科学現象の理解を深めるSTEAM教材の開発と実践研究

STEAM教材开发与实践研究，加深对科学现象的理解

基本信息

批准号：
21K02903
负责人：
伊藤克治
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Fukuoka University of Education
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、まず当初計画に従って、フルカラー分子模型を用いて有機分子の三次元構造（鏡像異性体）を理解させる授業実践を行った。具体的には、モノクロ３Dプリンターで製作した単色（白色）の分子模型とフルカラー３Dプリンターで製作したフルカラー分子模型を用いて、分子式をヒントにして構造を考える授業を行った。白色の分子模型について各自で考えている間は、構造を捉えるのに苦労している様子が見られた。しかし、フルカラーの分子模型を配布すると理解が進み、グループで議論をさせると、最終的には構造式・絶対配置ともに正答している学生が大多数となった。事前・事後アンケートにおいて、“構造式から具体的な分子の形をイメージできるようになった”という設問に対して、実践後に肯定的に回答した学生が統計的に有意に増加した。また、自由記述の内容に関するテキストマイニングにより、“イメージ”という語句との共起関係を調べた。その結果，実践前は否定的な語句との共起が多かったが、授業後は肯定的な語句との共起が増えていた。以上のことから、鏡像異性体の学習において、モノクロとフルカラーの分子模型を組み合わせて段階的に用いることが、分子の三次元構造をイメージして理解するために有効であることが示唆された。一方、木材加工等を含めたこれまでのアナログものづくりと、ＩＴを駆使したデジタルものづくりを融合させた新たなものづくりの教材化を目指すとともに、実際に小学校で授業を実践して有効性を検証した。その結果、木工ろくろと３Dプリンターの両者で手回しコマをそれぞれ製作して比較検討する学習内容が目的に適していることが明らかとなった。さらに、デジタル教材開発については、前年度に製作した俯瞰型プロジェクションマッピングAR教材について、実物の土砂を用いた地形モデルを対象とした教材のハードウェア構成を完成させることができた。

今年，根据最初的计划，我们首先进行了课程，以帮助学生使用全彩色分子模型了解有机分子的三维结构（对映体）。具体而言，我们举办了一个类，该类别使用单色3D打印机和使用分子公式作为灵感的全彩色3D打印机生成的单色（白色）分子模型和使用全彩色3D打印机生成的完整彩色分子模型。当他们考虑白人分子模型时，他们似乎正在努力掌握结构。然而，当全彩色分子模型分布时，理解进展，当小组进行讨论时，大多数学生最终回答了结构公式和绝对配置。在事后和事后的问卷中，在实践后对练习后对“他们现在可以想象结构公式的特定分子形状”的学生数量的统计学显着增加。此外，我们通过文本挖掘自由写作的内容研究了与短语“图像”的共存在关系。结果，在练习之前，有大量的共同出现，带有否定词，但是上课后，与阳性词的同时存在有所增加。从以上，已经提出，将单色和全彩色分子模型组合在学习对映体的阶段中有效地可视化和理解分子的三维结构。同时，该公司的目标是将其转变为一种新的制造材料，该材料结合了以前的模拟制造，包括木材加工，以及充分利用它的数字制造，并实际上已经在小学实践了课程以验证其有效性。结果，据揭示了学习内容，其中木制品和3D打印机都可以创建和比较手动曲柄框架，因此适合该目的。此外，关于数字教学材料的开发，我们能够使用实际的土壤和沉积物来完成针对地形模型的教材的硬件配置。

项目成果

期刊论文数量（27）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Curriculum Development Basedon "Periodof Integrated Studies "to Cultivate" STEAM Educational Skills" and Construction of a Hybrid Validation System

基于“综合学习期”培养“STEAM教育技能”的课程开发及混合验证体系构建

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
Conference proceedings. New Perspectives in Science Education. 12th Edition
影响因子：
0
作者：
Kenichi Goto，Mika Tsuyukubo;Yorikazu Nouchi，Atsushi Fujihira，Katsuji Ito，Hiroshi Iida;Tomoko Yoshida，Masafumi Kaneko
通讯作者：
Tomoko Yoshida，Masafumi Kaneko

３Ｄプリンターの加工条件が造形物の強度性能に及ぼす影響とその最適化について

关于3D打印机加工条件对建筑物体强度性能的影响及其优化