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空間図形と数式の関連付けが線形代数の理解度を深めるしくみの研究

研究課題

研究課題/領域番号 24501077
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
研究機関豊田工業高等専門学校

研究代表者

西澤 一  豊田工業高等専門学校, 電気・電子システム工学科, 教授 (40249800)

研究分担者 吉岡 貴芳  豊田工業高等専門学校, 電気・電子システム工学科, 教授 (30270268)
丹羽 隆裕  八戸工業高等専門学校, 総合科学科, 准教授 (50611349)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015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)
2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード自然科学教育 / 線形代数 / 空間図形 / ベクトル方程式 / 理解度 / インタラクティブ / Web学習システム / 三角関数 / 国際研究者交流(フィンランド)
研究成果の概要

空間図形とベクトル方程式を対象とする学習の導入時に、図形的解釈の導入、活用が有益であることが確認できた。特に、立体(3D)図形の活用は、両分野において、学習者に全体を俯瞰するイメージを与える効果があり、図形的解釈を学習の取っ掛かりとできた学生が少なくなかった。その結果、低進度学生が、学習内容の抽象性の高さに直面し自ら理解しようとする姿勢を諦め、式変形と公式の適用を繰り返す「ブラックボックス」学習スタイルに依存し切ってしまうことを、ある程度防止できたと考える。しかしながら、立体図形を用いた学習コンテンツが学習者の理解度を自動的に向上させることはなく、紙と鉛筆による計算演習は省略できなかった。

報告書

(5件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 数学・物理の概念的学習を即すWebベースコンテンツの開発と試用2015

    • 著者名/発表者名
      丹羽隆裕、西澤一
    • 雑誌名

      高専教育

      巻: 38 ページ: 410-415

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interactive worksheets for connecting symbolic and visual representations of 3D vector equations2014

    • 著者名/発表者名
      H. Nishizawa, K. Kimura, W. Ohno, T. Yoshioka
    • 雑誌名

      Teaching Mathematics and Its Applications

      巻: 33 号: 1 ページ: 52-64

    • DOI

      10.1093/teamat/hru005

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Increasing Reality and Educational Merits of a Virtual Game2013

    • 著者名/発表者名
      H. Nishizawa, K. Shimada, W. Ohno, T. Yoshioka
    • 雑誌名

      Procedia Computer Science

      巻: 25 ページ: 32-40

    • DOI

      10.1016/j.procs.2013.11.005

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Learning Linear Algebra by Combining a Virtual Game in Class and Web-based Learning Activities2013

    • 著者名/発表者名
      H. Nishizawa, K. Shimada, T. Yoshioka
    • 雑誌名

      Proc. of the IASTED International Conference on Web-based Education

      巻: 1 ページ: 844-850

    • DOI

      10.2316/p.2013.792-016

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interactive Worksheets for Learning the Connection Between Graphic and Symbolic Object Representations2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nishizawa, T. Yoshioka, M.E. Pesonen, A. Viholainen
    • 雑誌名

      Proc. of the 17th Asian Technology Conference in Mathematics

      巻: 1 ページ: 236-245

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Real and Virtual Helixes for the Introduction of Trigonometric Functions2015

    • 著者名/発表者名
      Nishizawa, H., Ohno, W., Yoshioka, T.
    • 学会等名
      12th International Conference on Technology in Mathematics Teaching
    • 発表場所
      Faro, Portugal
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Handling 3D Graphic Objects Directly for the Learning of Vector Equations2015

    • 著者名/発表者名
      Ohno, W., Nishizawa, H.
    • 学会等名
      12th International Conference on Technology in Mathematics Teaching
    • 発表場所
      Faro, Portugal
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Locating Points in 3D Graphic Space As More Direct Interface to the Learning Contents of Vector Equations2014

    • 著者名/発表者名
      Ohno, W., Shimada, K. Nishizawa, H., Yoshioka, T.
    • 学会等名
      19th Asian Technology Conference in Mathematics, Yogyakarta, Indonesia
    • 発表場所
      Yogyakarta, Indonesia
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 低学年物理のためのwebベースコンテンツの開発と試用2014

    • 著者名/発表者名
      丹羽隆裕、西澤一
    • 学会等名
      H26年度全国高専教育フォーラム教育研究活動発表会
    • 発表場所
      金沢市
    • 年月日
      2014-08-26 – 2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 図形と数式を関連づけるインタラクティブ空間ベクトル学習コンテンツ

    • 著者名/発表者名
      西澤一、丹羽隆裕
    • 学会等名
      H25年度全国高専教育フォーラム教育研究活動発表会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 図形と数式を関連づけるインタラクティブ数学学習コンテンツ

    • 著者名/発表者名
      西澤一、丹羽隆裕
    • 学会等名
      H24年度全国高専教育フォーラム教育研究活動発表会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Virtual Game in Classroom for Introducing 3D Vector Operations

    • 著者名/発表者名
      2) H. Nishizawa, K. Shimada, T. Yoshioka
    • 学会等名
      17th Asian Technology Conference in Mathematics
    • 発表場所
      Suan Sunandha Rajabhat University, Bangkok, Thailand
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 数学学習支援システム

    • URL

      http://orchard.ee.toyota-ct.ac.jp

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
  • [備考] 数学学習支援システム

    • URL

      http://orchard.ee.toyota-ct.ac.jp

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 数学学習支援システム

    • URL

      http://orchard.ee.toyota-ct.ac.jp

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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