2015 Fiscal Year Research-status Report
３Ｄモデルとタブレットおよび紙媒体を効果的に併用した数学教材の開発とその評価
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15K00944
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| Research Institution | Nagano National College of Technology |
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Principal Investigator |
濱口 直樹 長野工業高等専門学校, 一般科, 教授 (00369977)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高遠 節夫 東邦大学, 理学部, 訪問教授 (30163223)
大島 利雄 城西大学, 理学部, 教授 (50011721)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 3Dモデル教材 / 空間図形 / KeTCindy / KeTpic |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高専および大学初年級の数学教育における図形を用いた教材の作成を容易にするため、教材作成支援ツールであるKeTCindyの整備を進めている。平成27年度においては、MaximaやRisa/Asir、Fricasなどの数式処理システムを用いて計算させ、そのデータを読み込む手法を取り入れた。特に空間図形については複雑な数式を扱うことも多く、この有効性は非常に大きい。
空間における曲面に関する教材は、紙媒体の配付教材に加えて、プロジェクターでの提示やタブレット上で学生が扱うことができるものもある。たとえば，Meshlab等の３Ｄビューワーを用いると曲面を画面上で回転させて表示できる。最新版のKeTCindyでは、そのスクリプト画面にコマンドを入力し実行するだけで、上記の数式処理システムによる計算からMeshlabの起動、さらには図形の表示に至るまでの操作がすべて完了する。これにより、教材をどのように併用するのが効果的か等、授業を計画する際の手法について、質的な改善が期待できる。
３Ｄビューワーのための図形のデータは、ファイル形式を変換することにより３Ｄプリンターで立体モデルを作成するために用いることもできる。学生が実際に手に取って図形を扱うことによる教育効果は大きく、上記の併用教材の1つに加えることが可能となっている。27年度においては、３Ｄプリンターで作成される教材に必要となる大きさや厚みなどの条件について調査を始めている。現在までに普及してきている３Ｄプリンターについては性能や材料も様々であるが、本研究では、レジンを材料とする光造形方式の３Ｄプリンターを使用している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
教材作成支援ツールであるKeTpicについては、KeTCindyによって当初の予想以上の進展を見せている。また、これにより３Ｄモデル教材の作成も容易となっている。実際にこれらの成果を用いて効果的な教材の検討を進めており、以上の内容については研究実施計画に沿った形となっている。
教材の教育効果の確認としては、クラス単位の実験授業には至っておらず、少人数の学生に対する提示にとどまっている。効果的な教材の検討とあわせて、28年度以降に引き続き実施していく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度の段階では不十分であった教材の精選について、教材作成ワークショップ等を通して新たな教材の開発を行う。また、研究分担者や研究協力者との研究打ち合わせを設定し、数式処理システムを用いた教授法についての情報交換を行う。さらに、これらに基づいてKeTCindyに必要な機能を追加する。
作成した教材およびそれらの併用効果の検証のための評価項目の検討し、実験授業を行う。
27年度に得られた成果については、国内外の学会で発表する。
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| Causes of Carryover |
光造形方式の３Ｄプリンターの価格を抑えることが可能となり、その差額を材料費に充てることでより多くデータを得るべく計画を変更した。材料のレジンについては、立体モデル教材の作成を進めながら随時購入していくため、28年度に使用することとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
３Ｄ立体モデルの作成のための材料費のほか、研究成果を国内外の学会で発表するための旅費として使用する。また、教材として使用するタブレット端末を購入する予定である。
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