Development and practice of an inquiry-based learning package for primary and secondary education using a nano-satellite demonstration model
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20H01742
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 09080:Science education-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
内山 秀樹 静岡大学, 教育学部, 講師 (50708435)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
信川 正順 奈良教育大学, 理科教育講座, 准教授 (00612582)
野澤 恵 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (10261736)
今井 一雅 高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 客員教授 (20132657)
能見 公博 静岡大学, 工学部, 教授 (20325319)
松村 雅文 香川大学, 教育学部, 教授 (50239084)
渡辺 謙仁 北海道大学, メディア・コミュニケーション研究院, 研究員 (50870151)
町 岳 静岡大学, 教育学部, 准教授 (80819293)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
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| Keywords | 科学教育 / 超小型人工衛星 |
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| Outline of Research at the Start |
近年の調査では、理科への学習意欲と有用感は日本の中高生では低い。これは、科学技術が関わる様々な政策を選択する市民の育成の点で大きな問題である。
この問題解決の為、我々は超小型人工衛星に着目した。中等教育における最大のその利点を「実際の超小型衛星とほぼ同じデモ機を、生徒達自身が手に取り教材とできる点」と着想した。デモ機が生徒達と科学技術との距離を縮め、理科の有用感を増す非常に良い教材になる可能性がある。
そこで本研究では、教材としての超小型衛星デモ機を開発する。それを使い小中高の学校現場で実施できる探究的な学びの教育パッケージを開発・公開する。更に実践を行い、その教育効果を測定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
超小型衛星デモ機教材化のための検討を、共同研究者でオンライン打ち合わせにて定期的に行なった。また、第9回小型衛星の科学教育利用を考える会（SESS）で「宇宙機を題材とした児童・生徒へのSTEAM/プログラミング教育・探究型学習」セッションを開催し、現職教員を含む参加者を交え、デモ機の教材化に向けたアイデアを議論した。
これらの検討を土台に、まずは既製品を利用して実践を行なった。Raspbery Pi 4と欧州宇宙機関が開発したSense HATを使用し、中高生向けの科学教室を開催した。物理・プログラミングを衛星・日常生活との関連を意識しつつ学び、その上で超小型衛星のミッションを中高生が自由に構想する内容とした。物理・数学・プログラミング対する有用感の測定尺度を、田中 (2015) の「日常関連型興味」の質問項目を元に構成した。実践前後の比較により、プログラミングが日常生活に役立っているという受講者の意識を高められた事を確認した。また、ArduinoとSeeed社のGrove Beginner Kit を使い、CanSatを模した大学生向け授業実践を行なった。コロナ禍での遠隔授業におけるオンライン上のグループワークに重点を置き行なった。今後、デモ機教材を使いオンラインで探究的授業を行う為の知見を蓄積できた。更に高専生向けの衛星シミュレータを使った実践も行なった。加えて、衛星を入口に子ども達の科学への関心を高める活動として、STARS-Me2衛星の愛称募集、搭載プレートに記載する俳句募集も行なった。
更に将来の教育用超小型衛星を検討した。衛星電波受信実験用CubeSatを構想し、日本天文教育普及研究会中部支部会にて報告した。また、教育用衛星への搭載も目指し、超小型コンピュータRaspbery Pi Picoの人工衛星での利用について議論するセッションを第10回SESSで開催した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
中高生に向けた実践を通じ、本研究が目指す教育パッケージの内容の検討と具体化、教育効果測定方法の構築と試行、教材としてのデモ機開発に向けた現職教員・子ども達のニーズの収集を行うことができた。おおむね当初計画の通りに進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
２０２１年度は、２０２０年度の実践での知見を元に、デモ機の開発・製作に注力する。
また、２０２０年度のRaspbery Pi 4とSense HATを使用した、中高生向けの科学教室の実践で得られたデータのより詳細な分析を行う。その結果を各種学会で報告し、論文化を進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
