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マルチモダリティーの視点に基づく科学的モデリング能力の発達的過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H01680
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分09040:教科教育学および初等中等教育学関連
研究機関鹿児島大学

研究代表者

内ノ倉 真吾  鹿児島大学, 法文教育学域教育学系, 准教授 (70512531)

研究分担者 伊藤 伸也  金沢大学, 学校教育系, 准教授 (10570434)
稲田 結美  日本体育大学, 児童スポーツ教育学部, 教授 (30585633)
板橋 夏樹  宮城学院女子大学, 教育学部, 准教授 (90733212)
高橋 聡  椙山女学園大学, 教育学部, 准教授 (20613665)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードモデリング能力 / 表象 / STEM教育 / 科学教育 / 科学的モデリング / マルチモダリティー / 発達的過程
研究開始時の研究の概要

理科教育では,科学的モデリング能力は,科学的能力の一つとしてカリキュラムの重要な構成要素となっている。しかしながら,科学的モデリング能力の発達的過程が実証的に十分に解明されているわけではない。また,理科カリキュラムの内容構成についても,今日のモデル論から見て理論的な課題も指摘されている。さらには,モデルの多様な表現様式を活用する能力や視空間的思考との関連も考慮する必要がある。
本研究では、研究内容を①文献調査,②国際比較調査,③教科間比較調査,④フィールド調査に細分化して実施する。これらを通じて,科学的モデリング能力の発達的過程の解明を目指す。

研究成果の概要

本研究では,科学論・理科教育論におけるモデル論の理論的検討を踏まえて,表現の多様性・複合性の視点に基づき,表象能力や視空間的思考との関連から,科学的モデリング能力の発達的過程を解明することを目指した。その結果,科学的モデリング能力は,イノベーション指向の国際的な理工系教育改革であるSTEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics)教育でも重視されており,表象能力との関連性が強いことが示唆された。また,科学的モデリング能力を育成するために必要なカリキュラム構成要素の一端を明らかにすることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

諸外国の理科・数学カリキュラムや教科書におけるモデリングの位置付けや子どもの科学的モデリング能力の発達状況や学習状況の一端が明らかとなった。これらは、科学的モデリング能力を育成するのに資する授業開発・改善の視点を与えるものとなりうる成果である。その一方で、科学的モデリング能力に関連が深い表象能力の促進方策などの解明を進めて行く必要性が示唆された。特に,表象能力については,言語的な表現のみならず,図的な表現や数学的な表現について,体系的な指導を検討していくことが今後の課題である。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (20件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] Oldenburg University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Oldenburg University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Oldenburg University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 数学科2022

    • 著者名/発表者名
      戸水吉信,北村悟朗,原田祥平,伊藤伸也
    • 雑誌名

      金沢大学附属中学校研究紀要

      巻: 64 ページ: 57-66

    • NAID

      120006487044

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 中学生・高校生・大学生の科学的測定の不確かさの理解2021

    • 著者名/発表者名
      古賀康裕,内ノ倉真吾
    • 雑誌名

      理科教育学研究

      巻: 62 号: 2 ページ: 415-429

    • DOI

      10.11639/sjst.21028

    • NAID

      130008122793

    • ISSN
      1345-2614, 2187-509X
    • 年月日
      2021-11-30
    • 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] 初等教育段階におけるエネルギー概念導入についての一考察―CAIEプログラムに準拠した理科教科書を事例として―2021

    • 著者名/発表者名
      板橋夏樹
    • 雑誌名

      日本理科教育学会東 北支部大会発表論文集

      巻: 第60号 ページ: 9-9

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 数学科2021

    • 著者名/発表者名
      北村悟朗,戸水吉信,原田祥平,伊藤伸也
    • 雑誌名

      金沢大学附属中学校研究紀要

      巻: 63 ページ: 43-52

    • NAID

      120006487044

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Primary and lower secondary students’ perceptions of representational practices in science learning: focus on drawing and writing2020

