生徒個々の数学的モデリング能力に応じた総合学習の教材開発に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680291
• Research Institution: Kanazawa Technical College
• Principal Investigator: 佐伯 昭彦 金沢工業高等専門学校, 一般科目, 助教授 (60167418)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 作宮 和泉 金沢工業高等専門学校, 一般科目, 教授 (90064477) ; 槻橋 正見 金沢工業高等専門学校, 一般科目, 教授 (00064436) ; 氏家 亮子 金沢工業高等専門学校, 一般科目, 講師 (30280382)
• Keywords: 数学的モデリング / 総合学習 / グラフ電卓 / データ収集機 / 数学教育 / 理科教育

Research Abstract

本研究の目的は,生徒個々の数学的モデリング能力に応じた数学と理科との総合学習の教材及び実験環境を開発し,その有効性を実証的に明らかにすることである.総合学習「数物ハンズオン」は,身近な物理現象データを簡易テクノロジー(データ収集機[CBL : Calculator-Based Laboratory],各種センサー)で収集し,得られたデータをグラフ電卓で数学的に解析し,最終的には,解析した方程式の物理的意味の解釈を行う.これにより,身近に生じる実現象が授業で学習する数学や物理学に深く関係していることの実感と興味を増大させ,勉学への動機づけと基礎学力の定着を目的としている.
平成12年度〜平成13年度の研究では,グラフ電卓の回帰分析機能を活用した社会現象データの解析,特に得られた関数の妥当性の検討と未来の予測に焦点を当てた教材を新たに実施した.その結果,2年間で6テーマ実施する「数物ハンズオン」の最後のテーマ「お湯の温度の冷め方」実験では,生徒達の数学的モデリング能力,特に,(1)求めた関数の物理的意味を解釈する,(2)求めた関数から実験以外の結果を予測する,(3)求めた関数の妥当性を検討し修正する,といった能力の向上が見られた.さらに,実験で収集したデータを関数で表すことの利点について,学生個々の意識の変容について調査した結果,1年次終了時に比べて2年次終了後の調査結果の方が「利点あり」と答えた学生の割合が増加していた.また,「利点あり」の記述内容においても,2年次終了後の方がより具体的な意見を述べていたことから,実験結果を関数で表すことに関する学生の意識は向上したと考える.

Research Products

• [Publications] Akihiko SAEKI: "A Cross-Curricular Integrated Learning Experience in Mathematics And Physics"Community College Journal of Research and Practice. Vol.25. 417-424 (2001)
• [Publications] 佐伯 昭彦: "未来を予測しよう〜回帰分析機能を使った予測〜"Teachers Teaching with Technology Japan 第5回年会論文集. 5巻. 132-135 (2001)
• [Publications] 佐伯 昭彦: "モデル式の妥当性を探求する教材の開発"日本科学教育学会第25回年会. 25巻. 403-404 (2001)
• [Publications] 氏家 亮子: "実験・観察型授業における素朴概念の変容"日本科学教育学会第25回年会. 25巻. 391-392 (2001)
• [Publications] 氏家 亮子: "実データの定式化に関する生徒の意識の変容について"第34回数学教育論文発表会論文集. 34巻. 603-604 (2001)
• [Publications] 佐伯 昭彦: "実現象データを解釈する数学的モデリング能力について"第34回数学教育論文発表会論文集. 34巻. 295-300 (2001)