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:
  • 金额:
    $ 2.66万
  • 依托单位:
  • 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
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
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    石橋直;森山潤;大日方優太,石橋直;菰田 剣,大内 毅,伊藤克治;宮地 作造,西辻 真央,菰田 剣,伊藤 克治;伊藤克治;菰田剣,大内毅,伊藤克治;大内毅,兵永大悟,菰田剣,伊藤克治
  • 通讯作者:
    大内毅,兵永大悟,菰田剣,伊藤克治
資質・能力を育成する単元の指導計画の在り方について ~高等学校化学基礎をテーマに~
关于培养素质和能力的单位的理想教学计划 - 主题是高中化学基础 -
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    野内頼一;浦川順一;佐藤友介;佐藤大;松高和秀;佐藤博義;柴田晴斗;神孝幸;飯島正人;岡本暁;冨永誠太郎;松原静郎;林誠一;伊藤克治;後藤顕一
  • 通讯作者:
    後藤顕一
単元びらきを核とした単元の指導計画~質量から物質量へ視点の転換を促す探究活動~
以单元介绍为中心的单元教学计划 - 鼓励从物质质量到数量的观点转变的探究活动 -
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    佐藤友介;佐藤大;岡本暁;神孝幸;伊藤克治;後藤顕一;野内頼一
  • 通讯作者:
    野内頼一
有機分子の立体構造を理解するための授業実践 ~3Dプリンターで製作した分子模型の活用~
理解有机分子三维结构的课堂练习~利用3D打印机制作的分子模型~
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    菰田剣,宮地作造,伊藤克治
  • 通讯作者:
    菰田剣,宮地作造,伊藤克治
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分子内aza-Michael反応による1-置換テトラヒドロイソキノリン誘導体の不斉合成
分子内aza-Michael反应不对称合成1-取代四氢异喹啉衍生物
  • DOI:
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    宮城 良輔;村岡 さつき;伊藤 克治
  • 通讯作者:
    伊藤 克治

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    $ 2.66万
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    2024
  • 资助金额:
    $ 2.66万
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  • 资助金额:
    $ 2.66万
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Development of personalized pharmaceutical formulations by powder 3D additive manufacturing
通过粉末 3D 增材制造开发个性化药物配方
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    23K06282
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.66万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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