測定器としての機能を活用したスマートフォン物理実験とその授業展開

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00218
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 1210:Science education-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: IMAIZUMI Takuya 筑波大学附属駒場中・高等学校, 教諭
• Project Period (FY): 2019
• Keywords: スマートフォン実験 / 理科課題研究 / プログラミング教育 / IoT / ESP32 / GIGAスクール / パソコン1人1台

Outline of Final Research Achievements

ICT機器を測定機器として捉えることで、現代的で新しい授業展開や課題研究を開発することに成功した。労力や費用面から難のあったテーマも、生徒個人の実験や活動として気軽に実現できるようにコンテンツの現代化を図った。
具体的には、スマートフォンのスロー動画を用いて、これまで困難だった2次元運動の容易な解析(パソコン活用含む)方法を構築し、高校2年の物理の授業で実践した。特に衝突現象を扱った事例においては、作用反作用の法則に関する誤概念に対して効果的であることが物理概念調査の結果から示唆された。
また、課題研究ではIoT機器を取り入れ、生徒が主体的に行動できる課題研究の構築に成功した。

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スマートフォンやマイコンなどのデバイスでは、様々なセンサが手軽に使用可能であり、測定機器としてのポテンシャルは高い。時間の分解能も高いなど、従来の実験器具に比べて優位な面も多く、中等教育で行える生徒実験の可能性を大きく広げるものである。この手法が全国に展開されることにより、物理を学ぶ多くの中高生が、より直感的にかつ自然現象を捉え、興味を持って物理を学ぶことができるようになる。また、昨今のような感染症が蔓延した場合であっても、特殊な器具の購入をせずとも、家庭単位で実験をすることができる学習プログラムも構築できた。

Free Research Field

物理教育