身近な物理量の計測を基にした文理混合データサイエンス教育の実践

文理混合で行うに相応しい身近な物理量計測を基礎とした新しいデータサイエンス教育の確立を目指して、令和４年度においては、これまで進めてきたマイコンボードmicro:bitを用いたプログラミングと物理量の計測、Processing等による物理シミュレーション、分光器を用いた光スペクトル計測をテーマとした研究を発展させるとともに、サーモグラフィーなど環境計測に基づく教育にも着手した。micro:bitをテーマとした研究では、プログラミングと、温度、光強度、加速度など物理量の時間変化測定、データ解析を基にした実験授業の質の向上を図り、更にサーモグラフィー、マルチ環境計測器、分光器、オシロスコープなどの装置を用いた物理量計測と合わせて新たな実験科目「物理量計測実験実習」を立ち上げ実施した。Processing をテーマとした研究では、物理シミュレーション開発を進め、コンテンツを増やした。特に電子の比電荷実験のシミュレーションでは既存の物理基礎実験の授業に試験的に導入し、効果について検証した。また、中学生対象としたレンズの働きについて学ばせるシミュレーションについても教育現場で実施し、得られた教育効果に関する成果を論文として投稿に至った。分光をテーマとした研究では、身近な偏光板とセロハンテープを使用して偏光色を観察、その光スペクトルの測定と、エクセルを使用したシミュレーションにより、偏光色について理解し、その知識をもって偏光色アート作品の制作などを行う新たな科目「サイエンスアート」を立ち上げ実施した。その他シミュレーションと実測のハイブリッド化によるコリオリ力に関する教材開発も進めている。

文理混合で行うに相応しい身近な物理量計測を基礎とした新しいデータサイエンス教育の確立を目指して、令和４年度においては、これまで進めてきたマイコンボードmicro:bitを用いたプログラミングと物理量の計測、Processing等による物理シミュレーション、分光器を用いた光スペクトル計測をテーマとした研究を発展させるとともに、サーモグラフィーなど環境計測に基づく教育にも着手した。micro:bitをテーマとした研究では、プログラミングと、温度、光強度、加速度など物理量の時間変化測定、データ解析を基にした実験授業の質の向上を図り、更にサーモグラフィー、マルチ環境計測器、分光器、オシロスコープなどの装置を用いた物理量計測と合わせて新たな実験科目「物理量計測実験実習」を立ち上げ実施した。Processing をテーマとした研究では、物理シミュレーション開発を進め、コンテンツを増やした。特に電子の比電荷実験のシミュレーションでは既存の物理基礎実験の授業に試験的に導入し、効果について検証した。また、中学生対象としたレンズの働きについて学ばせるシミュレーションについても教育現場で実施し、得られた教育効果に関する成果を論文として投稿に至った。分光をテーマとした研究では、身近な偏光板とセロハンテープを使用して偏光色を観察、その光スペクトルの測定と、エクセルを使用したシミュレーションにより、偏光色について理解し、その知識をもって偏光色アート作品の制作などを行う新たな科目「サイエンスアート」を立ち上げ実施した。その他シミュレーションと実測のハイブリッド化によるコリオリ力に関する教材開発も進めている。