2016 Fiscal Year Annual Research Report
Relation between Lesson analysis and structure of educational content, and its unified representation theory in science education
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26350180
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大野 栄三 北海道大学, 教育学研究院, 教授 (60271615)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 初中等教育 / 授業分析 / 教科書分析 / 物理教育 / 教育内容の構造 / 半順序集合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、1）高校物理教科書の記述から生徒に教えるべき物理の知識を抽出し、それがもつ構造を表現するための数学的手法を提案すること、2）生徒に教えるべき物理の知識の構造と授業プラン（指導案）の分析から得られた学習活動の構造との間の関係を考察することである。
本研究では、高校理科の科目「物理基礎」の教科書と国際バカロレアのディプロマ・プログラム対応として出版されている物理教科書（英文）を対象に、力学教育の記述内容を分析した。
教科書の説明的記述を分節化し、分節の集合 S = {s1, s2, ..., sn}をつくった。さらに、集合 S の 2つの要素間に成立する分有関係（si は sjを分有する: si < sj）を調べ、集合 S がもつ構造が半順序集合〈 S, < 〉で表現できるかどうかを考察した。物理教科書の記述全体は、複数の半順序集合が接続された巨大な半順序集合として表現される構造をもっていることが明らかになった。そして、半順序集合〈 S, < 〉の構造を壊さずに集合 S の要素（分節化された記述）を読み進むとき、複数の順序で読むことが可能であることがわかった。
同様に、教師が作成した授業プラン（指導案）に記述されている学習活動からも、分節化された学習活動の集合L = {L1, L2, ..., Lm}をつくった。一組の写像を設定し、集合 Lと分節化された教科書記述の集合S の相互接続について考察した。そして、上で述べた教科書の可能な読解順序に対応して、設定した写像によって分節化された学習活動の間にも分有関係が成立することを示した。集合Lとこの分有関係が半順序集合を形成するかどうかは、集合S の要素を読み進む順序（これは、生徒に教えるべき物理の知識を一次元に配列したものである）に依存している。このようにして、教科書の構造を授業プラン（指導案）の構造に関係付けた。
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