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超小型衛星デモ機を利用した初等・中等教育での探究的な学びのパッケージの開発と実践

研究課題

研究課題/領域番号 20H01742
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09080:科学教育関連
研究機関静岡大学

研究代表者

内山 秀樹  静岡大学, 教育学部, 准教授 (50708435)

研究分担者 信川 正順  奈良教育大学, 理科教育講座, 准教授 (00612582)
野澤 恵  茨城大学, 基礎自然科学野, 教授 (10261736)
今井 一雅  高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 客員教授 (20132657)
能見 公博  静岡大学, 工学部, 教授 (20325319)
松村 雅文  香川大学, 教育学部, 教授 (50239084)
渡辺 謙仁  成城大学, グローカル研究センター, 研究員 (50870151)
町 岳  静岡大学, 教育学部, 教授 (80819293)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワード科学教育 / 超小型衛星 / 宇宙教育 / STAEM教育 / 物理教育 / 理科教育 / 超小型人工衛星
研究開始時の研究の概要

近年の調査では、理科への学習意欲と有用感は日本の中高生では低い。これは、科学技術が関わる様々な政策を選択する市民の育成の点で大きな問題である。
この問題解決の為、我々は超小型人工衛星に着目した。中等教育における最大のその利点を「実際の超小型衛星とほぼ同じデモ機を、生徒達自身が手に取り教材とできる点」と着想した。デモ機が生徒達と科学技術との距離を縮め、理科の有用感を増す非常に良い教材になる可能性がある。
そこで本研究では、教材としての超小型衛星デモ機を開発する。それを使い小中高の学校現場で実施できる探究的な学びの教育パッケージを開発・公開する。更に実践を行い、その教育効果を測定する。

研究成果の概要

「生徒達が意欲を持てる宇宙を入口に、基礎的な理科の内容を科学技術や社会との関わりを実感しつつ学習することで、理科の学びの有用感を向上させる教育パッケージ」を開発した。特に、超小型衛星デモ機教材 TopGunSatを開発し、中高生に対し正課の学校授業にて実践を行った。また、ソフトウェア受信機を使った人小中高生向けの工衛星電波受信実験教材、入手性の良い超小型コンピュータをデモ機代替とした高校での探究教材といった派生的な教材開発も行い、実践で効果を確かめた。また、探究活動の基礎的な知見の教育研究、将来の教育専用衛星を目指した研究も行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

国立教育政策研究所 (2013) の調査では、理科の勉強が好きな高校生の割合は他の文系教科に比べ10ポイント以上も低い。加えて「社会に出たら理科は必要なくなる」と答えた日本の高校生の割合は4割以上で日米中韓の中で最多である (国立青少年教育振興機構 2014)。科学技術に支えられた現代社会に生きながらも、その基礎となる理科への学習意欲と有用感は日本の高校生では低いと言える。これは技術者・研究者育成だけでなく科学技術が関わる様々な政策を選択する市民の育成の点で、解決すべき問題である。本課題で開発した教材群はこの問題の解決を目指した物である。

報告書

(5件)
  • 2024 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (54件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (47件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Educational Practice for Junior High and High School Students Using a Model Simulating a CubeSat to Improve the Quality of Interest in STEM Subjects2024

    • 著者名/発表者名
      Hideki UCHIYAMA, Takeshi MACHI, Hitoshi YAMAMOTO, Masahiro NOHMI, Kazumasa IMAI, Takahito WATANABE, Masafumi MATSUMURA, Masayoshi NOBUKAWA, Satoshi NOZAWA
    • 雑誌名

      Journal of Evolving Space Activities

      巻: 2 号: 0 ページ: n/a

    • DOI

      10.57350/jesa.178

    • ISSN
      2758-1802
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 理科学習者としての自己効力感の向上を目指した中学校での探究授業の実践2024

    • 著者名/発表者名
      真野夏帆, 雨宮司宜, 内山秀樹, 町岳, 落合哲也
    • 雑誌名

      天文教育

      巻: Vol.36 No.3 ページ: 10-12

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ソフトウェア受信機を利用した衛星電波受信実験の教育利用 ~小中学校気象分野で利用~2024

    • 著者名/発表者名
      松平朋香, 杉山明, 内山秀樹, 金田裕之
    • 雑誌名

      天文教育

      巻: Vol.36 No.3 ページ: 21-26

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ソフトウェア受信機を使った衛星電波受信実験の教育利用2023

    • 著者名/発表者名
      松平朋香・杉山明・内山秀樹・山本仁
    • 雑誌名

      天文教育

      巻: Vol.35 No.3 ページ: 31-32

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 「新しい宇宙利用」を題材とした探究授業の試行2023

    • 著者名/発表者名
      真野夏帆・雨宮司宜・内山秀樹・町岳・郡司賀透・山本高広・高橋政宏・安濃勇太
    • 雑誌名

      天文教育

      巻: Vol.35 No.3 ページ: 36-37

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] "子供達と共に成長する"教育用超小型人工衛星「さち」の構想2021

    • 著者名/発表者名
      豊田浩一、鈴木七海、榑松恵都、奥之山翔大、内山秀樹
    • 雑誌名

      天文教育

      巻: Vol.33 No.2 ページ: 54-54

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 理科学習者としての自己効力感の向上を目指した「新しい宇宙利用」を題材とする中学校での探究授業2024

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹, 真野夏帆, 雨宮司宜, 町岳, 渡辺謙仁
    • 学会等名
      日本天文学会2024年春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ソフトウェア受信機を用いたドップラー効果による人工衛星速度測定実験の教育利用2024

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹, 杉山明, 松平朋香, 神尾誠也
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Educational Practice for Junior High and High School Students Using a Material Simulating CubeSat to Improve the Quality of Interest in STEM Subjects2023

    • 著者名/発表者名
      Hideki Uchiyama, Takeshi Machi, Hitoshi Yamamoto, Masahiro Nohmi, Kazumasa Imai, Takahito Watanabe, Masafumi Matsumura, Masayoshi Nobukawa, Satoshi Nozawa
    • 学会等名
      The 34th International Symposium on Space Technology and Science (ISTS), jointly with the 12th Nano-Satellite Symposium (NSAT)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 衛星デモ機を使った中学での探究授業の実践2023

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹・町岳・郡司賀透・山本高広・真野夏帆・雨宮司宜・高橋政宏・安濃勇太・落合哲也
    • 学会等名
      2023年度日本天文教育普及研究会・日本地学教育学会合同近畿支部会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 探究の題材としての宇宙やDNA : 高校物理や中学生を対象にした授業の一例2023

    • 著者名/発表者名
      島野誠大、墨野倉伸彦、内山秀樹
    • 学会等名
      令和5年度全国理科教育大会・第94回日本理化学協会総会兼第58回和歌山県高等学校理科研究大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 探究の題材としての無重力やDNA2023

    • 著者名/発表者名
      島野誠大、墨野倉伸彦、内山秀樹、宮﨑元気
    • 学会等名
      2023年度 日本物理教育学会年会 第39回 物理教育研究大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ソフトウェア受信機を使った衛星電波ドップラー効果測定実験の高校物理教材化の試み2023

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹、杉山明、松平朋香、神尾誠也
    • 学会等名
      第15回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Satellite Radio Reception Experiment Using Software-defined Radio as Teaching Material2023

    • 著者名/発表者名
      Hideki Uchiyama, Tomoka Matsudaira, Akari Sugiyama, Hitoshi Yamamoto, Masaya Kamio, Kazumasa Imai
    • 学会等名
      Global Hands-on Universe Conference 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 理科学習者としての自己効力感の向上を目指した中学校での探究授業の実践2023

    • 著者名/発表者名
      真野夏帆, 雨宮司宜, 内山秀樹, 町岳, 落合哲也
    • 学会等名
      日本天文教育普及研究会2023年度中部支部会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 無重力を題材とした探究の授業の実践2023

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹、宮﨑元気、島野誠大
    • 学会等名
      日本天文教育普及研究会2023年度中部支部会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ソフトウェア受信機を利用した衛星電波受信実験の教育利用 ~小中学校気象分野で利用~2023

    • 著者名/発表者名
      松平朋香, 杉山明, 内山秀樹, 金田裕之
    • 学会等名
      日本天文教育普及研究会2023年度中部支部会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ソフトウェア受信機を利用した衛星電波受信実験の教育利用 ~ドップラー効果による衛星速度の測定~2023

    • 著者名/発表者名
      杉山明, 松平朋香, 内山秀樹, 神尾誠也
    • 学会等名
      日本天文教育普及研究会2023年度中部支部会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] キューブサット開発に向けての月面ロボットカーWSの取り組み2023

    • 著者名/発表者名
      今井一雅
    • 学会等名
      第15回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] マスカスタマイゼーションの先へ:見えてきた野火的活動による宇宙開発2023

    • 著者名/発表者名
      渡辺謙仁
    • 学会等名
      第15回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] カンサットから超小型衛星STARSへ、香川大学能見研究室の取り組み2023

    • 著者名/発表者名
      能見公博
    • 学会等名
      第15回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] KOSEN-2R衛星に搭載する冗長姿勢角検出基板の検討2023

    • 著者名/発表者名
      窪田 葵, 河上京介, 今井雅文, 今井一雅, 徳光政弘, 高田 拓
    • 学会等名
      第67 回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] CubeSatの高精度磁気計測に向けたセンサ用伸展機構の開発2023

    • 著者名/発表者名
      山﨑大介, 平社信人, 高田 拓, 今井一雅, 北村健太郎
    • 学会等名
      第67 回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 高専連携技術実証衛星4号機「KOSEN-3」の軌道上実証と次世代宇宙人材育成(1)2023

    • 著者名/発表者名
      村上幸一, 梶村好宏, 徳光政弘, 今井一雅, 平社信人, 若林 誠, 今井雅文, 池田光優, 片山光亮, 高田 拓, 西尾正則, 中谷 淳, 北村健太郎
    • 学会等名
      第67 回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 高専連携技術実証衛星3号機「KOSEN-2R」の軌道上実証と宇宙工学技術者育成(1)2023

    • 著者名/発表者名
      徳光政弘, 今井一雅, 平社信人, 今井雅文, 中谷 淳, 田所敬一, 北村健太郎, 高田 拓, 村上幸一, 辻 正敏, 西尾正則
    • 学会等名
      第67 回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 高専連携技術実証衛星 KOSEN-1 について(5)2023

    • 著者名/発表者名
      今井一雅, 平社信人, 西尾正則, 村上幸一, 中谷 淳, 徳光政弘, 今井雅文, 北村健太郎, 高 田 拓, 深井 貫, KOSEN-1 チーム
    • 学会等名
      第67 回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 人工衛星デモ機を題材とした高校物理授業の試行2023

    • 著者名/発表者名
      宮崎元気・内山秀樹・島野誠大
    • 学会等名
      2022年度日本天文教育普及研究会中部支部会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 「新しい宇宙利用」を題材とした探究授業の試行2023

    • 著者名/発表者名
      真野夏帆・雨宮司宜・内山秀樹・町岳・郡司賀透・山本高広・高橋政宏・安濃勇太
    • 学会等名
      2022年度日本天文教育普及研究会中部支部会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ソフトウェア受信機を使った衛星電波受信実験の教育利用2023

    • 著者名/発表者名
      松平朋香・杉山明・内山秀樹・山本仁
    • 学会等名
      2022年度日本天文教育普及研究会中部支部会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 授業教材としての受信実験専用超小型衛星を目指した放射線耐性試験の試行2023

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹, 奥之山翔大, 磯貝拓史, 杉村聖允
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ソフトウェア受信機を使った衛星電波受信実験の教育利用2023

    • 著者名/発表者名
      松平朋香、杉山明、山本仁、内山秀樹
    • 学会等名
      第14回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] CubeSat搭載を目指した民生品小型コンピュータの放射線損傷実験2023

    • 著者名/発表者名
      志方響、内山秀樹、今井一雅
    • 学会等名
      第14回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 「新しい宇宙利用」を題材とした探究授業の試行2023

    • 著者名/発表者名
      雨宮司宜・真野夏帆・内山秀樹・町岳・郡司賀透・山本高広・髙橋政宏・安濃勇太
    • 学会等名
      第14回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 衛星受信用「段ボール八木アンテナ」がつなぐ次世代高専衛星プロジェクト2023

    • 著者名/発表者名
      今井一雅
    • 学会等名
      第14回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 「ソーシャルメディア衛星開発プロジェクトSOMESAT」はSF思考なのか?2023

