オンライン実験で活用できる教育用IoT機器の作製とその波及効果について

• 研究課題/領域番号: 21K02906
• 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: 大妻女子大学
• 研究代表者: 高橋 三男 大妻女子大学, 家政学部, 教授 (40197182)
• 研究分担者: 後藤 顕一 東洋大学, 食環境科学部, 教授 (50549368) ; 羽田 宜弘 (羽田宜弘) 環太平洋大学, その他部局等, 講師 (70713098) ; 舘泉 雄治 東京工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (80197392)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 二酸化炭素 / 酸素濃度 / 気圧 / 照度 / 教育用IoT / オンライン実験 / 教育用IoT機器 / 小型コンピュータ

研究開始時の研究の概要

コロナ禍の影響で、教育現場では、オンライン授業が行われている。教科指導をどのように進めていけばよいのか試行錯誤している状態である。特にオンラインでの実験指導は、非常に難しく、それは、家庭では実験器具の環境が全く整っていないのが大きな原因の1つと言える。本研究は、安価な小型コンピュータに多種類のセンサを搭載した教育用IoT機器を作製する。これにより、自分専用のIoT機器をもつことができれば、家庭内でも定量的な実験を行うことができる。教育用IoT機器を新しい理科教育機器として活用することで、家庭内での自主的な実験を促し、オンラインでの実体験を伴った実験指導が可能となる。

研究実績の概要

センサーから得られた計測データをスマホで処理できるように教材開発に取り掛かっているが、まだ、完成してはいない状況である。成果発表も日本理科教育学会や日本化学会などでは、通常の形態に戻ってきており、これまでの研究成果を演示実験を通した発表ができるようになってきている。より、実践的に活用できるように学生実験の中に開発した教材を多く取り入れるようにする予定である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

センサーに使われている半導体不足の影響で、半導体が入手困難な状況が続いている。また、入手困難だけでなく、センサー自体の価格が高騰しているため計画変更を余儀なくされている。

今後の研究の推進方策

今後は、小学生でも簡単に扱えるようなシンプルに操作できるように工夫した実用的な教材開発をする予定である。