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，按照原计划，我们用全彩分子模型来帮助学生了解有机分子的三维结构（对映体）。具体来说，课程使用单色3D打印机制作的单色（白色）分子模型和全彩3D打印机制作的全彩分子模型，教学生如何以分子式为提示思考结构。当学生们自己思考白色分子模型时，他们似乎很难理解其结构。然而，当分发全彩分子模型时，学生的理解有所提高，当要求他们进行小组讨论时，大多数学生对结构式和绝对构型都回答正确。在前后调查中，练习后对“我现在能够根据特定分子的结构式想象其形状”这个问题做出积极回答的学生人数显着增加。此外，我们通过对自由描述内容进行文本挖掘，调查了与“图像”一词的共现关系。结果，课前，负面词的同现较多，但课后，与正面词的同现增多。上述结果表明，在学习对映体时，分阶段使用单色和全色分子模型的组合对于想象和理解分子的三维结构是有效的。另一方面，我们的目标是创建一种新的制造教材，将包括木材加工在内的传统模拟制造与利用IT的数字制造相结合，并通过在小学的实际实施来验证其有效性。结果表明，使用木工陶轮和 3D 打印机制作和比较手摇陀螺的学习内容适合该目的。另外，在数字化教材的开发上，我们完成了前一年制作的投影测绘AR教材的硬件配置，该教材的目标是使用真实的土和沙子的地形模型。

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）

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

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