| 研究課題/領域番号 |
19K03185
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分09080:科学教育関連
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| 研究機関 | 尾道市立大学 |
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研究代表者 |
南郷 毅 尾道市立大学, 経済情報学部, 准教授 (30710933)
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| 研究分担者 |
牧山 隆洋 弓削商船高等専門学校, 総合教育科, 准教授 (20804553)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 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)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 双方向性の構築 / 工学教育 / 教材開発 / 作図機 / 双方向性 / 数学教育 / 物理教育 / 関連 / 動画教材 / シミュレータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，後期中等教育段階の学習者（高校生や高等専門学校の低学年生）が，日常的に数学と物理を関連させて学習するために，数学と物理の学びにおける双方向性を構築することを目的とし，次の４項目を実施する．
項目１ 数学と物理の教科書における単元ごとの関連を調べ，表面的な双方向性を構築する．
項目２ 数学と物理の学習事項において，それぞれの科目間で身につけるべき力の関連を導出し，身につける力の双方向性を構築する．
項目３ 数学と物理の双方向性を体感しながら学ぶ，双方向性指向教材を開発する．
項目４ 開発した教材を実際に高等専門学校１，２年の授業で活用，改善したのち，公開する．
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| 研究実績の概要 |
2022年度は，数学と物理の表面的な双方向性を反映させた動画教材の整理と公開，放物線作図機の改良，楕円コンパス教材による実践のまとめを行った．引き続き，双方向性指向教材の検討を進めた．研究の進捗があった際の随時のWeb会議や３回の対面の打ち合わせにより，議論や研究の進捗管理を行った．
2021年度までに作成した動画教材や，数学と物理の双方向性の表，物理アプリケーションなどを整理し，研究分担者（牧山）の学習Webサイト『まなBits』で公開している．研究分担者の勤務校の１年生を対象とした補習授業にて，これらの教材群を用いた教育を始めた．また，学習Webサイト『まなBits』を，公益財団法人学習情報研究センターが主催する令和４年度第３８回学習デジタル教材コンクールに出品したところ，佳作となった．
楕円コンパス教材を用いた高等専門学校での実践について，日本数学教育学会の全国大会で報告した．楕円コンパス教材を用いた実践を大学でも実施し，データを収集した．大学での実践においても高等専門学校での実践と同様の結果が得られ，ものを数学で表現する力が弱いことや，ものを数学で表現する教材の必要性が明らかになった．放物線作図機をそのような教材と位置づけた．
新たな双方向性指向教材の候補として，コンデンサーの脱着により操作できる熱機関を開発し，動画を公開した．他にも物理，化学，数学の関連を図る教材の候補を検討した．研究の過程で多数の動画を作成した．動画を活用したオンデマンド型の数学教育についても分析し，論文にまとめて発表した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
教材の開発が順調に進んでいる．また，開発した教材を利用した実践授業の分析や教材を利用した教育を進めている．
2022年度に発表した成果は，論文１件，学会発表４件である．
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度は，研究のまとめとして，教材を用いた実践の分析を行い成果と課題を確認する．放物線作図機の教材化を完了させ，可能であれば実践する．引き続き，数学と物理の双方向性を体感しながら学ぶことができる教材の素材を探索し，適切な素材を見出した場合は速やかに教材化する．３ヶ月に１回程度の対面またはWebでの打ち合わせで，議論や進捗管理を行う．
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