| 研究課題/領域番号 |
22K02637
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| 研究機関 | 鳴門教育大学 |
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研究代表者 |
宮下 晃一 鳴門教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (90192765)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | デジタル / ものづくり / CAD / レーザーカッター / inkscape / 中学校 / 技術 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，中学校技術におけるものづくり教育として，CADを使って設計しレーザーカッターで材料を加工して製作するデジタルものづくり授業を開発し，教育効果を検証することを目的としている。2023年度は次の研究を実施した。
①中学校技術の授業で生徒に製作させる題材として，本立てとペン立てを検討した。本立てについては，レーザーカッターで加工可能な材料の厚さが最大6mm程度であることから，厚さ6mmの材料でも本立てとして十分な強度を持つ構造や釘を使わない接合方法を理解して設計する必要がある点が難しさであることが分かった。ペン立てについては，本立てに比べると低強度で良いため厚さ2mm程度の材料を使用して，多様な機能や形状，接合方法にこだわった設計ができる面白さがあることが分かった。
②鳴門教育大学において，徳島県内の中学生20名を対象として夏期講習を行った。生徒はドローソフトinkscapeを使ってペン立てを設計し，別室にあるレーザーカッターにUSBメモリーを使ってデータを送り，加工した。その結果，生徒の設計データには多くの要修正箇所があり，そのままでは加工を成功させることが難しいことが分かった。
③新居浜市立大生院中学校において，2年生2クラス45名を対象としてペン立てを設計する研究授業を行った。この学校では生徒のタブレット端末としてChrome Bookを導入していたため，担当教諭を得てLinux上のinkscapeを各タブレットへインストールし授業を行った。生徒の設計データを鳴門教育大学にあるレーザーカッターへ送信したり，レーザーカッターで加工中の動画を各生徒に動画配信する上で，学校の情報セキュリティに関わる難しさがあることが分かった。また生徒が設計したデータには間違い箇所が含まれていることが多く，単に設計データをレーザーカッターに送れば加工できる訳ではないことが分かった。
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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
①中学校技術の授業にデジタルものづくりを導入することを目的とした本研究において，生徒の製作課題として何が適切であるかを検討できたから。技術の授業で従来から行われている本立てでは，強度や接合方法を考慮した設計に取り組ませることができること。しかし基本的に長方形形状の部品を組み立てる本立てでは，複雑な形状に加工可能なレーザーカッターの特徴を生かしきれない。そこでより自由度の高い形状で設計可能なペン立てを製作課題とすることとした。
②生徒の設計データに基づいて，遠隔地に設置されたレーザーカッターで加工を行う際の問題点を明らかにできたから。第1の問題点は，生徒の設計データには要修正箇所が含まれており，授業中に生徒に修正させるか，授業後に誰かが修正する必要があること。第2の問題点は，学校の情報セキュリティに関連して生徒が設計したデータを学校外に持ち出すことや，レーザーカッター作動中の動画を生徒のタブレット端末に送信することが難しいこと。
③レーザーカッターを使って生徒作品を加工中の様子を動画撮影し，個々の生徒が自身の作品が加工される様子をリアルに観察できる体制を構築できたから。
以上のことから現在までの進捗状況を「(2)おおむね順調に進展している。」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度以降，中学校技術においてレーザーカッターを使用する研究授業を繰り返し実施して，学習効果を把握する。さらに小学校の図画工作においてもレーザーカッターを使う授業を開発し，教育効果を把握する。
中学校技術の研究授業では，学校ごとに異なるタブレット端末のOS（windows, Chrome Book, iOSなど）に対応できるドロー・CADアプリを選定し，生徒が興味を持って取り組め，間違いが少ない設計データを作成できる授業を開発し実践する。
小学校の図画工作においては，児童に適したドロー・CADアプリの選定，製作課題の設定，複数学年を対象とした授業を開発し実践する。
最後にこれらの授業による学習効果を把握する計画である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
計画時点では授業支援アプリMetamojiを使って遠隔地で学ぶ生徒の学習状況を把握することを計画していたが，Metamojiでは目的を実現することが困難であることが分かった。そのため，ノートPCならびにMetamojiライセンスの購入を見送った。次年度以降に代替となるシステムを明確にし，導入を進める。
またレーザーカッターのメンテナンスに熟練した結果，関連する消耗品を購入する必要がなくなった。次年度以降に消耗品の購入を進める。
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