現実とリンクする思考実験支援シミュレーション教材の開発

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本研究では物理学において重要である思考実験を通じた理想化と付随した物理的思考能力や自然観と、数学的側面を含めた問題を解く技術の間にあるギャップを埋める教材について検討する。シミュレーション教材の利点を活かし、学習者が実生活において感覚をもっている現象について、可能な限り現実に近い、あるいは学習者が感覚的に理解できる状況を再現するシミュレーションを作成し、現実との接点を確実に創出し、その後、連続的に理想化された系へと到達する教材を作成する。これにより、学習者の既存の知識体系を拡張し、机上の空論にならない、納得を伴った物理的知識・思考能力の獲得に重要な因子を突き止める。今年度は、昨年度に開発した物体の大きさが運動に与える影響について考えるシミュレーションを授業にInteractive Lecture Demonstrations導入し手法を活用して導入し、その効果について検討を行った。従来の力学において最初に質点系について学ぶ際に、特に意識することなく導入されている理想化の問題点について知見を得た。この成果については令和５年度に国際会議にて発表予定であり、査読付きプロシーディングも採択に至っている。また、スマートフォン搭載センサーを活用する教材開発及び授業での導入も行い、学会にてその成果発表を行った。加えて、波動現象を中心としてシミュレーション教材開発も精力的に行い、次年度以降、授業で導入を行っていく予定である。