    • 著者名/発表者名
      Uchinokura Shingo
    • 雑誌名

      International Journal of Science Education

      巻: 42 号: 18 ページ: 3003-3025

    • DOI

      10.1080/09500693.2020.1849854

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 理科カリキュラムにおける測定の不確かさに関わる基本的な概念2020

    • 著者名/発表者名
      古賀康裕, 内ノ倉真吾
    • 雑誌名

      日本科学教育学会年会論文集

      巻: 44 ページ: 417-418

    • NAID

      130007945549

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 小学校複式学級の理科授業におけるものづくりの実践-エンジニアリングデザインの視点を導入して-2020

    • 著者名/発表者名
      高岡門夢, 通村隆翔, 内ノ倉真吾
    • 雑誌名

      日本理科教育学会全国大会発表論文集

      巻: 18 ページ: 240-240

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 『学習指導要領理科編(試案)』におけるエネルギーの内容の特徴2020

    • 著者名/発表者名
      板橋夏樹
    • 雑誌名

      日本理科教育学会全国大会発表論文集

      巻: 18 ページ: 179-179

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 小学校理科における「エネルギー」の用語の取扱いの歴史的変遷-小学校理科教科書を事例として-2020

    • 著者名/発表者名
      板橋夏樹
    • 雑誌名

      日本理科教育学会第59回東北支部大会論文集

      巻: - ページ: 8-8

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 数学科2020

    • 著者名/発表者名
      北村悟朗,戸水吉信,北室好章,伊藤伸也
    • 雑誌名

      金沢大学附属中学校研究紀要

      巻: 62 ページ: 73-84

    • NAID

      120006487044

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 中学校理科におけるエンジニアリングデザインの学習過程を導入した授業の開発と実践2019

    • 著者名/発表者名
      太田 和希、内ノ倉 真吾
    • 雑誌名

      日本科学教育学会研究会研究報告

      巻: 34 号: 2 ページ: 41-44

    • DOI

      10.14935/jsser.34.2_41

    • NAID

      130007751617

    • ISSN
      1882-4684
    • 年月日
      2019-11-30
    • 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] 現職教師と教職課程学生の理科でのものづくりに関する認識2019

    • 著者名/発表者名
      OHTA Kazuki、UCHINOKURA Shingo
    • 雑誌名

      理科教育学研究

      巻: 60 号: 2 ページ: 291-300

    • DOI

      10.11639/sjst.19028

    • NAID

      130007769956

    • ISSN
      1345-2614, 2187-509X
    • 年月日
      2019-11-29
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 中学生による科学的に探究可能な問いの判断と生成の実際2019

    • 著者名/発表者名
      HIROSHI Naoya、UCHINOKURA Shingo
    • 雑誌名

      理科教育学研究

      巻: 60 号: 1 ページ: 173-184

    • DOI

      10.11639/sjst.18047

    • NAID

      130007696326

    • ISSN
      1345-2614, 2187-509X
    • 年月日
      2019-07-31
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] アメリカの初等・前期中等科学カリキュラムにおけるエンジニアリングデザイン−科学スタンダード・教科書の学習内容に着目して−2019

    • 著者名/発表者名
      内ノ倉 真吾
    • 雑誌名

      日本科学教育学会年会論文集

      巻: 43 号: 0 ページ: 87-88

    • DOI

      10.14935/jssep.43.0_87

    • NAID

      130007882977

    • ISSN
      0913-4476, 2186-3628, 2433-2925
    • 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] 中学生の科学的測定の性質に関する認識の調査-データの代表性・信頼性の認識に着目して-2019

    • 著者名/発表者名
      古賀康裕,内ノ倉真吾
    • 雑誌名

      日本理科教育学会全国大会発表論文集

      巻: 17 ページ: 369-369

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 中学生の酸化に関する科学的な知識と実用的な知識の実際-金属のさびを事例にして-2019

