Development and dissemination of spatial geometry teaching material content based on evidence data of brain activity and eye movement measurement

基于大脑活动和眼动测量证据数据的空间几何教材内容开发与传播

• 批准号: 21H00864
• 负责人: 黒田 恭史
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Kyoto University of Education
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H00864/
• 关键词: 生体情報計測; ＩＣＴ教材開発; 教材の検証・普及; 空間図形教育; 教材開発; 空間図形教材開発; 脳活動計測; 視線移動計測

本研究の目的は、次の三点である。一つ目は、コンピュータを用いた空間図形教材の試作版を開発し、脳活動と視線移動の同時計測による生体情報計測実験により、実物の立体や紙面にかかれた立体の教材の場合と比較して、どのような差異が生じるのかを生理学的に解明することである。二つ目は、生理学データの研究成果を踏まえ、空間認識力の向上に有効なコンピュータを用いた小・中学生用空間図形教材の改良し、完成版にすることである。そして三つ目は、ホームページ等を用いてのこれらの教材を普及することである。2022年度の取り組みでは、一つ目の目的に該当するコンピュータを用いた空間教材の試作版の開発においては、22本の教材を開発した。これらは専用のホームページにおいてアップロードしており、だれもが無償で使用できる環境を構築している。また、小学生に対する生理学データの取得と分析を行った。コロナ禍が長期化したために、子どもを対象とした生体情報計測実験の実施が非常に困難な状況であったが、長時間の密を避けるために実験を2日間に分けるなどの工夫を行い、京都教育大学附属桃山小学校の協力のもと、小学校6年生9名に対して脳活動と視線移動の同時計測実験を実施することができた。現在、これらのデータの分析に着手しており、現段階では、教材での学習を行うことで、行動観察において回答時間の短縮が有意に見られていることから、こうした時間短縮と視線移動の変化の対応関係、脳活動の賦活（活性化）の度合いなどに着目して分析を行っていく予定である。

这项研究的目的是以下三点：第一个是使用计算机开发空间人物教学材料的原型版本，并在生理上使用生物信息性测量实验在生理上阐明了实际的三维教学材料与纸张表面之间的差异，并使用脑活动和凝视运动的同时测量。第二是考虑到生理数据的研究结果，使用计算机来改善和完成使用计算机的小学和初中学生的空间几何教学材料。第三是使用网站等传播这些教材。在2022年的倡议中，开发了22种教材，开发了符合第一个目标的基于计算机的空间教材的原型版本。这些已上传到专用的网站上，创建一个可以免费使用它们的环境。此外，还为小学生获取并分析了生理数据。由于延长了Covid-19-19的大流行，因此很难进行针对儿童的生物信息测量实验，但是随着京都大学教育大学Momoyama小学的合作，我们能够同时对九个六年级的脑活动和凝视运动进行同时测量。我们目前正在开始分析这些数据，在此阶段，使用教材的学习大大减少了行为观察中的响应时间，因此我们计划通过重点关注这些减少的时间与注视运动的变化与大脑活动的激活程度（激活程度（激活）之间的对应关系来分析。

项目成果

メンタルローテーション課題の正誤による視線移動と脳活動の特徴の考察

根据心理旋转任务正确与否来考虑眼球运动和大脑活动的特征

• 发表时间: 2022
• 作者: 難波 博孝;黒川 麻実;菅谷 克行;豊福 晋平;山﨑恭平・山崎貞登;近藤竜生，岡本尚子，田邊宏樹，黒田恭史
• 通讯作者: 近藤竜生，岡本尚子，田邊宏樹，黒田恭史

立方体の切断課題遂行時における学習者の視線移動の特徴 －視線移動計測実験の分析を通して－

学习者在切割立方体任务过程中的眼动特征——通过眼动测量实验分析——

• 发表时间: 2021
• 期刊: 数学教育学会誌
• 作者: 有田洋子;金子一夫;佐藤隆之;青木駿介，岡本尚子，黒田恭史
• 通讯作者: 青木駿介，岡本尚子，黒田恭史

複合的生理学データを活用した学習者の思考過程解明の可能性について

使用复杂的生理数据阐明学习者思维过程的可能性

• 发表时间: 2021
• 作者: 鈴木久米男;福島正行;黒田恭史，近藤竜生，岡本尚子
• 通讯作者: 黒田恭史，近藤竜生，岡本尚子

小中学校の図形学習動画コンテンツ

塑造中小学学习视频内容

GeoGebraのスクリプトを用いた図形の回転体の教材開発

使用 GeoGebra 脚本开发旋转物体的教材

• 发表时间: 2021
• 作者: Nagisa Nakawa;Nanae Matsuo;小野田正利;近藤竜生，黒田恭史
• 通讯作者: 近藤竜生，黒田恭史