| 研究課題/領域番号 |
26282032
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
覧具 博義 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (50302914)
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| 研究分担者 |
村田 隆紀 京都教育大学, その他部局等, 名誉教授 (10027675)
合田 正毅 新潟大学, 自然科学系, 名誉教授 (60018835)
笠 潤平 香川大学, 教育学部, 教授 (80452663)
箕田 弘喜 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20240757)
石本 美智 高知工科大学, 工学部, 准教授 (40299368)
谷口 和成 京都教育大学, 教育学部, 准教授 (90319377)
安田 淳一郎 山形大学, 基盤教育院, 准教授 (00402446)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 科学教育 / 物理教育研究 / 物理教育 / アクティブラーニング |
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| 研究実績の概要 |
大規模調査の実施：研究初年度の平成26年度に，高校と大学あわせて，力学概念調査FCIでは145クラス，被検者総数5,609，科学的思考力調査CTSRで，51クラス総計1349 名のデータを得た。平成27年度にはこの大規模データの解析に注力した。
国際比較：大学初年次生に対するFCI調査結果については，米国での同様な大規模調査結果の報告（G. A. Morris et al., Am. J. Phys. 74, 2006; G. A. Morris et al., Am. J. Phys. 80, 2012）との比較検討を進めた。全30問の選択肢問題の問別の正答率には日米間で相関係数0.86の極めて強い類似性が認められ，誤答選択肢の選択パターンからうかがえる素朴概念・誤概念の分布やその克服傾向についても，日米で非常に強い類似性が認められた。さらに，科学的思考力調査CTSRについても，米国および中国での大学の理工系初年次生に対する調査結果（Lei Bao et al., Science, 323, 2009; J. Han, PhD Thesis, 2013)と比較検討した。日本の大学初年次生の正答率と標準偏差は76.1±18.5％で，米国の74.2±18.0％，中国の74.7±15.8％に比較して平均値も分布の広がりも極似していることがわかった。
国際研究交流：上述の結果は， FCIやCTSRが日本の学生・生徒に対しても有効なプローブとして機能すること，また力学概念理解や科学的思考力の発達の様相が，言語，文化，そして物理教育体制が大きく異なる日・米で，相互に強く類似していること，このため研究の推進に国際交流が極めて有効であることを示している。そこで，この領域の指導的な研究者の一人であるオハイオ州立大学のLei Bao教授を招聘して，研究討論および公開のシンポジウムを実施した。
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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
FCI,CTSR調査の有効性：平成26-27年度データをもとに詳細な国際比較を進め，これらの調査テストが日本の生徒・学生に適用して十分有効に機能することを確認した。これらの調査は，基礎的な物理概念の理解度や，近年その重要性に関心が高まっている科学的思考力の発達度の調査として有用で有り，国際比較でみられる調査結果の強い相互類似性は，物理教育研究・科学教育研究における国際交流の有用性を強く示唆している。本課題研究の一環として，平成27年度にオハイオ州立大学Lei Bao教授を招聘して実施した研究討論および公開シンポジウムは極めて有益であった。
高校物理教育での概念理解の伸長：高校の科目「物理基礎」の履修内容は1次元運動に限られるなどFCIテストの全体をカバーしてはいないが，「物理基礎」既修者では全問で正答率が向上するなど，ニュートン力学の理解が全体的に進むことを見出した。
授業有効度評価データの取得：平成26および27年度に高校の1~ 3年に入学・進学した37 クラスおよび大学の入直後の 14クラスについて，力学コースの履修開始時点での事前（プレ）テストに加えて終了時点の事後（ポスト）テストのデータを得た。プレからポストへのクラス平均得点の伸びから算出される「規格化ゲイン」は，授業手法や教材の有効度の客観性のある指標と考えられる。FCIを用いた規模の大きなプリ・ポストテストの実施から，高校の「物理基礎」や「物理」の学習や，大学での基礎物理の学習の効果について，有用な知見が得られつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
大規模調査の実施：平成28年度は高大あわせてのべ10000名を超える被検者データが得られる見込みである。個人や機関の情報の保護を含めてデータの取り扱いに慎重な配慮をして集計する。平成26-27年度に取得したデータとあわせて経年変化を検討することによって，平成24年度高等学校入学生から適用されている理科と数学の新指導要領の影響の分析を行う。
事前事後調査による有効性評価：特にFCI調査については力学コース履修開始時の事前テストと終了時の事後テストを同一被検者群に対して実施するプレ・ポスト調査を重視する。これによって個々のクラスの授業の有効度を測定することに加えて，高校での科目「物理基礎」と「物理」のそれぞれでの概念理解度の伸長の様相を分析し，また，高校と大学での物理教育の有効性を比較検討する。
情報発信と学術交流：平成29年度以降には，これまでに得られた知見の論文化を通じての発信に力を入れる。さらに各地でセミナーやシンポジウム等を開催してこの大規模調査から得られた知見の広報や我が国の物理教育研究の一層の活性化に寄与することを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
初年度（平成26年度）調査への協力（参加）希望が当初計画を大幅に上回り、予想以上に多くのデータを得ることが出来た。そのため、翌年度以降の調査実施計画を見直し、次回大規模調査を平成28年度に先送りして、平成27年度はデータの分析と海外研究者の招聘による研究交流に注力した。このため予算に若干の余剰が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成28年度には、被検者規模10,000以上に対して、複数回（事前・事後力学概念理解度調査、および科学的思考力調査）を行うことを計画している。そのデータ処理には当初の予想を上回る支出が想定されるためその一部に充当する。
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