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2014 年度 実施状況報告書

複合的生体情報を用いた算数・数学教育における理解過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26590241
研究機関京都教育大学

研究代表者

黒田 恭史  京都教育大学, 教育学部, 教授 (70309079)

研究分担者 前迫 孝憲  大阪大学, その他の研究科, 教授 (00114893)
江田 英雄  光産業創成大学院大学, その他の研究科, 教授 (00395237)
岡本 尚子  立命館大学, 産業社会学部, 准教授 (30706586)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード教育学 / 神経科学 / 教育工学 / 科学教育
研究実績の概要

本研究の目的は、複数の生体情報装置を装着した状況下において、算数・数学問題解決時の生体情報計測を行い、学習者の理解過程を生理学的に解明することである。本年度は、その開始段階として、脳活動、視線移動、心拍、呼吸の4種類の生体情報を同時に計測可能な実験環境の構築し、計測データ間の干渉(不具合)の検証についての予備実験を実施した。
脳活動と眼球運動(視線移動)の同時計測は、装着部位が接近しており、双方とも近赤外線を用いた計測方法のため、干渉の可能性が懸念されたが、実験の結果、計測データにおける大きな不具合は確認されなかった。
一方、心拍と呼吸の同時計測はデータ上は、問題なく計測可能であったが、複数の装置を装着することによる被験者の物理的・心的疲労の問題が確認された。すなわち、装置装着のために、問題解決への集中が阻害されるという問題である。
現在、これらの問題を解決すべく、実験課題内容に応じて、装置装着を精選するという方法を検討している。課題内容の難度や分野間の違いに応じて、類似的な傾向を示す計測データと、異なる傾向を示す計測データとを分類整理し、類似的な傾向を示すものについては、一つの装着装置での計測に集約するという方法である。およそ、実験課題内容に対する各種データの傾向を分析することができたため、次年度は、精選した計測装置を用いて同時計測の実験に着手する予定である。

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

本年度の計画では、脳活動、視線移動、心拍、呼吸の4種類の生体情報を同時に計測可能な実験環境の構築し、計測データ間の干渉(不具合)の検証することであったが、各種データ計測の実施、データ間の干渉の有無、さらには被験者の物理的・心的負担度合いについて検証することができた。また、被験者の負担を軽減する策として、実験課題に応じた装着装置の精選についても目処が立ったことから、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

実験課題に応じた装着装置の精選のもと、大学生を被験者に、算数・数学問題解決時の複数の生体情報の特徴について解明する。実験課題としては、計算領域(文字式含む)、図形領域、文章題を計画しており、それぞれの分野間の差異や、難度の影響が複数の生体情報にどのような形で反映されるのか、また複数の生体情報を組み合わせることで、学習者の問題解決時の特徴をより精緻に分析・解明可能となるのかについて検証する。
これらの成果は、算数・数学問題解決研究における新たな指標としての役割が期待されるものである。

次年度使用額が生じた理由

検討会議の打合せ回数が予定よりも少なかったために、残金が生じた。

次年度使用額の使用計画

学会での発表件数を予定よりも多くし、研究成果公開、社会還元のために使用する予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] 看護学生と看護師のベッド周辺環境の観察力の違い2015

    • 著者名/発表者名
      米田照美・伊丹君和・川端愛野・清水房枝・黒田恭史・前迫孝憲
    • 雑誌名

      看護人間工学研究誌

      巻: Vol. 15 ページ: 31-36

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 立面図・見取図・立体の変換過程時における視線移動の特徴2015

    • 著者名/発表者名
      黒田恭史・中島悠・岡本尚子
    • 雑誌名

      佛教大学教育学部学会紀要

      巻: 14 ページ: 49-58

  • [雑誌論文] Understanding strategy development in mathematics: using eye movement measurement in educational research2014

    • 著者名/発表者名
      Naoko Okamoto, Yasufumi Kuroda
    • 雑誌名

      European Journal of Research on Education

      巻: Vol.2, Issue 2 ページ: 94-100

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 空間認知における視線の先読みについて -地図上での方向判断を事例として-2015

    • 著者名/発表者名
      岡本尚子・黒田恭史
    • 学会等名
      数学教育学会春季年会発表論文集
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-21
  • [学会発表] Direction judgment during map reading: An eye-tracking study2014

    • 著者名/発表者名
      Naoko Okamoto, Yasufumi Kuroda
    • 学会等名
      The Macrotheme International Conference on Business and Social Science
    • 発表場所
      Paris (France)
    • 年月日
      2014-12-19 – 2014-12-19
  • [学会発表] 立面図から立体を再現する過程時の視線移動の特徴2014

    • 著者名/発表者名
      中島悠・黒田恭史・岡本尚子
    • 学会等名
      第18回数学教育学会大学院生等発表会発表論文集
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2014-09-27 – 2014-09-27
  • [学会発表] 学習者観察・関与過程における脳活動の特徴2014

    • 著者名/発表者名
      岡本尚子・黒田恭史
    • 学会等名
      教育システム情報学会第39回全国大会論文集
    • 発表場所
      和歌山大学
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-10
  • [学会発表] 視線移動計測がもたらす数学教育研究への影響2014

    • 著者名/発表者名
      黒田恭史・岡本尚子
    • 学会等名
      日本教育学会第73回大会発表要旨集録
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2014-08-22 – 2014-08-22
  • [学会発表] A relationship between brain activity data and eye tracking data during mathematical tasks from the view of educational research2014

    • 著者名/発表者名
      Yasufumi kuroda, Naoko Okamoto
    • 学会等名
      EARLI Neuroscience and Education
    • 発表場所
      Georg August University Göttingen (Germany)
    • 年月日
      2014-06-12 – 2014-06-12

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公開日: 2016-05-27  

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