Developing interactive screen experiments to assess proficiency in physics labs

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K18576
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 安田 淳一郎 山形大学, 学士課程基盤教育院, 准教授 (00402446)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前 直弘 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (10796098)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2025-03-31
• Keywords: 物理教育研究 / 科学教育 / 教育評価 / 学習評価

Outline of Annual Research Achievements

大学の物理教育において，個々人の学習成果の可視化が求められている。しかし，実験科目はグループワークを行う場合が多く，学習者の活動を個別に評価することが難しい。そこで本研究では，学習者がデジタル画像実験を操作したログに基づき，思考力を自動的に採点するシステムを開発する。具体的な教材としては，デジタル画像実験（IBE）に着目する。IBEとは，実験器具・結果の静止画をプログラミングで統合したデジタル教材である。IBEはベルリン工科大のKirstein氏によって開発され，各国で展開されているが，国内での開発・実践事例はほとんどない。

本研究の進め方は以下の通りである。(1) IBEで測定可能な思考力を同定する。(2) 同定した思考力の測定を目的として，IBE，設問群，およびログ解析に基づく自動採点システムを開発する。(3) 試行調査を実施し，ログ解析・採点システムの妥当性を検証する。

当該年度において，文献調査に基づき，教養教育における物理学実験で習得が期待される思考力，およびその中でIBEによって測定可能な思考力を同定した。特に，レポートやテストで測定することが困難であり，IBEでの測定に適した思考力を特定した。文献調査では，「AAPT Recommendations for the Undergraduate Physics Laboratory Curriculum」に記載された「Learning outcome recommendations for the undergraduate laboratory curriculum」を参考にし，申請者らの物理学実験を担当した経験をもとに検討を進めた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当該年度における調査で，教養教育における物理学実験で習得が期待される思考力，およびその中でIBEによって測定可能な思考力を同定した。当初の予定では，当該年度中にIBEおよび設問群の開発に取りかかる計画であったが，COVID19の影響でベルリン自由大への海外視察が次年度に延期になるなど，予定通りに進まなかったため。

Strategy for Future Research Activity

延期されていたベルリン自由大への視察を遂行し，Kirstein氏らよりIBEの開発に関する助言を受け，これにより研究開発を加速する。

Causes of Carryover

COVID19の影響でベルリン自由大への海外視察が次年度に延期になるなど，研究開発に遅延が生じたため。