IT活用による科学教育の革新と国際的なネットワーク化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13680196
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 小林 昭三 新潟大学, 教育人間科学部, 教授 (10018822)
• キーワード: 運動分析ソフト / ITセンサー / ネットワーク化 / 教材モジュール / 誤概念の転換

研究概要

運動現象をデジタルカメラで動画として撮影し、パソコンに取り込み、その『位置』『速度』『加速度』などを視覚化して、運動法則を準リアルタイムに分析・解析する、運動分析ソフトを開発した。また、これらを利用活用する実験をして、予測し検証する授業・学習法を研究開発してきた。特に、中学校の運動分野の学習教材としてその有効性が検証できた。高校や大学においも、実験をして予測しVideo Pointという運動分析ソフトで検証して、根強い誤概念を克服する授業法の研究開発を進めてきた。
このようにして、これまでは困難であった力学現象を感動的にかつ効果的に学習できる教材モジュール・学習システムをいくつも開発してきた。さらに、距離センサーや力センサーによって、運動現象においては、どのような力が働き、どのような運動が生ずるのかについて、運動の諸要素(位置、速度、加速度)や力の時間的な変化を予測させ、それをリアルタイムでグラフ化することでこれを感動的に検証することができる授業を実践しその有効性を実証して、「運動の第2法則」を探求的に学習する授業法を研究開発した。衝突などにおいて働き合う力を「予測」させ「検証」する「運動の第三法則」の授業等も研究開発した。
これらの成果を、国内では物理教育ネットワークNEP (Network for Education of Physics)グループとの連携・協力のもとで、そこでの研究会において報告し、新潟大学のサーバーと中部大学のそれとをリンクしたウェブ上でのネット化や共有化を進めてきた。国内の物理教育や理科教育関連学会における学会講演で研究成果の報告を何回も行い、確かな影響を及ぼしている。
また、国際的には、AsPEN (Asian Physics Education Network)のNPC (National Point of Contact)として、アジアにおける国際会議で講演しその成果を報告して、広くネットワーク上でも共有化できるように連携・協力してきた。例えば、2002年5月27-30日には、マレイシアのクアンタンでの国際ワークショップで、「IT Based Physics Education in Japan」という招待講演を行った。2002年12月には、スリランカの国際ワークショップで、「IT Based Physics Education and Active Learning in Japanese Context」という講演を行った。このように、国内外において研究成果を広く公表し、ウェブ上でも共有化してその普及・改善を行った。

研究成果

• [文献書誌] 小林昭三: "インターネット・メディア活用で運動の本質をつかむ-運動分析ソフトやITセンサーの活用-"日本理科教育学会50周年記念出版第2巻『これからの理科学習を支える教材』東洋館出版社日本理科教育学会編. 平成14年5月刊. 170-171 (2002)
• [文献書誌] 小林昭三: "物理実験を記録し解析するデジタル機器-IT(情報技術)が開く科学教育の新たな扉-"Science Ardor Humanity (SAH), (日本科学技術振興財団振興部、SAH編集部). 平成14年、No.29. 4-9 (2002)
• [文献書誌] 小林昭三: "中学校理科における運動解析手段としてのコンピュータ利用"『2002PCカンファレンス論文集』(於早稲田大学・東京、8月6-8日), CIEC(コンピュータ利用教育協議会)発行. 2002年8月刊. 138-139 (2002)
• [文献書誌] 小林昭三: "情報技術が開く力学教育の新たな扉"『理科教室』科学教育研究協議会編集 星の輸会刊. 2002年12月号. 34-37 (2002)
• [文献書誌] 小林昭三: "It Based Physics Education and Active Learning in Japanese Context"Proceedings of UNESCO-ASPEN Regional Workshop on Active Learning Methods in Physics and the ASPEN 4th GA, University of Peradeniya, Sri Lanka, 30 Nov-5 Dec.. 2003年(発行予定). (2003)
• [文献書誌] 小林昭三: "物理教育改善(IT化を含む)の取り組み"応用物理学会(新潟大学)「応用物理教育分科会シンポジウム」『応用物理教育』応用物理教育分科会会誌. Vol.27,No.1(発行予定). (2003)
• [文献書誌] 小林昭三: "『最新中学理科の授業3年』「マルチメディア・ITを活用した力学教育の学習」"民衆社. 333(13) (2002)