深化を行った．従来の理論では，遠心力は見かけの力として慣性力に過ぎないと捉えられていたが，反作用的遠心力の存在を根拠として，円運動する物体に働く遠心力が実在の力として存在することの証明に成功した．このことは，従来のニュートン力学の概念を根本的に変革するものであり，その成果の価値は極めて大きい．
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