2014 Fiscal Year Research-status Report
最適設計を導入した技術教育のためのPBL教育教材の開発
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26381262
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
松本 金矢 三重大学, 教育学部, 教授 (10239098)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 教材開発 / PBL教育 / 最適設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、技術教育の「材料と加工に関する技術」「情報に関する技術」において、最適設計の概念を導入するための新たな教材を開発することを目的としている。
本年度は、教育学部技術科教員養成課程において、最適設計を体験的に学ぶためのPBL 教材として、梁の断面形状を高剛性で軽量なものに最適化するプログラムおよび曲げ試験を組合せた演示教材を開発した。最適化には実設計に利用されつつある遺伝的アルゴリズムによる最適設計プログラムを導入し、数値解析用のプログラミング言語ではなく、一般的な表計算ソフトウェアを用いて、学校現場でも使用可能なものを開発した。さらにデータロガーとセンサーによる演示実験とを組合せ、生徒が体験的に先端技術について学ぶことが可能なものとした。開発したPBL 教材を、教員免許更新講習およびCST プログラムで実践し、その有効性の評価・検証を行った。得られた結果を、日本産業技術教育学会論文に投稿し、審査論文として掲載された。
また、振動特性を最適化する有限要素法プログラムを開発し、打楽器の一種であるシロフォンを対象として、基音と高次振動成分の周波数が整数比となるような楽器を開発した。開発した楽器をウィリアムズ症候群の患児および家族のための芸術プログラムでの音楽活動に用い、その有用性を確認した。一連の研究成果を、日本産業技術教育学会東海支部大会で発表するとともに、審査論文として投稿した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
最適設計の概念を伝えるための演示教材を開発し、その成果が審査論文として認められた。また、教員を対象とした免許更新講習やCST養成事業において実践することで、現職教員等からその有効性に対する高い評価を得ることができた。
また、当初計画予定であった、振動特性最適化のプログラムを開発し、実際にその結果を用いた楽器の開発に成功しており、実践に用いることで改善を図ることができた。一連の成果を学会において発表し、審査論文としても投稿することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
振動特性最適化プログラムにより開発した楽器は、製作の自動化を含めた教員養成課程の教材化が必要であり、導入したNCフライス盤を用いた大学学部授業での実践を進める予定である。
また、投稿論文では、研究計画の明確化などいくつかの修正が求められており、今後検討が必要である。
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| Causes of Carryover |
本年度の使用額はほぼ予算額に達しており、本年度内に残額（1,950円）に対応する使途を見出すよりも、次年度に繰り越して合算する方が研究計画に合致する使用が可能となるため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に導入を計画しているコンピュータに用いる。
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