• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

小学生から高専・大学生まで質保証ができる理数・工学系学修者本位型実験モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K20751
補助金の研究課題番号 21H00927 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分09080:科学教育関連
研究機関旭川工業高等専門学校

研究代表者

篁 耕司  旭川工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (60369907)

研究分担者 熊野 英和  新潟大学, 自然科学系, 教授 (70292042)
下田 貞幸  佐世保工業高等専門学校, その他, 校長 (10259971)
中村 基訓  旭川工業高等専門学校, システム制御情報工学科, 教授 (50435963)
奥村 和浩  旭川工業高等専門学校, 人文理数総合科, 准教授 (40634407)
笹岡 久行  旭川工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (30333272)
松原 英一  旭川工業高等専門学校, 人文理数総合科, 准教授 (10421992)
大島 功三  旭川工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (10310971)
井口 傑  旭川工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (70353224)
平 智幸  旭川工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (70802619)
三井 聡  旭川工業高等専門学校, システム制御情報工学科, 教授 (00219669)
津田 勝幸  旭川工業高等専門学校, 物質化学工学科, 名誉教授 (80227412)
大木 平  旭川工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (90792078)
宜保 達哉  旭川工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (60755792)
阿部 敬一郎  旭川工業高等専門学校, 機械システム工学科, 准教授 (40784252)
研究期間 (年度) 2024-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード学生実験 / 実験スキル / 学修者本位 / 質の保証 / PBL / 問い / 人間力 / 実験 / 評価 / 質保証 / スキル
研究開始時の研究の概要

本研究では、Society5.0・DX時代に必要とされる理数・工学系の「学びを可視化した学生実験」モデルを作ります。このモデルは、学修者の到達度に応じた実験書に加えて、実験能力と人間力について誰が評価しても同じ結果が得られる客観的評価指標で構成されます。学修者が主体的に実験できるよう工夫し、学びの質が保証できる「学修者本位型実験」としてまとめ、公開することを目的とします。
主に北海道の小学5,6年生・中学生と旭川高専の高専生および「自己創造型学修者」を特徴とする新潟大学創生学部の大学生をターゲットとして実践・分析を行い、より多くの人が学びを確認しながら実験できることをめざします。

研究実績の概要

本研究では、小学5年生から大学生を対象として、Society 5.0に必要とされる理数・工学系の学生実験モデルを作成し、到達度に応じた実験スキルおよび人間力の評価指標を構築する。誰が評価しても同じ結果が得られる客観的な指標を作成し、児童・生徒・学生が主体的に実行できる「学修者本位型実験」を体系化し、公開することを目的としている。
2024年度は、2023年度の取り組みにおいて、小学生から大学生まで一貫した評価指標が、一律に決められるものではなく、各成長段階で実験での小さな到達度の積み重ねの評価と分野横断的能力の到達度に関係性がある可能性を発見した。この観点から議論を重ね、「問い」を立てることに着目し、次のような成果を得た。
①『学修者本位型実験』の本質は、座学での学修も背景としながら、学修者が実験や体験を通じ、主体的に「問い」を生み出して次の実験に繋ぎ、実験での学びを「自分事」化することであると確認した。
②従前の学生実験は個別のテーマに分かれた「体験学習」、「専門的理論の実証実験」、「専門知識の定着」など経験的な性格が強かったが、学生同士の協働での学びにより、さらに「分野横断的能力の育成」にも大きく貢献することが確認できた。
③座学を含む経験と段階的な学生実験を繋ぐ仕組みづくりが必要で分野別実験モデルと評価を構築する方針ができた。従前の学生実験の小さな到達度の確認を「学修者本位型実験」として体系化する準備ができた。

現在までの達成度
現在までの達成度

4: 遅れている

理由

2024年度の取組みにおいて、「学修者本位型実験」を体系化するにあたって、幾度と議論がぶれていたが、結果として到達目標の小さな積み重ねから主体的に「問い」を生み出し、「問い」を繋げ「自分事」化することが必要不可欠であることが分かった。

今後の研究の推進方策

「学修者本位実験」は、実験そのものだけでなく、座学を含む学修者のバックグラウンドから学修者自らが「問い」をたて、それを繋げて「実験を自分事にする」ことである。自分事にしながらスパイラルアップするしかけとして、俯瞰した見方としてのスキル項目建て、次の実験へのつなぎ方、それらと人間力とメタ認知の関係などを検証しながらモデルを構築、公開する。

報告書

(4件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2025 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] ローレンツ力から学ぶ電磁気学2023

    • 著者名/発表者名
      松原 英一, 篁 耕司
    • 雑誌名

      大学の物理教育

      巻: 29 号: 1 ページ: 32-35

    • DOI

      10.11316/peu.29.1_32

    • ISSN
      1340-993X, 2432-1710
    • 年月日
      2023-03-15
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Real hypersurfaces in a nonflat complex space form whose certain tensor is recurrent2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Okumura
    • 雑誌名

      Journal of Geometry

      巻: 113, 41 号: 3 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1007/s00022-022-00657-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A behavior of the structure tensor on real hypersurfaces in a nonflat complex space form2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Okumura
    • 雑誌名

      Scientiae Mathematicae Japonicae

      巻: 85, 1 ページ: 49-57

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 旭川工業高等専門学校における数理・データサイエンス分野に関する教育実践2022

