A Theoretical and Practical Study on Practices to Promote Scientific High-Order Thinking in Schools Using STEM Education

学校运用STEM教育促进科学高阶思维实践的理论与实践研究

• 批准号: 20K14121
• 负责人: 山岡 武邦
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tokai Gakuen University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14121/
• 关键词: STEM教育; 科学的高次思考; プラクティス; 新たな疑問; 深い学び; 教師の発問; 認知的葛藤; 素朴概念; STEM／STEAM教育

本研究は，国内外における先進的STEM教育実践校の実践の中で行われている教師の発問の特徴について明らかにするものである。そのために，科学的高次思考を促すプラクティスを解明し，その調査結果を踏まえ，日本の教育事情に即したSTEM教育を提案するとともに，指導法への示唆を導出することを目的とした。2020年度は，発問に関する理論研究，及び国内研究者を対象に，インタビュー調査，及びアンケート調査を行い，教師による質の高い発問とは何かについて探究した。その結果,日本におけるSTEM教育実践者は，適切なタイミングで助言をしたり，プラクティスとコンテンツの両輪をなすイメージで探究活動を行ったりするなどの特徴があることが明らかになった。2021年度は，2020年度の継続研究として，調査対象を国外研究者，大学生等に広げ，ホームページを活用したアンケート調査を実施した。その結果，学習者の現状把握を的確に行ったうえで，認知的葛藤を生起させるための工夫や，次の学習につなげるための授業計画を考える工夫をしていることが明らかとなった。2022年度は，2020-2021年度の調査結果を踏まえ，フィリピンの大学を訪問し，研究者を対象に電気分野の授業実践を行った。その結果，電池で動くシンプルモータを作成したうえで，電池を必要としない手振り発電機を作れば，電気の大切さを実感できる授業内容になることを確認した。また，認知的葛藤を生起させるための工夫を検討するために，2013年から2018年にかけて行ったアンケート調査を分析した。具体的には，理数系学部に在籍する国立理科系大学生319名を対象としたものであり，素朴概念の形成過程や，その克服の過程を明確化させることができた。2023年度は，これらの成果を踏まえたうえで，授業計画を検討し，国内外の学校で実践し，日本の教育事情に即したSTEM教育を提案していきたい。

本研究旨在厘清日本国内外先进STEM教育学校实践中教师提问的特点。为此，本研究的目的是阐明鼓励高阶科学思维的实践，并根据研究结果提出适合日本教育情况的STEM教育，并得出教学方法建议。 2020年，我们对提问进行了理论研究，并对国内研究人员进行了访谈和问卷调查，探讨什么是教师高质量的提问。结果显示，日本STEM教育从业者具有适时提出建议、开展形象与内容并重的探究活动等特点。 2021年，作为2020年研究的延续，我们将研究范围扩大到海外研究人员和大学生，并利用我们的网站进行了问卷调查。结果很明显，在准确了解学习者的当前情况后，他们想出了一些方法来制造认知冲突，并制定出导致下一阶段学习的教案。 2022年，根据2020-2021年的调查结果，我们访问了菲律宾的大学，为研究人员举办了电气领域的课程。结果证实，通过创建一个依靠电池运行的简单电机，然后创建一个不需要电池的手波发生器，课程内容可以帮助学生认识到电的重要性。此外，我们还分析了 2013 年至 2018 年进行的问卷调查，以思考造成认知冲突的方式。具体来说，该研究以319名理科大学理科和数学系的学生为对象，能够阐明幼稚观念的形成过程和克服它们的过程。 2023年，我们希望根据这些结果考虑教学计划，在国内外学校实施，提出符合日本教育状况的STEM教育。

项目成果

生活科と技術・家庭科の学びの意識と関連性

学习生命科学与技术/家政之间的意识和关系

• 发表时间: 2022
• 作者: Dee;J. and Nakajima;H.;山田哲也，山岡武邦
• 通讯作者: 山田哲也，山岡武邦

中学校理科における放射線利用を学ぶための授業デザインの提案

初中科学辐射利用课程设计提案

• 发表时间: 2021
• 作者: 宮川裕基;市村賢士郎;奈良大，山岡武邦
• 通讯作者: 奈良大，山岡武邦

Formation and Reconstruction of Naïve Concepts among Science Undergraduates at National University

国立大学理科生朴素观念的形成与重建

• DOI: 10.11639/sjst.21081
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Research in Science Education
• 作者: YAMAOKA Takekuni;OKINO Shinichi;MATSUMOTO Shinji
• 通讯作者: MATSUMOTO Shinji

A Case Study of Teaching Strategies for the Construction of the Scientific Concept of Mass: Verification of the Effect of Different Metacognitive Support

科学大众观构建教学策略案例研究：不同元认知支持效果的验证

• DOI: 10.11639/sjst.21040
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Research in Science Education
• 作者: 河野 哲也;得居 千照;永井 玲衣;平川 真;稲垣 勉・石川 保茂・野澤 孝之;沖野信一，山岡武邦，松本伸示
• 通讯作者: 沖野信一，山岡武邦，松本伸示

STEM実践者と初等教育教員志望者の指導モデルに関する研究

STEM 从业者和有抱负的基础教育教师的教学模式研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Dee;J. and Nakajima;H.;山田哲也，山岡武邦;大西好宣;山岡武邦，山田哲也，Joel Bernal Faustino;和嶋 雄一郎;Yoshinobu ONISHI;和嶋 雄一郎;大西好宣;山田哲也，山岡武邦;和嶋 雄一郎;大西好宣;山岡武邦，山田哲也
• 通讯作者: 山岡武邦，山田哲也