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高校物理基礎における生徒が能動的に学ぶエネルギー学習の実験教材の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K03123
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
研究機関東京理科大学

研究代表者

川村 康文  東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 教授 (90362087)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードサボニウス型風車風力発電機 / 色素増感太陽電池 / 自転車発電機 / 自転車発電 / 物理基礎 / 実験教材開発 / 出前授業 / アクティブラーニング / エネルギー教育 / 防災教育 / 科学教育
研究開始時の研究の概要

次期学習指導要領において,高等学校におけるアクティブラーニングの実現が期待されている。そこで,次期学習指導要領化の物理基礎のエネルギー分野において,このような学習が成立するような実験教材の開発を行う。

研究成果の概要

サボニウス型風車風力発電機,色素増感太陽電池および自転車発電機において,高等学校の物理基礎の授業で使える教材の開発を実施してきた結果,一定,活用可能な「エネルギー分野」における実験教材の開発ができたっと考える。色素増感太陽電池も自転車発電も,それぞれ,SSHの高等学校における授業実践で,活用の可能性を見出した。色素増感太陽電池では,これまでとちがったあたらしいアプローチで作成した模型自動車の走行に成功し,自転車発電では,150W型の自転車発電機を完成させることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで,高等学校の物理基礎において,太陽電池での実験といえば,小学校以来同じような内容の実験のまま,市販の太陽電池で模型自動車を動かくことなどで,高校生にとっては進歩が感じづらいものであった。また,風力発電でも,モーターにプロペラをつりつけ,赤色LEDを点灯させる程度のもので,小学生においても高度な実験を体験するクラスや少し進んだ学習をする中学生からみても,学習内容の進化が感じづらいものであったが,本研究で開発した実験教材をもちいることで科学技術人材の育成につながると考える。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 図書 (5件)

  • [雑誌論文] タイヤサイズの異なる自転車にも取り付け可能で自走可能な自転車発電機の開発と実践2022

    • 著者名/発表者名
      Li Zihe, 川村 康文, 小林 尚美
    • 雑誌名

      エネルギー環境教育

      巻: 16 ページ: 13-20

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 物理:SDGS温水タワーすだれをつくろう!2022

    • 著者名/発表者名
      川村 康文
    • 雑誌名

      科学フォーラム

      巻: 39 ページ: 60-61

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 物理:分光つつで省エネ電球を考える2021

    • 著者名/発表者名
      川村 康文
    • 雑誌名

      科学フォーラム

      巻: 38 ページ: 60-61

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 理数探究基礎の導入のための2.0m大風車風力発電機教材の3Dプリンタを用いた開発と実践2020

    • 著者名/発表者名
      飯野誠也,川村康文
    • 雑誌名

      エネルギー環境教育研究

      巻: 14 ページ: 37-44

    • NAID

      40022298036

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of The Bicycle Power Generator for Energy and Environmental Education2021

    • 著者名/発表者名
      LiZihe,WangChenhao,川村康文(Yasufumi Kawamura)
    • 学会等名
      WORLD CONFERENCE ON PHYSICS EDUCATION Ⅲ 2021 Hanoi,VIETNAM
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 温水タワーすだれ2021ー太陽光を用いた簡易温水器の開発ー2021

    • 著者名/発表者名
      飯田平太朗 岡田勇慈 渡辺裕也 川村康文
    • 学会等名
      日本エネルギー環境教育学会第15回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] アクティブラーニングとしての理科教育法における模擬授業2019

    • 著者名/発表者名
      海老崎 功,川村 康文
    • 学会等名
      日本人間教育学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 物理チャレンジ2019報告:II.第2チャレンジ実験問題2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川修司, 石川真理代A, 市原光太郎B, 一宮彪彦C, 大塚洋一D, 井通暁, 海老崎功E, 右近修治F, 川村康文G, 岸澤眞一H, 毛塚博史I, 小牧研一郎J, 近藤泰洋K, 櫻井一充G, 下田正L, 真梶克彦M, 末元徹N, 鈴木功O, 瀬川勇三郎P, 武士敬一Q, 遠山濶志J, 林壮一R, 深津晋, 松本益明S, 松本悠, 味野道信T
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] エネルギー環境教育ブックレット13 GIGAスクールに対応したエネルギー環境教育のあり方 STEAM教育とエネルギー環境教育のデジタル教材開発2022

    • 著者名/発表者名
      川村 康文
    • 総ページ数
      83
    • 出版者
      エネルギー環境教育関西ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] 図解 教養辞典 科学  INSTANAT SCIENCE2021

    • 著者名/発表者名
      監訳者 川村 康文 訳者 春宮真理子
    • 総ページ数
      175
    • 出版者
      ニュートンプレス
    • ISBN
      9784315523287
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] 歴史上の科学者たちから学ぶ魅力的な理科実験2020

    • 著者名/発表者名
      川村 康文
    • 総ページ数
      244
    • 出版者
      オーム社
    • ISBN
      9784274225369
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] 動画の実演+研究メモでかんたん!東京理科大生による 小学生のおもしろ理科実験2020

    • 著者名/発表者名
      東京理科大学川村研究室 (著, 編集), 川村 康文 (監修)
    • 総ページ数
      112
    • 出版者
      メイツユニバーサルコンテンツ
    • ISBN
      9784780423518
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] 物理が楽しくなる!キャラ図鑑2020

    • 著者名/発表者名
      川村 康文
    • 総ページ数
      159
    • 出版者
      新星出版
    • ISBN
      9784405073128
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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