理科第2分野(行動のしくみ)に活用する体験型実験プログラム製作の試み

• Project/Area Number: 16H00210
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 教科教育学Ⅱ(理科系)B
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 永田 治 生理学研究所, 技術課, 技術職員
• Project Period (FY): 2016
• Project Status: Completed(Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥300,000 (Direct Cost : ¥300,000); Fiscal Year 2016 : ¥300,000 (Direct Cost : ¥300,000)
• Keywords: 理科モデル授業 / 簡易筋電位計 / 簡易反応速度計

Outline of Annual Research Achievements

【研究の具体的内容】現在、中学校において行われている理科第2分野における医学的な授業は、その対象が人体そのものであるため、安全面や倫理面から体験的な実験を含めた授業を行うことは困難であり、利用できる教材も図や人体模型のような抽象的な教材が中心となるが、座学を中心とした授業内容は興味を引き出すことが難しく、理科離れの一因ともなっている。本研究はソフト・ハードを含めてすぐに活用できる実験教材を作製し、提供するため、研究現場で蓄積された画像情報などを含めて、体験的な実験教材を組み込んだ理科授業モデルプログラムを構築した。【開発された実験機材】体を動かしているのは神経を伝わる電気信号であり、脳からの情報はこの電気信号によって体の中を伝わっていくが、本研究はこの「電気信号」に着目し、独自に開発した簡易的な計測機器を使用することで、その様子を実験において確認することができる。まず、神経のしくみを理解するため、生体電位検知回路を使用することによって、筋肉が収縮するときの電気信号をとらえて増幅し、デジタル信号として出力することで筋肉の動きを可視化した。この装置は出力機材を拡張することで様々な実験プログラムの構築ができ、ブレインマシンインターフェイスの体験も可能である。また、感覚器官の実験系は、視覚の実験として盲点の体験チャートを作成して脳の視覚充填の実験を組み込み、反応については、生理学研究所で開発した簡易反応速度計測回路を応用した実験を通して、視覚と聴覚の伝達速度の差から神経伝達の仕組みを、自身の実測値として体験できる。さらに、実験教材を使用した一連の授業進行サポート機材としての解説スライドを、神経線維などの顕微鏡画像なども活用し、授業のデモプログラム例として整備した。このスライドは利用状況に応じて改変可能である。本研究で作製された機材および情報は、ホームページ上で公開しており、適宜ダウンロードすることで利用することができる。なお、開発した計測装置類においては、自作をするための技術情報についても回路図を含めてホームページ上で公開している。

Research Products

• [Remarks]
  • URL: http://www.nips.ac.jp/tech/msg