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脳機能計測・行動観察・授業設計分析に基づく学習者に応じた数学教材中の図利用の研究

研究課題

研究課題/領域番号 24501075
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 科学教育
研究機関東邦大学 (2013-2014)
木更津工業高等専門学校 (2012)

研究代表者

金子 真隆  東邦大学, 薬学部, 准教授 (90311000)

研究分担者 大内 俊二  下関市立大学, 経済学部, 教授 (00213629)
高遠 節夫  東邦大学, 理学部, 訪問教授 (30163223)
中川 匡弘  長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (60155687)
北原 清志  工学院大学, 教養教育部門, 准教授 (90133321)
野澤 武司  長岡工業高等専門学校, 一般教育科, 教授 (80321412)
濱口 直樹  長野工業高等専門学校, 一般教育科, 准教授 (00369977)
山下 哲  木更津工業高等専門学校, 基礎学系, 教授 (40259825)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード数学教材中の図 / KETpic / 脳内賦活機序 / 曲面の形状把握 / 三角関数のグラフ描画 / 作業記憶 / 動的幾何ソフト / 教材中の図利用 / NIRS計測 / 脳波計測 / 面画と線画 / 三角関数のグラフ / 図の教育効果 / 実験授業 / 脳機能計測
研究成果の概要

本研究では、脳波および脳血流動態の分析に基づき、KETpicによる高品質な描画を高等数学教育の教材で用いることによる効果を客観的に評価し、効果的な授業設計に生かすための知見を得ることを目指した。主に脳内の腑活機序の追跡によって、思考活動の種類や進展を把握できる可能性を明らかにし、それに基づいて、三角関数のグラフや空間曲面の形状を把握する上での学習者の脳機能について、いくつかの重要な知見を得ることができた。この結果は、実験授業の実施とその状況に関する統計的な分析の結果と整合的である。加えて、高品質な描画をするための今後有望な手段として、動的幾何ソフトとの連携によるパッケージの開発を開始した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 2件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] KETCondy--collaboration of Cinderella and KETpic2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko, S. Yamashita, Y. Maeda, Y. Nakamura, U. Kortenkamp, S. Takato
    • 雑誌名

      International Journal for Technology in Mathematics Education

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 薬学基礎数学教育における「図の読み取り」にまつわる問題2015

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 奥平和穂, 高遠節夫
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 印刷教材における挿図の教育効果の検証2015

    • 著者名/発表者名
      北原清志, 高橋正, 高遠節夫
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On some attempts to verify the effect of using high-quality graphics in mathematics education2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kitahara, T. Takahashi, M. Kaneko
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 8592 ページ: 578-585

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Creating interactive graphics for mathematics education utilizing KETpic2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ouchi, Y. Maeda, K. Kitahara, N. Hamaguchi
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 8592 ページ: 607-613

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 統計教育における動画の効果的な利用2014

    • 著者名/発表者名
      大内俊二, 高遠節夫
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 1909 ページ: 157-164

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Neuroscientific consideration of the educational effect achieved using illustrated course materials2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kitahara, K. Usui, M. Kaneko, S. Takato
    • 雑誌名

      Scientiae Mathematicae Japonicae

      巻: Online-2014 ページ: 305-315

    • NAID

      130007643099

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Making materials based on TeX and CAS/DGS2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko, S. Yamashita, K. Kitahara, Y. Maeda, H. Usui, S. Takato
    • 雑誌名

      The International Journal for Technology in Mathematics Education

      巻: Vol.21 Nr.1 ページ: 19-25

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A schme for demonstrating and improving the effect of CAS use in mathematics education2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko, Y. Maeda, N. Hamaguchi, T. Nozawa, S. Takato
    • 雑誌名

      Proc. ICCSA2013

      巻: 6 ページ: 62-71

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 動的なグラフィックスと静的なグラフィックスの棲み分けに関する考察2013

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 高遠節夫
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 1865 ページ: 27-33

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] プロジェクタと配付教材との連携による2重積分に関する授業の試み2013

    • 著者名/発表者名
      北原清志, 高遠節夫
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 1865 ページ: 34-42

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] KETpicによる数学教材改善の試み2013

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 野澤武司, 高遠節夫
    • 雑誌名

      東邦大学教養紀要

      巻: 45 ページ: 123-133

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Making materials based on TeX and CAS/DGS2013

    • 著者名/発表者名
      M. kaneko, S. Yamashita, K. Kitahara, Y. Maeda, H. Usui, S. Takato
    • 雑誌名

      International Journal for Technology in Mathematics Education

      巻: 20-2

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A scheme for demonstrating and improving the effect of CAS use in mathematics education2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko, Y. Maeda, N. Hamaguchi, T. Nozawa, S. Takato
    • 雑誌名

      Proceedings of ICCSA2013

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 動的幾何と静的幾何の棲み分けに関する考察2013

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 高遠節夫
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [雑誌論文] プロジェクタと配布教材との連携による2重積分に関する授業の試み2013

    • 著者名/発表者名
      北原清志, 高遠節夫
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [雑誌論文] KETpicのこれまでと今後2013

    • 著者名/発表者名
      高遠節夫
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 動的幾何ソフトウェアを用いた効果的なTeX描画2015

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 山下哲, 入谷昭, 阿原一志, 高遠節夫
    • 学会等名
      日本数学会2015年度年会
    • 発表場所
      明治大学駿河台キャンパスリバティタワー(東京都千代田区)
    • 年月日
      2015-03-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Teaching materials incorporating interactive graphics for college-level mathematics education2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ouchi, Y. Maeda, N. Hamaguchi, S. Takato
    • 学会等名
      ATCM2014
    • 発表場所
      ジョグジャカルタ(インドネシア)
    • 年月日
      2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] KETCondy--collaboration of Cinderella and KETpic2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko, S. Yamashita, Y. Maeda, Y. Nakamura, S. Takato
    • 学会等名
      CADGME2014
    • 発表場所
      ハレ(ドイツ)
    • 年月日
      2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 図の利用効果と数学的モデルの特性との関連について2014