    • 著者名/発表者名
      太田和希,内ノ倉真吾
    • 雑誌名

      日本理科教育学会九州支部大会論文集

      巻: 45 ページ: 30-31

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Preservice Science Teachers’ Perceptions on Textbooks in Japan: From the Perspectives of Teachers and Learners2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Uchinokura
    • 雑誌名

      15th IARTEM conference on textbooks and educational media

      巻: - ページ: 67-67

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 科学絵本を活用した幼稚園~小学校段階のエネルギー教育に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      板橋夏樹
    • 雑誌名

      発達科学研究

      巻: 19 ページ: 37-46

    • NAID

      120006646635

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 概念地図法を用いた小学生のエネルギー概念の分析2019

    • 著者名/発表者名
      板橋夏樹
    • 雑誌名

      科学教育研究

      巻: 43 号: 3 ページ: 233-243

    • DOI

      10.14935/jssej.43.233

    • NAID

      130007726494

    • ISSN
      0386-4553, 2188-5338
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 小学校各教科の食物・人体の内容における「エネルギー」の使用-各教科の教科書の記述内容の分析を通して-2019

    • 著者名/発表者名
      板橋夏樹
    • 雑誌名

      日本理科教育学会第58回東北支部大会論文集

      巻: - ページ: 12-12

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ngaging secondary school students in model-based reasoning for conceptual understanding2021

    • 著者名/発表者名
      Shingo Uchinokura
    • 学会等名
      National Association for Research in Science Teaching 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pupils’ Understandings of Posing Questions for Scientific Inquiry2021

    • 著者名/発表者名
      Shingo Uchinokura, Misato Kusuhata, Naoya Hiroshi
    • 学会等名
      International Science Education Conference 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Student-Generated Analogies in Constructing Explanations for Changes of States of Matter2021

    • 著者名/発表者名
      Shingo Uchinokura
    • 学会等名
      European Science Education Research Association 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 初等教育段階におけるエネルギー概念導入についての一 考察―CAIEプログラムに準拠した理科教科書を事例として―2021

    • 著者名/発表者名
      板橋夏樹
    • 学会等名
      日本理科教育学 会 第60回 東北支部大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 小学校各教科の食物・人体の内容における「エネルギー」の使用-各教科の教科書の記述内容の分析を通して-2019

    • 著者名/発表者名
      板橋夏樹
    • 学会等名
      日本理科教育学会第58回東北支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 中学生の酸化に関する科学的な知識と実用的な知識の実際-金属のさびを事例にして-2019

    • 著者名/発表者名
      太田和希,内ノ倉真吾
    • 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
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アメリカの初等・前期中等科学カリキュラムにおけるエンジニアリングデザイン-科学スタンダード・教科書の学習内容に着目して-2019

    • 著者名/発表者名
      内ノ倉真吾
    • 学会等名
      日本科学教育学会第43回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 中学生の科学的測定の性質に関する認識の調査-データの代表性・信頼性の認識に着目して-2019

    • 著者名/発表者名
      古賀康裕,内ノ倉真吾
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] Children’s Perceptions of Representational Practices in Science Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Uchinokura
    • 学会等名
      ESERA 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preservice Science Teachers’ Perceptions on Textbooks in Japan: From the Perspectives of Teachers and Learners2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Uchinokura
    • 学会等名
      15th IARTEM conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中学校理科におけるエンジニアリングデザインの学習過程を導入した授業の開発と実践-単元「化学変化とイオン」を事例として-2019

    • 著者名/発表者名
      太田和希,内ノ倉真吾
    • 学会等名
      日本科学教育学会2019年度第2回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 理工系学生のための教科教育法入門2020

    • 著者名/発表者名
      東平 彩亜
    • 総ページ数
      208
    • 出版者
      北大路書房
    • ISBN
      9784762831096
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 教科とその本質-各教科は何を目指し、どのように構成するのか2020

    • 著者名/発表者名
      日本教科教育学会
    • 総ページ数
      191
    • 出版者
      教育出版
    • ISBN
      9784316804835
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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