| 研究課題/領域番号 |
23K25673
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| 補助金の研究課題番号 |
23H00976 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分09050:高等教育学関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
千代 勝実 山形大学, 学士課程基盤教育院, 教授 (80324391)
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| 研究分担者 |
安田 淳一郎 名古屋大学, 教育基盤連携本部, 准教授 (00402446)
大薮 進喜 徳島大学, 教養教育院, 准教授 (10396806)
古澤 彰浩 藤田医科大学, 医学部, 准教授 (20362212)
小西 哲郎 中部大学, 工学部, 教授 (30211238)
中村 泰之 名古屋大学, 教養教育院, 教授 (70273208)
齋藤 芳子 名古屋大学, 高等教育研究センター, 助教 (90344077)
伊東 正人 愛知教育大学, 教育学部, 教授 (90378232)
井村 敬一郎 名古屋大学, 教養教育院, 講師 (10444374)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2026年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2025年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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| キーワード | STEAM教育 / STEM教育 / 物理学 / 標準テスト / アセスメント |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大学教育において、理系実験教育ではリソース不足や過去との連続性などから、アクティブラーニング型の授業開発や教育効果測定のための指標開発が遅れている。
そこで、(1)物理学実験の個々のテーマの教育効果測定を客観的・定量的に行うことができる標準テストの開発、およびそれをもとにした(2)対面・遠隔型授業に適応したアクティブラーニングと呼ぶにふさわしい実験テーマの開発を行う。
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| 研究実績の概要 |
(1) 標準テストの開発と検証
現在、すでに完成している、糸巻きやパイプの斜面転がし実験のような古典力学テーマや、単極モータなど電磁気学テーマの系統的講義実験について、仮説検証のステップごとに学生の概念形成を確認するクイズの内容を検討した。また、より一般的な標準テストを開発する上で必要となる要素技術の調査検証を行なった。基盤力テストのプラットフォームである、YUポータルから出力されるデータ分析を容易にするためのサーバの改修を行い、標準テスト実施のための準備を行なった。
(2) 実験テーマの開発
実験テーマ開発の初期的ステップとして、複数の実験の開発やコンセプトデザインを行なった。具体的にはビーズを利用した統計力学の実験、水中での慣性力の実験などである。また実物実験とシミュレーションやCGを合成するプロジェクションマッピングによる複合現実を活用した実験装置の評価を行った。加えて新規の検討課題として、ChatGPTなどの生成AIを使った物理学実験や物理概念理解のための基礎研究を行なった。具体的には物理学の課題を生成AIに説明させる、実験データの分析を行わせる、プログラミングを行わせるなどである。
(3)研究過程および事例・意見収集
国内外の研究者から広く意見を収集するために、研究成果の発表と大学・研究機関訪問による交流を行った。特にアクティブラーニングにおける標準テストの指標開発で先行している米国や豪州を中心に、海外の研究者との意見交換を重視し、豪州での学会参加を行なった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究事業初年度であることから、実施内容は研究実績の概要と概ね一致する。
(1) 標準テストの開発と検証
現在、すでに完成している、斜面転がし実験のような古典力学テーマや単極モータなど 電磁気学テーマの系統的講義実験について、仮説検証のステップごとに学生の概念形成を確認するクイズを開発し、山形大学において実際の授業で妥当性の検証を行った。本来必要である要素の1つを予定通り実施できた。
(2) 実験テーマの開発
すでに開発済みである1ステップのみの系統化されていない講義実験について、パラメー タを変更した系統的講義実験のプロトタイプを一点開発した。原則として、すでにある系統 的講義実験の開発過程をなぞり、学生にプロトタイプ実験を体験してもらい、その過程 でどのように仮説を立てたか、どのように考え方が変わったか記述式レポートおよびインタビューを行った。評価検証部分についても予定通り進行した。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1) 実際の授業での教育効果と標準テストの検証
令和6年度に実施する予定の物理学のアクティブラーニング型授業の中で、FCIを事前・事後テストとして授業自体の教育効果と、開発した系統的講義実験のステップ確認クイズを統合した標準テストとの比較検証を行い、無矛盾性と妥当性を検証する。
(2) ポータブルな新実験テーマの開発
系統的演示実験の開発とともに、新規の実験テーマ開発を行い、 系統的講義実験への発展が可能かどうか検討しつつ、実験テーマ 数のストックを数的に拡大する。VR・AR/MRや3DスキャンなどのICT技術(例えば実験手順の予習などへの活用)も生 かしつつ、実物の実験装置の臨場感を重視した、一般講義室や自 宅でも実験可能なポータブルな実験装置を主軸に開発する。
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