    • 著者名/発表者名
      渡辺謙仁
    • 学会等名
      第14回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 衛星デモ機を題材とした中学・高校での教育実践2022

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹・町岳・郡司賀透・山本高広・高橋政宏・安濃勇太・島野誠大
    • 学会等名
      第13回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 電波受信実験専用超小型衛星に向けた放射線損傷実験の試行2022

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹・奥之山翔大・磯貝拓史・杉村聖允
    • 学会等名
      第13回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 段ボール八木アンテナによる衛星受信体験と宇宙人材育成への展開について2022

    • 著者名/発表者名
      今井一雅
    • 学会等名
      第13回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 高専連携技術実証衛星 KOSEN-1 について(4)2022

    • 著者名/発表者名
      今井一雅, 平社信人, 西尾正則, 村上幸一, 中谷 淳, 徳光政弘, 今井雅文, 北村健太郎, 高 田 拓, 深井 貫, KOSEN-1 チーム
    • 学会等名
      第66回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Technology Demonstration CubeSat KOSEN-1 for Jupiter Radio Observations2022

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Imai, Nobuto Hirakoso, Masanori Nishio, Taku Takada, Kentaro Kitamura, Jun Nakaya, Yukikazu Murakami, Masahiro Tokumitsu, Masafumi Imai, Kan Fukai
    • 学会等名
      Joint Conference: 33rd ISTS, 10th NSAT&14th IAA LCPM
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 打ち上げから4ヶ月となる高専連携衛星KOSEN-1の成果について2022

    • 著者名/発表者名
      今井一雅
    • 学会等名
      第12回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 物理・探究授業のための超小型衛星デモ機教材の構想2021

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹, 町岳, 能見公博, 今井一雅, 渡辺謙仁, 松村雅文, 信川正順, 野澤恵
    • 学会等名
      日本天文学会2021年秋季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 小中高生の授業教材としての電波受信実験専用超小型衛星の構想2021

    • 著者名/発表者名
      内山 秀樹,奥之山 翔大,榑松 恵都,杉村 聖允,鈴木 七海,豊田 浩一
    • 学会等名
      第65回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高専連携技術実証衛星KOSEN-1について(3)2021

    • 著者名/発表者名
      今井一雅、平社信人、西尾正則、高田 拓、北村健太郎、中谷 淳 、村上幸一、徳光政弘、今井雅文、深井 貫、KOSEN-1チーム
    • 学会等名
      第65回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] KOSEN-1木星電波観測技術実証衛星2021

    • 著者名/発表者名
      今井一雅
    • 学会等名
      革新的衛星技術実証ワークショップ2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 打ち上げ間近となった高専連携衛星KOSEN-1 と宇宙人材育成について2021

    • 著者名/発表者名
      今井一雅
    • 学会等名
      第11回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] "子供達と共に成長する"教育用超小型人工衛星「さち」の構想2021

    • 著者名/発表者名
      豊田浩一、鈴木七海、榑松恵都、奥之山翔大、内山秀樹
    • 学会等名
      2020年度日本天文教育普及研究会中部支部会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 人工衛星模擬機の中高生への教育利用 : Raspberry PiとSense Hatによる試行2021

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹、町岳、今井一雅、渡辺謙仁、能見公博、松村雅文 、信川正順 、野澤恵
    • 学会等名
      第10回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] コロナ禍における遠隔実習による衛星科学教育の実践2021

    • 著者名/発表者名
      野澤恵
    • 学会等名
      第10回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] KOSEN-1衛星シミュレータによる次世代の宇宙人材育成について2021

    • 著者名/発表者名
      今井一雅、中谷淳、若林誠、今井雅文、徳光政弘、平社信人、鈴木颯太、細木温登、坂本蓮人、杉本吟我
    • 学会等名
      第10回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ラズパイPico衛星実現に向けた検討について2021

    • 著者名/発表者名
      今井一雅
    • 学会等名
      第10回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 超小型人工衛星を”使う”教育利用2020

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹
    • 学会等名
      第9回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 学校現場での利用を目指した超小型衛星模擬教材の構想2020

    • 著者名/発表者名
      内山秀樹
    • 学会等名
      第9回小型衛星の科学教育利用を考える会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 小型衛星の科学教育利用を考える会

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/sess/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2026-01-16  

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