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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K02903/
• 关键词: STEAM; 3Dプリンター; 科学概念; 粒子領域; 地球領域; 見方・考え方; 三次元教材; ３Dプリンター; 理科教材; STEAM教材; プログラミング教育

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。

This year, the original plan to develop a three-dimensional molecular model for understanding organic molecules (mirror heterostructure) was implemented. The specific 3D model is produced in white, and the molecular model is produced in white. The molecular model is used in molecular formula. The white molecular model is divided into two parts: the structure is divided into three parts: the structure is divided into four parts: The molecular model of the structure. Before and after the event, the structural formula is not specific, the molecular shape is not specific, and the answer is positive. The content of the free description is related to the content of the free description, and the content of the free description is related to the content of the free description. As a result, before the practice, the negative sentence and the total rise, after the teaching, the positive sentence and the total rise The study of mirror heteromorphism and molecular model is based on the analysis of the three-dimensional structure. A party, wood processing, etc., including the introduction of new teaching materials, the implementation of practical evidence The results of the 3D workshop are as follows: In the past year, the development of teaching materials has been completed.

项目成果

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

• 发表时间: 2023
• 期刊: Conference proceedings. New Perspectives in Science Education. 12th Edition
• 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

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 -

• 发表时间: 2022
• 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

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

• 发表时间: 2021
• 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

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～

• 发表时间: 2022
• 作者: 菰田剣，宮地作造，伊藤克治

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 -

• 发表时间: 2022
• 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