中学校技術科の４内容を統合するバイオ燃料を使用したスターリングエンジン教材開発

融合初中技术科目四项内容的生物燃料斯特林发动机教材开发

基本信息

批准号：
26909017
负责人：
斉藤与志朗
金额：
$ 0.26万
依托单位：
小金井市立小金井第一中学校
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-26909017/
关键词：
金属加工スターリングエンジンバイオ燃料

项目摘要

本研究では、これまでのように手作業を中心とした金属加工にとどまらず、工作機械による精度の高い加工を生徒に要求することによる教育効果、および複数の内容に渡っての学習により、それぞれの領域の関連づけによる教育効果を検証する。中学校3年次に行う金属加工を見直し、金属加工の代表例である旋盤加工を生徒各自に行わせる。ここでは、かつて使用されてきた大型の旋盤ではなく、技術室の机の上に十分設置できるような小型の旋盤で行わせる。本教材は「A材料と加工に関する技術」を中心に、「Bエネルギーに関する技術」の要素を含み、また、それぞれの内容を関連づけた教材開発を行った。本研究では、以下の5点を1年間で学習させる教材開発を行った。①金属加工の基礎 : コンピュータを活用し、金属加工についてレポートを作成する。②手作業による金属加工の導入 : 手作業により金属加工を行う。③スターリングエンジンの製作 : 旋盤を使用して部品の製作を行う。④植物(サツマイモ等)の栽培 : 植物育成の基礎知識を学習し、燃料(アルコール)を精製する。⑤スターリングエンジンの動作確認 : エネルギー変換の仕組みや、低燃費運転について考える。1つの教材で、技術科の4内容すべてに渡って学習することにより、各内容の意味合い、関係を理解させることができた。また、ピストンのように加工精度が求められる作業を、体験を通して理解させることができた。一方、約40人の生徒に対して、本授業を教員一人で行うことは困難であり、旋盤を生徒に使用させることには危険が伴う。現時点では、大学生によるTAを配備し対応させているが、将来的には教員一人でも本授業を行える状態にしたい。

在这项研究中，我们的目标是通过要求学生使用机床进行高精度加工，而不是像以前那样主要关注金属加工，并通过跨学科学习来产生教育效果。连接这些领域的教育效果。我们会回顾初三所教授的金属加工，让每个学生进行车床加工，这是金属加工的典型例子。在这里，不再使用过去使用的大型车床，而是使用可以轻松放置在技术室桌子上的小型车床来完成工作。本教材以“与材料和加工相关的技术”为中心，包含“与能量B相关的技术”的要素，并开发了将各个内容联系起来的教材。在这项研究中，我们开发了教材，让学生在一年内学习以下五点。 ① 金属加工基础：利用计算机创建金属加工报告。 ②手工金属加工介绍：金属加工是通过手工进行的。 ③ 斯特林发动机的生产：零件使用车床生产。 ④种植植物（红薯等）：学习种植植物的基础知识，提炼燃料（酒精）。 ⑤ 检查斯特林发动机的运行情况：考虑能量转换机制和省油驾驶。通过使用一本教材学习所有四个技术科目，我们能够帮助学生理解每个内容的含义和关系。此外，通过经验，我们能够帮助他们了解需要加工精度的工作，例如制造活塞。另一方面，仅靠一个老师很难给40名左右的学生讲授这门课，而且让学生使用车床也存在风险。目前，我们正在部署大学生助教来提供帮助，但将来我们希望能够只用一名老师来教授这门课。