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児童生徒参加型の主体的学習を支援するマイクロスケール実験による授業デザインの構築

研究課題

研究課題/領域番号 20K03227
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
研究機関京都教育大学

研究代表者

芝原 寛泰  京都教育大学, 名誉教授 (60144408)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードマイクロスケール実験 / 科学教育 / 教材開発 / 探究活動 / 理科教育 / 環境教育 / プログラミング学習 / 小学校理科 / 中学校理科 / 高校化学 / 探究学習 / 授業デザイン / 主体的学習 / 個別実験
研究開始時の研究の概要

マイクロスケール実験の特徴である個別実験により、児童・生徒の授業への主体的な参加を促す活動を実現する教材開発と、探究的な授業デザインの構築を目的とする。小・中・高校の理科実験における、個別実験と実験時間の短縮による学習効果に注目して、実験テーマに関する素朴な疑問点を、実験による解決を前提に、探究過程として含めた授業デザインの構築を目指す。 まとめると
1)個別実験により、新学習指導要領に対応した児童・生徒参加型の主体的な実験を取り入れ、探究的な授業デザインの構築及び現場への提案を図る。
2)提案する授業デザインの実践的検証を行う。研究成果の社会的発信をとおして、マイクロスケール実験の普及を図る。

研究成果の概要

2020~2022年度において、小中高等学校の理科を対象に教材開発あるいは改良を進め、同時に既存の理科実験の見直しと、個別実験をねらいとしてマイクロスケール化の検討を行った。特に学校現場への普及を念頭におき、できるだけ安価で安全な器具の開発を積極的に行った。学校現場での授業実践は、コロナ禍の影響を受け、十分に当初の目的を達成出来なかったが、「ひらめき☆ときめきサイエンス」を2回実施し、近隣の中・高校生を対象に開発した教材実験を紹介した。研究期間において開発した教材実験は8件で、著書1件(2023年5月25日刊行)、学会発表11件(国際会議1件含む)、論文の公表3件である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

マイクロスケール実験は、すでに学習指導要領解説において「廃液量の削減」に有効な実験として推奨されたが、学校現場への普及は十分でなかった。普及にいたらない問題点を洗い出し、教材開発においては、より安価で安全な材料を用いた。また学校現場や実験教室での実践活動、ワークシートや実験動画の公開、さらに詳しい実験方法等を記載した単行本の刊行に向けて取り組んだ。マイクロスケール実験とICT活用にも注目、さらにSDGcの考えも取り入れ、学校現場への普及に取り組んだ。以上より、新しい教材実験の開発、理科授業の改善、児童・生徒らの探究的活動の支援等の観点から、学術的意義及び社会的意義のある研究成果となった。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うちオープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] micro:bitによる備長炭電池の性能測定実験の教材化ーマイクロスケール実験とプログラミング教育の連 携を目指してー2023

    • 著者名/発表者名
      芝原寛泰・佐藤美子
    • 雑誌名

      フォーラム理科教育

      巻: 24 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 小型温度センサーと micro:bit による温度測定の教材実験-マイクロスケール実験とプログラミング教育の連携を目指して-2022

    • 著者名/発表者名
      芝原 寛泰,佐藤 美子
    • 雑誌名

      フォーラム理科教育

      巻: 23 ページ: 11-16

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 「ひらめき☆ときめきサイエンス」の実施を通した研究成果の社会的還元事業の活用について2021

    • 著者名/発表者名
      芝原寛泰
    • 雑誌名

      フォーラム理科教育

      巻: 22 ページ: 66-71

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] マグネシウム金属を活用した金属のイオンのなりやすさを実感するマイクロスケール実験2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤美子,芝原寛泰
    • 学会等名
      日本理科教育学会近畿支部大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] マイクロスケール実験のプログラミング教育への応用(V) -空気Mg 電池による酸素の変化量の測定-2022

    • 著者名/発表者名
      芝原寛泰,佐藤美子
    • 学会等名
      日本理科教育学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] マイクロスケール実験の普及に向けての実践的活用例 -新しい教材開発から実践活動まで-(課題研究発表会 趣旨説明)2022

    • 著者名/発表者名
      芝原寛泰
    • 学会等名
      日本理科教育学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Construction of Exploratory Lesson Design and Teaching Materials Development of Daniell cell by Microscale Experiment2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Satoh and H. Shibahara
    • 学会等名
      The Royal Society of Chemistry Secondary and Further Interest Group
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロスケール実験の普及に向けての様々な取組みー新しい教材開発から実践活動までー(課題研究発表会 趣旨説明)2021

    • 著者名/発表者名
      芝原寛泰
    • 学会等名
      日本理科教育学会全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロスケール実験とプログラミング教育への応用(Ⅲ)―micro:bitによる温度と電気伝導性の連続測定―2021

    • 著者名/発表者名
      芝原寛泰, 佐藤美子
    • 学会等名
      日本理科教育学会全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 身近な材料とミニ試験管を活用したマイクロスケール実験による気体発生実験2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤美子,芝原寛泰
    • 学会等名
      日本理科教育学会全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロスケール実験の他分野・他教科への実践的応用 -個別実験と探究活動の特徴を生かして-(趣旨説明)2020

    • 著者名/発表者名
      芝原寛泰
    • 学会等名
      日本理科教育学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロスケール実験のプログラミング教育への応用- micro:bitとmicrocodeを用いた導通テスト実験の教材化-2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤美子、芝原寛泰
    • 学会等名
      日本理科教育学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ミニ試験管によるマイクロスケール実験の気体の発生と性質  -個別実験による探究活動を目指して-2020

    • 著者名/発表者名
      芝原寛泰,佐藤美子
    • 学会等名
      日本理科教育学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロスケール実験のプログラミング教育への応用(II) micro:bitによる電解質水溶液の電気伝導度の記録2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤美子、芝原寛泰
    • 学会等名
      日本理科教育学会近畿支部大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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