「ものづくり」事例から導入する線形代数の有意味学習の実践的研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20500767
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 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, 准教授 (30270268)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: ものづくり / 線形代数 / 有意味学習 / 空間図形 / ベクトル方程式 / 国際研究者交流

研究概要

本研究では,線形代数,特に空間図形のベクトル方程式の理解度が低い原因が,抽象的な記号処理に終始している教育内容にあると考えた。これを改善すべく,学生に身近な応用例を出発点に,現実感を持って学べる学習体系の構築をめざした。
具体的には,「ものづくり」の応用例からの導入し,実体模型と3次元グラフィックスを用いたモデル化と仮想実験を経て,ベクトル表現を解説する授業プランを作成,実践し,その教育効果を検証した。

研究成果

• [雑誌論文] 具体から抽象へ向かう線形代数の理解度深化の試み (2012)
  • 著者名/発表者名: 西澤一,吉岡貴芳
  • 雑誌名: 論文集「高専教育」 巻: 第35号 ページ: 215-220
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Effectiveness of ICT-assisted Approach in Learning 3D Linear Algebra (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, H., Yamada, Y., Yoshioka, T.
  • 雑誌名: 16^<th> Asian Technology Conference in Mathematics ページ: 281-290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Virtual Game for Deepening Students Conceptual Understanding of 3D Vector Operations (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, H., Yamada, Y., Yoshioka, T.
  • 雑誌名: International Conference Virtual and Augmented Reality in Education ページ: 30-34
  • 査読あり
• [雑誌論文] A System of Helping Concept-Building in 3D Linear Algebra by Connecting Graphics, Symbolic, and Verbal Representations (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, H., Zgraggen, B., Yoshioka, T.
  • 雑誌名: The Electronic J. of Mathematics and Technology 巻: 4(2) ページ: 175-183
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Proposal to Teach 3D Vector Operations in a Role-Playing Game (2008)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, H., Yoshioka, T.
  • 雑誌名: 13^<th> Asian Technology Conference in Mathematics ページ: 364-369
  • 査読あり
• [学会発表] 具体から抽象へ向かう線形代数の理解度深化の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: 西澤一
  • 学会等名: H23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: 鹿児島大学
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] The Tournament : Virtual Game Using 3D Vectors (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada, Y.
  • 学会等名: International Conference "Virtual and Augmented Reality in Education"
  • 発表場所: Vidzeme University of Applied Sciences, Latvia
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] MATHEMATICA module Showing Dynamic Link of 3D Graphic Objects and Vector Equations (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, H.
  • 学会等名: 15^<th> Asian Technology Conference in Mathematics
  • 発表場所: University of Malaya, Malaysia
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Cabri 3D Module to Visualize the Construction of 3D Vector Equation
  • 著者名/発表者名: Asano, T.
  • 学会等名: 14^<th> Asian Technology Conference in Mathematics
• [備考] ホームページ等線形代数学習システム「ぷにぷにベクトル」HP
  • URL: http://orchard.ee.toyota-ct.ac.jp/