    • 著者名/発表者名
      笹岡久行,松原英一,中村基訓,篁耕司
    • 雑誌名

      日本高専学会誌

      巻: 27 ページ: 3-6

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 半導体物性・電子デバイス研究室における「半導体分野」で活躍する人材育成を目指して2022

    • 著者名/発表者名
      平智幸、篁耕司
    • 雑誌名

      SEAJ Journal 2022.9

      巻: 178 ページ: 15-17

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 地域課題解決を目指した学科横断型PBL授業「創造演習Ⅱ」の構築2025

    • 著者名/発表者名
      中村 基訓,篁 耕司
    • 学会等名
      第72回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] 地域課題解決を目指した学科横断型PBL授業の開発2025

    • 著者名/発表者名
      中村 基訓,篁 耕司
    • 学会等名
      第72回年次大会・工学教育研究講演会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] 文理融合クラスにおけるデータサイエンス教材としての地理情報の活用2025

    • 著者名/発表者名
      熊野英和、篁耕司、堀籠崇、田中一裕
    • 学会等名
      第72回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] 高専1~3年生向け「北海道半導体みらい論」の実施2025

    • 著者名/発表者名
      松原 英一、篁 耕司、山田 昌尚、井戸川 慎之介、岩間 雄介、中村 嘉彦、古崎 毅、平沢 秀之、鈴木 学、小林 淳哉
    • 学会等名
      第72回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] 篁 耕司、松原 英一、山田 昌尚、井戸川 槙之介、山田 昭弥、中村 嘉彦、山田 一雅、鈴木 学2025

    • 著者名/発表者名
      北海道4高専による半導体人財育成教育のための新組織の取り組み
    • 学会等名
      第72回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] ローレンツ力を起点に展開する電磁気学2024

    • 著者名/発表者名
      松原 英一, 篁 耕司
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 地域課題解決を目指した学科横断型PBL授業の構築2024

    • 著者名/発表者名
      中村基訓,篁耕司
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 文理融合クラス(1-2年次)でのデータサイエンス教材としてのHDML/CSS2024

    • 著者名/発表者名
      熊野英和,篁耕司,田中一裕,堀籠崇
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 北海道の高専による半導体人財育成の強化2024

    • 著者名/発表者名
      篁耕司, 松原 英一, 山田 昌尚, 井戸川 槙之介
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 空気プラズマによる超広帯域コヒーレント赤外パルス発生のためのマルチプレート圧縮光パルスの特性評価2024

    • 著者名/発表者名
      松原 英一, 永井 昌也, 芦田 昌明
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 旭川高専の教育資源から生まれた次世代の学びを地域の子どもたちに!2023

    • 著者名/発表者名
      篁耕司,笹岡久行
    • 学会等名
      NEE2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] プログラミング教材を用いた課題解決型授業コンテンツの開発2023

    • 著者名/発表者名
      中村基訓,中川佑貴,戸村豊明
    • 学会等名
      PCカンファレンス北海道2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Considerations for Learning Model of Machine Learning in the field of Learning Analytics2023

    • 著者名/発表者名
      Masashi Gorobe, Hisayuki Sasaoka
    • 学会等名
      2023 4th International Conference on Advances in Education and Information Technology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 旭川高専におけるAI・数理データサイエンス分野の初学者向け教育実践の取組について2023

    • 著者名/発表者名
      笹岡久行,佐藤直飛,松原英一,中村基訓,篁 耕司
    • 学会等名
      情報処理学会 第85回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ハンズオン型オンラインデジタル教育による高大接続教育の試行2023

    • 著者名/発表者名
      熊野 英和、田中 一裕、堀籠 崇、村松 正吾、篁 耕司
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Ultrabroadband infrared coherent spectroscopy using solids as nonlinear media2022

    • 著者名/発表者名
      Eiichi Matsubara, Masaaki Ashida
    • 学会等名
      The 15th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO Pacific Rim, CLEO-PR 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 旭川高専における AI・数理データサイエンス分野の初学者向け教育実践の取組について2022

    • 著者名/発表者名
      笹岡 久行, 佐藤 直飛, 松原 英一, 中村 基訓, 篁 耕司
    • 学会等名
      情報処理学会 第85回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] プログラミング教育をベースとした分野横断能力育成のための授業コンテンツの開発2022

    • 著者名/発表者名
      中村基訓・中川佑貴・戸村豊明・佐竹利文
    • 学会等名
      PCカンファレンス北海道2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 教育データ分析における異なる機械学習モデルの比較実験2022

    • 著者名/発表者名
      五郎部誠士,笹岡久行
    • 学会等名
      ファジィシステムシンポジウム2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 高度な科学を小中学生に!高専が行う実験・グループ学習を取り入れ た興味関心を深める早期人材育成2022

    • 著者名/発表者名
      篁耕司
    • 学会等名
      NewEducationExpo2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] オンラインによる高校生向け科学啓発活動の取り組み2022

    • 著者名/発表者名
      熊野 英和、田中 一裕、堀籠 崇、篁 耕司
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 初等統計学とデータ可視化の統合教育による理解促進の試み2021

    • 著者名/発表者名
      熊野 英和、田中 一裕、篁 耕司
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 身に付いた力がわかる!実験モデル

    • URL

      https://www.jikken-scl.net/

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書 2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-12-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi