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STEM教育を指向した科学概念育成のための理科教材の開発と実践

研究課題

研究課題/領域番号 18K02981
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分09080:科学教育関連
研究機関福岡教育大学

研究代表者

伊藤 克治  福岡教育大学, 教育学部, 教授 (10284449)

研究分担者 大内 毅  福岡教育大学, 教育学部, 教授 (40346838)
石橋 直  福岡教育大学, 教育学部, 准教授 (80802842)
後藤 顕一  東洋大学, 食環境科学部, 教授 (50549368)
野内 頼一  国立教育政策研究所, 教育課程研究センター研究開発部, 教育課程調査官 (00741696)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード理科教材 / 3Dプリンター / プログラミング教育 / STEAM教育 / 粒子概念 / 空間概念 / 時間概念 / 見方・考え方 / 3Dプリンター / STEM教育
研究成果の概要

本研究は,自然現象や科学現象の学習対象について,実感を伴って理解するための教材・学習プログラムの開発とその実践を行った。教材作成につながる基礎研究としては,有機分子触媒を用いた有機合成を行った。また,フルカラー3Dプリンターを用いた有機分子模型の製作方法を検討し,カラー3Dデータから出力までの一連の方法を確立した。さらに,マイクロビットを用いて,動きに時間がかかる対象物を観察するためのインターバル撮影システムを開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究を通して,カラー3D教材(分子模型)を製作する方法の確立と,授業実践を通して有効性を示すことができた。この成果は,今後,中等教育や高等教育における化学系の授業や研究面での活用につながるものと期待される。また,マイクロビットを使った教材開発は,現在,学校教育現場で必要となっているプログラミング教育について,1つの提案ができるものである。これらの成果は,今後の我が国のSTEAM教育の推進に貢献できるものと考えている。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (13件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] ビナフチル骨格をもつホスフィノフェノール型有機分子触媒を用いた不斉aza-MBH反応2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤克治,宮地作造,菰田剣,西辻真央
    • 雑誌名

      福岡教育大学紀要 第3分冊

      巻: 71 ページ: 13-18

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 技術教育における電気回路設計の学習に関する研究課題の展望-中学校技術科および高等学校工業科に焦点化して-2022

    • 著者名/発表者名
      石橋直,森山潤
    • 雑誌名

      福岡教育大学紀要 第3分冊

      巻: 71 ページ: 33-63

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ワイヤーフレーム型分子模型を用いた有機化学の対面/遠隔学習2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤克治
    • 雑誌名

      福岡教育大学紀要 第6分冊

      巻: 71 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 小学校・中学校の教科書における電気に関する記述内容の調査2021

    • 著者名/発表者名
      石橋直,貝澤世菜,石川洋平,森山潤
    • 雑誌名

      電気学会研究会資料

      巻: FIE-20-006 ページ: 7-12

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] マイクロビットを用いたインターバル撮影システムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      石橋 直,大日方 優太,伊藤克治
    • 雑誌名

      福岡教育大学紀要

      巻: 70 ページ: 47-54

    • NAID

      40022520941

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ジアミン触媒を用いるカルコンの不斉エポキシ化2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤 克治、宮城 良輔、山﨑 健太郎
    • 雑誌名

      福岡教育大学紀要 第3分冊

      巻: 69 ページ: 19-24

    • NAID

      120006811279

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 教員養成系大学の化学実験における相互評価表の活用2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤克治
    • 雑誌名

      化学と教育

      巻: 68 ページ: 118-121

    • NAID

      130007993109

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電気・電子回路学習のための導電性テープを用いたハンズオン教材の開発と試行実習2020

    • 著者名/発表者名
      石橋 直
    • 雑誌名

      日本産業技術教育学会九州支部論文集

      巻: 27 ページ: 45-50

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 3Dプリンターを用いた教材作成における最適加工条件の検討とその教育的効果2019

    • 著者名/発表者名
      大内 毅、伊藤克治
    • 雑誌名

      福岡教育大学紀要 第六分冊

      巻: 68 ページ: 1-5

    • NAID

      120006591909

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 「ネットワークを利用した双方向性のあるコンテンツのプログラミング」と「計測・制御のプログラミング」の統合教材の開発2019

    • 著者名/発表者名
      石橋 直
    • 雑誌名

      福岡教育大学紀要 第三分冊

      巻: 68 ページ: 47-55

    • NAID

      120006591882

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 工業高校の交流回路学習における体験的学びを実現するための簡易実験装置の開発2022

    • 著者名/発表者名
      大日方優太,石橋直
    • 学会等名
      電気学会教育フロンティア研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] カラー3D プリンターによる分子模型製作のための出力データ作成法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      菰田 剣,大内 毅,伊藤克治
    • 学会等名
      日本理科教育学会九州支部大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ビナフチル骨格をもつホスフィノフェノールを用いた不斉aza-MBH反応2021

    • 著者名/発表者名
      宮地 作造,西辻 真央,菰田 剣,伊藤 克治
    • 学会等名
      第58回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 遠隔授業における化学実験レポートのピアレビューの実践2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤克治
    • 学会等名
      日本理科教育学会 第71回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] フルカラー3Dプリンターによる分子模型の製作2021

    • 著者名/発表者名
      菰田剣,大内毅,伊藤克治
    • 学会等名
      日本理科教育学会 第71回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 3Dプリンターの加工条件が造形物の強度性能に及ぼす影響とその最適化について2021

    • 著者名/発表者名
      大内毅,兵永大悟,菰田剣,伊藤克治
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会 第34回九州支部大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 大学の化学実験における相互評価表の活用②2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤克治
    • 学会等名
      日本理科教育学会 第70回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気回路教材としての導電性テープの性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      石橋直,尾之上卓人
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会第33回九州支部大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気回路学習における不正確なモデルと初学者の誤概念との関連性2020

    • 著者名/発表者名
      石橋直
    • 学会等名
      電気学会教育フロンティア研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 中学校技術科における3Dプリンターを活用した実習題材の検討2020

    • 著者名/発表者名
      大内毅,伊藤克治
    • 学会等名
      第70回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 大学の化学実験における相互評価表の活用②2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤克治
    • 学会等名
      日本理科教育学会 第69回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気回路教育のための導電性テープの活用に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      石橋直,平井智輝崇
    • 学会等名
      電気学会教育フロンティア研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 小学校教員養成教育における相互評価表の活用2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤克治
    • 学会等名
      日本理科教育学会 第68回全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] すぐにできる! 双方向オンライン授業 ―Zoom、Teams、Googleソフトを活用して、質の高い講義と化学実験を実現2020

    • 著者名/発表者名
      福村裕史ら編,伊藤克治著
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      9784759820430
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] 「資質・能力」を育む高校化学 探求で変える授業実践2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤克治
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      9784759820164
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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