2015 Fiscal Year Annual Research Report
複合的生体情報を用いた算数・数学教育における理解過程の解明
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26590241
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| Research Institution | Kyoto University of Education |
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Principal Investigator |
黒田 恭史 京都教育大学, 教育学部, 教授 (70309079)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前迫 孝憲 大阪大学, 人間科学研究科, 教授 (00114893)
江田 英雄 光産業創成大学院大学, 光医療・健康分野, 教授 (00395237)
岡本 尚子 立命館大学, 産業社会学部, 准教授 (30706586)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 教育学 / 神経科学 / 教育工学 / 科学教育 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、通常の学習場面に近い実験環境において、脳活動、視線移動、脈拍、呼吸といった複数の生体情報を同時計測（複合計測）することにより、学習者の算数・数学問題解決時における理解の過程を、生理学的視点から解明することを目的とする。複合計測により、4つの生体情報の関連性を明らかにし、脳や視線の変化が、身近な生体情報である脈拍、呼吸にどのように反映するのかを対応づけることで、学校現場での使用可能性と普及を企図する。
最終年度の本年度は、研究蓄積のある脳活動・視線移動と、新規計測装置を用いた脈拍・呼吸の関連性について検討した。大学生10名を学習者役として、実験課題の難度や助言内容の違いによって脈拍と呼吸がどのように変化するのかを同時計測した。実験課題内容は、ディスプレイ画面上に複数の数字と解答ボックスによる等式が表示され、解答ボックスに当てはまる演算記号（＋、－、×、÷）を口頭で答えさせるというものであった。難問題5問×3セット、易問題5問×3セットを交互に配置し、途中、ディスプレイ画面に、負の助言（よく考えてください）や、正の助言（その調子です）が表示されるようにあらかじめプログラム化しておき、これらの影響が脈拍や呼吸にどのように影響するのかを計測した。
その結果、難度の高・低が、脈拍の多・少に対応することが明らかになった。また、呼吸について周波数解析を行った結果、負の助言と正の助言の違いによって、0.25Hz付近の振幅が小さくなるか大きくなるかが対応していることから緊張状態の度合いを計測することの可能性が見られた。
既に、脳活動や視線移動では、実験課題の難度の高・低、緊張度合いの高・低が、脳活動の上昇・抑制、また、視線移動の速い・遅いと対応することは明らかになっている。
これらのことから、より安価で簡便な計測技術によって、学習者の理解過程を解明することの可能性が示された。
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