| 研究課題/領域番号 |
23K02721
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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09070:教育工学関連
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
工藤 知草 金沢工業大学, 基礎教育部, 准教授 (90759515)
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| 研究分担者 |
中村 晃 金沢工業大学, 教育支援機構, 教授 (60387355)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | Concept Test / セルフアダプティブ / 概念形成 / 数学 / 物理 / データ分析 / 繰り返し学習 / Webサイト / ピア・インストラクション / 概念問題 / アダプティブラーニング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高校生と大学生が、概念形成するWebサイトを開発する。不足している知識を補完しながら、数学の概念問題にリトライし、ネットワークグラフで概念構造を可視化することで、セルフアダプティブに概念形成できるWebサイトに発展させる。一方で、測定データから、知見や洞察を引き出すようなインタラクティブ教材も開発する。高校の先生が、相互作用型授業に質的転換しやすいWeb環境を整えるとともに、高校生と大学生が、セルフアダプティブにデータ分析し、概念形成できるWeb環境を整え、社会貢献する。
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| 研究実績の概要 |
相互作用型授業の一つにピア・インストラクションを導入した授業があり、授業中に多岐選択肢のConcept Testを出題し、学生同士の議論により概念形成することが可能になる。本研究では、高校や大学の先生が数学のピア・インストラクションを導入した授業を容易に実施できるWeb環境を整えるとともに、高校生や大学生がセルフアダプティブに概念形成するWebサイトを開発することを目的とした。さらに、現実の測定データからデータ分析と概念形成することを可能にしたインタラクティブ教材を開発することも目的とした。
はじめに、Concept Test のWebサイトについて説明する。高校の分野では数学Ⅰ、数学Ⅱ、数学Ⅲ、大学の分野では線形代数、確率統計、微積分学のWeb環境を整備した。不正解になった際には、訪問者は、Concept Testごとに開発した詳細な解説ページで理解を深め、さらに、ランダムに出題される類似問題に繰り返しトライすることで概念理解を深めることができる。当初の計画にはなかったが、Concept Testに正解した際には、訪問者が獲得した概念を把握することができるように、必要な知識や概念を表示する機能をConcept Testすべてに実装した。
つぎに、インタラクティブ教材について説明する。当初の計画では、中学校や高校で普及したChromebookやiPodで動作する表計算ソフトのマクロを開発し、そのインタラクティブ教材を公開する予定であった。しかしながら、デバイスによりマクロのプログラムが異なるため、計画を変更し、汎用性がより高いブラウザで動作するWebコンテンツを新規開発した。プルダウン形式でCSV形式の測定データを読み込み、インタラクティブに表とグラフを表示し、測定データから概念形成するWebシステムのプロトタイプの開発と検証を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
はじめに、Concept Test のWebサイトの開発について説明する。高校と大学の数学のConcept Testの改善と新規開発を行い、Web上で体系化して公開した。ここで、当初の計画にはなかったが、Concept Testに正解した際に、獲得した知識や概念を表示する機能をWebサイトに実装し、訪問者が獲得した概念を把握できるように工夫した。この機能は、公開したすべてのConcept Testに実装した。Concept Testに間違えた際には、訪問者が理解を深めることができるように、かなり多くの詳細な解説ページをConcept Testごとに開発した。これから開発するConcept Testも含め、今後、すべてのConcept Testの詳細な解説ページを作成する。当初の計画では、2024年度に繰り返し学習のWebシステムを開発する予定であったが、2023年度にWebシステムを開発し、線形代数の一部のConcept Testに実装した。今後も、類似問題を作成することで繰り返し学習の学習環境を充実させる。
つぎに、データ分析と概念形成を可能にするインタラクティブ教材の開発について説明する。当初の予定では、Windowsで動作する表計算ソフトのマクロであるVBAの改善と新規開発をすることにより、中学校や高校で一般的用いられているiPodや Chromebookでも動作する表計算ソフトのマクロに改善する予定であった。しかしながら、計画を変更し、より汎用性があるブラウザで動作するWebシステムの開発を行った。具体的には、プルダウン形式で実験したCSV形式の測定データを読み込み、その測定データに対応した表とグラフをインタラクティブに表示し、概念形成するWebシステムのプロトタイプを開発し、その検証を行った。今後、CSV形式の測定データを豊富に準備し、Webコンテンツを充実させる必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究の推進方策として、2023年度からの継続課題の実施、繰り返し学習のWebシステムの開発、概念構造の可視化のWebシステムの開発を行う。
はじめに、2023年度からの継続課題の実施について説明する。高校と大学の数学のConcept Testの新規開発と改善を行い、体系化したWebサイトを開発する。また、Concept Testの詳細な解説ページと類似問題を作成することで、Webサイトを充実させる。さらに、幅広い分野でCSV形式の測定データを豊富に準備し、測定データからデータ分析と概念形成をするWebコンテンツを充実させる。
つぎに、繰り返し学習のWebシステムの開発について説明する。Concept Testに間違えた際に、ランダムに類似問題を出題し、繰り返し学習を可能にするWebシステムのプロトタイプを2023年度に開発したため、類似問題を充実させ、繰り返し学習により概念理解を深めるWebコンテンツを充実させる。
さいごに、概念構造の可視化のWebシステムの開発について説明する。ネットワークグラフにより、インタラクティブに概念構造を可視化するWebシステムを開発し、訪問者が概念の関係性を把握し、概念形成しやすいWeb環境を整える。
これらの計画を実施し、訪問者の学習歴によらず、セルフアダプティブに概念形成することを可能したWebサイトを開発する。
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