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 野澤武司, 碓氷久
    • 学会等名
      日本科学教育学会第38回年会
    • 発表場所
      埼玉大学(埼玉県さいたま市)
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] On some attempts to verify the effect of using high-quality graphics in mathematics education2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kitahara, T. Takahashi, M. Kaneko
    • 学会等名
      ICMS2014
    • 発表場所
      ソウル(韓国)
    • 年月日
      2014-08-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Creating interactive graphics for mathematics education utilizing KETpic2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ouchi, Y. Maeda, K. Kitahara, N. Hamaguchi
    • 学会等名
      ICMS2014
    • 発表場所
      ソウル(韓国)
    • 年月日
      2014-08-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 区分求積法の学習における学習者の躓きについて2014

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 濱口直樹, 碓氷久, 野澤武司, 山下哲, 前田善文, 北原清志, 高遠節夫
    • 学会等名
      第96回全国算数・数学教育研究(鳥取)大会
    • 発表場所
      鳥取県西部総合事務所(鳥取県米子市)
    • 年月日
      2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] NIRS signal analysis for brain process associated to drawing graphs of trigonometric functions2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nozawa, M. Kaneko
    • 学会等名
      IGCN2014
    • 発表場所
      長岡技術科学大学(新潟県長岡市)
    • 年月日
      2014-06-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光トポグラフィーを用いた数値・文字式タスクにおける脳血流動態の追跡2013

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 栗本育三郎, 佐瀬巧, 山下哲, 北原清志, 池田将志, 中川匡弘
    • 学会等名
      生体情報処理と高度情報処理シンポジウム2013
    • 発表場所
      長岡技術科学大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A teaching material for double integral including three dimensional figures drawn with KETpic2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kitahara, S Takato
    • 学会等名
      Computer Algebra and Dynamic Geometry Systems in Mathematics Education
    • 発表場所
      Serbia, Novi Sad
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] The necessary components of materials and textbooks used in math classes2012

    • 著者名/発表者名
      S. Takato
    • 学会等名
      Computer Algebra and Dynamic Geometry Systems in Mathematics Education
    • 発表場所
      Serbia, Novi Sad
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] The graphics use for introducing eigenvalues adn eigenvectors in linear algebra class2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko
    • 学会等名
      Computer Algebra and Dynamic Geometry Systems in Mathematics Education
    • 発表場所
      Serbia, Novi Sad
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 図表示された曲面に対する理解の特徴について2012

    • 著者名/発表者名
      北原清志, 高遠節夫
    • 学会等名
      日本数学教育学会第94回総会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳波計測に基づく数学における理解の追跡に向けて2012

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 栗本育三郎
    • 学会等名
      日本科学教育学会第36回年会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] A schme for demonstrating and improving the effect of CAS use in mathematics education

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko, Y. Maeda, N. Hamaguchi, T. Nozawa, S. Takato
    • 学会等名
      13th International Conference on Computer Science and its Applications
    • 発表場所
      ベトナム・ホーチミン市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] KETpicによる作図プログラミング書法について

    • 著者名/発表者名
      山下哲, 北原清志, 前田善文, 碓氷久, 阿原一志, 高遠節夫
    • 学会等名
      研究集会「数学ソフトウェアと教育」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] TeXによる動画表示とその応用について

    • 著者名/発表者名
      北原清志, 高遠節夫
    • 学会等名
      研究集会「数学ソフトウェアと教育」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] KETpicのEmbed関数を用いたグラフ描画の指導法

    • 著者名/発表者名
      阿部弘樹, 濱口直樹
    • 学会等名
      研究集会「数学ソフトウェアと教育」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] CASの利用に基づく正確な描画がもたらす教育効果の検証について

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 前田善文, 野澤武司, 濱口直樹, 高遠節夫
    • 学会等名
      研究集会「数学ソフトウェアと教育」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 統計教材の要素と作成ツールの評価

    • 著者名/発表者名
      高遠節夫, 小柴俊彦
    • 学会等名
      研究集会「数学ソフトウェアと教育」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 統計教育における動画の効果的な利用

    • 著者名/発表者名
      大内俊二, 高遠節夫
    • 学会等名
      研究集会「数学ソフトウェアと教育」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 正確な図の利用による教育効果の検証について

    • 著者名/発表者名
      金子真隆, 前田善文, 濱口直樹, 野澤武司, 高遠節夫
    • 学会等名
      日本科学教育学会第37回年会
    • 発表場所
      三重大学(三重県津市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Making math textbooks and materials with TeX+KETpic+hyperlink

    • 著者名/発表者名
      Y. Maeda, M. Kaneko
    • 学会等名
      The 34th Annual Meeting of the TeX Users Group
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京都目黒区)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 光トポグラフィーを用いた三角関数のグラフ描画タスクにおける脳内賦活機序の追跡

    • 著者名/発表者名
      野澤武司, 栗本育三郎, 田中駿也, 濱口直樹, 碓氷久, 佐瀬巧, 池田将士, 中川匡弘
    • 学会等名
      生体・感性及び高度情報処理シンポジウム2014
    • 発表場所
      長岡技術科学大学(新潟県長岡市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] KETpicホームページ

    • URL

      http://ketpic.com

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] KETpic HP

    • URL

      http://ketpic.com

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] KETpic HP

    • URL

      http://ketpic.com

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] ワークショップ「効果的な統計及び数学教材の開発と利用」ポスター

    • URL

      http://www.shimonoseki-cu.ac.j;p

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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