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テクノロジーを利用した数理的現象の探究の教材開発と授業実践

研究課題

研究課題/領域番号 17K00967
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 科学教育
研究機関愛知教育大学

研究代表者

飯島 康之  愛知教育大学, 教育学部, 教授 (30202815)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード数学教育学 / 動的幾何 / 数学的探究 / 科学教育 / 授業研究 / 理数探究 / 数学教育 / テクノロジー / 作図ツール / 数学的問題解決 / 教育用ソフト開発 / ICT利用 / 教材開発
研究成果の概要

数学ソフトを使って数学的現象を深く探究すると, 得られた観察結果(事実)をどう解釈し, 次に何を問題とすべきか, そのためにどんな手段を採用するかなどに多様性が生まれ,多様な数学的探究が生まれる。距離センサなどを使った実験では, データをその場で処理できるソフトを使うことで, 即時に表示されるグラフを元に実験の修正や, 問題の発展など, 探究のサイクルを短時間で回していける。また, 超音波距離センサをラズベリィパイに接続し, プログラミングで制御するような探究では, ボトルネックの所在を検討し, 探究する幅が広がることが分かった。また, それらの教材化や授業研究を行い, 知見を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学校数学で扱う範囲の問題でも, 数学用ソフトを使うと, 多くの数学的現象を観察することができ, 時には未解決の問題があることも実感でき, 次に何をすべきかを考えるべき数学的探究の可能性が広がることを, 具体的な事例とともに示すことができた。また, 距離センサなどを使った実験では, 実験の精度が高くなるでけでなく, すぐに結果を可視化されその場で検討できることから, よりよい実験の仕方などを高校生が考えることに焦点を当てた実践が行えた。数学用ソフトを使って探究の多様性に焦点を当てた教材開発や授業実践のための具体的事例と今後への指針を提供することができた。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うちオープンアクセス 11件) 学会発表 (8件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 超音波距離センサを活用した「理数探究」向け教材の実践-ボールが繰り返しバウンドする現象に潜む2次関数の探究-2020

    • 著者名/発表者名
      天羽 康
    • 雑誌名

      研究紀要

      巻: 47 ページ: 53-60

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] コンピュータによる数学実験を利用した数学的現象の探究の実際2019

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 雑誌名

      日本科学教育学会研究会研究報告

      巻: 33 号: 8 ページ: 67-72

    • DOI

      10.14935/jsser.33.8_67

    • NAID

      130007665058

    • ISSN
      1882-4684
    • 年月日
      2019-06-22
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] GC を使った数学的探究における事実と問いのダイナミズム -対応表をもとに進める数学的探究に関するケーススタディを基にして-2019

    • 著者名/発表者名
      飯島 康之
    • 雑誌名

      イプシロン

      巻: 61 ページ: 9-24

    • NAID

      120006777658

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] テクノロジーを利用した数理的現象の探究の実際―距離センサを例として―2018

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 雑誌名

      日本数学教育学会研究会報告

      巻: 32 ページ: 71-76

    • NAID

      130007402450

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ピンポン玉が繰り返しバウンドする現象の数理的探究について2018

    • 著者名/発表者名
      天羽康
    • 雑誌名

      日本数学教育学会研究会報告

      巻: 32 ページ: 65-70

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] GCを使った「学び合い」の授業のための教材研究の一例2018

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 雑誌名

      イプシロン

      巻: 60 ページ: 7-16

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 数学科での ICT 機器を活用した新科目「理数探究」に関わる授業実践 ―超音波距離センサを用いた活動を中心に―2018

    • 著者名/発表者名
      天羽 康
    • 雑誌名

      科学教育学会研究報告

      巻: 32-6 ページ: 17-22

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ICTを利用した数学的探究の教材化を進めていくための基礎的考察 - mathematicaを使った数学的探究『πは乱数なのか』を手がかりに-2018

    • 著者名/発表者名
      飯島康之・天羽康
    • 雑誌名

      研究紀要(愛知教育大学附属高等学校)

      巻: 45 ページ: 51-60

    • NAID

      120006781458

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 「誤差」を生かした数学的探究の具体例2017

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 雑誌名

      日本科学教育学会研究会研究報告

      巻: 31-8 ページ: 75-80

    • NAID

      130006660303

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 教具としての Raspberry Pi の可能性について ―新科目「理数探究」に向けて―2017

    • 著者名/発表者名
      天羽 康・飯島康之
    • 雑誌名

      日本科学教育学会研究会研究報告

      巻: 31-8 ページ: 113-116

    • NAID

      130006660335

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ICTを利用した算数・数学での探究のサイクルについて-完全数などについての探究事例を手がかりに-2017

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 雑誌名

      イプシロン

      巻: 59 ページ: 7-18

    • NAID

      120006460716

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 有名な定理の証明の発見のためにGC/html5を使った授業の実際 - 九点円・オイラー線・フェルマー点-2019

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 学会等名
      RIMS共同研究(公開型)数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ICTを使った生徒の学びの様子を把握するための試み2019

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 学会等名
      日本科学教育学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 授業で生徒が探究するための図の作り方の多様性2018

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 学会等名
      日本数学教育学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 思考を変えるための道具としてのテクノロジーを実感するための授業研究2018

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] テクノロジーを利用した数学的探究と数理的探究について-Raspberry Pi でも可能になることに焦点をあてて -2018

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 学会等名
      日本数学教育学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 教育利用における数学用ツールソフトの二つの側面について- GC/html5を例として2018

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 学会等名
      京都大学数理解析研究所共同研究「数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 理数探究に向けた教材の開発-超音波距離センサを利用した数理的探究の複数の教材化-2018

    • 著者名/発表者名
      天羽康
    • 学会等名
      日本数学教育学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 数学的探究のサイクルの原動力としての数学ソフトウェアの役割 -ケーススタディを中心に -2017

    • 著者名/発表者名
      飯島康之
    • 学会等名
      RIMS共同研究(公開型) 数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] GC Resource Center

    • URL

      http://www.auemath.aichi-edu.ac.jp/teacher/iijima/gc_rc/index.htm

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 図形を動かして問題発見

    • URL

      http://www.auemath.aichi-edu.ac.jp/teacher/iijima/gc_rc/JSME2018_problems.htm

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] GC Resource Center

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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