中学校理科および高等学校における魅力的な材料教育手法の開発と実践研究

初中理科、高中趣味材料教育方法的开发与实践研究

• 批准号: 20K02919
• 负责人: 岩切 宏友
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K02919/
• 关键词: 理科教育; 材料強度評価法; 科学教育; 技術教育; 木材; 材料教育; 複合材料; 金属; 材料科学; 材料強度学; 教材開発

材料強度学を学ぶための一般的な実験機器は大型・高価であり、専門教育機関以外にはほとんど設置されてない。このため、中学校や工業高校以外の高校では材料強度学についての教育を行うのは難しい。このため、本年度も前年度に引き続き，安価なフォースゲージを利用した材料強度評価法の視点を取り入れた教材の開発とその実践的研究を実施した。荷重測定はイマダ・デジタルフォースゲージをハンドル型の手動計測スタンド（80,000円程度）に据え付けて実施した。3点曲げ試験については３点曲げ試験専用の治具（イマダ製；35,000円程度）を利用し，硬さ試験については押しつぶし試験用として提供されている球形圧縮試験治具（ステンレス製；2000円程度）を活用した。なお，児童・生徒を対象に、３点曲げ試験については杉の板材、硬さ試験についてはポプラとウォールナットの木材を試料とする材料強度試験法を取り入れた授業を実施した。また、学校現場での使用を目的とした材料強度試験法に関する動画を撮影、作成した。本研究により、杉の板材を活用した簡易的な３点曲げ試験であっても，木目の方向と強度の関係について明瞭な結果が得られた。なお，バルサ材に関しても杉の板材と同様に適切な結果が得られた。バルサ材は木目が明瞭とはいえないが，100円ショップ等で購入可能であるうえにハサミ等で容易に加工が可能であるため，簡便な実験向きの教材といえる。また、簡易的なブリネル硬さ試験においても、木材の強度とブリネル硬さについて明確な相関が得られた。児童・生徒を対象に実施した材料強度試験法を取り入れた授業実践では、3点曲げ試験、ブリネル硬さ試験ともに期待通りの数値・結果を得ることができた。ブリネル硬さ試験においては測定結果のばらつきが比較的大きいが，小・中学校の児童生徒が実施していることもあり，教育向けとしては十分な精度といえる。

The general equipment for the study of material strength, such as large-scale high-end machines and special educational machines, are set up in addition to those in other educational machines. Secondary schools, secondary schools, industrial colleges and universities other than industrial colleges and universities, the strength of materials, the strength of materials, education and education. In the first half of this year, the previous year was introduced, and the strength of the materials was used to carry out the research and practice of the teaching materials. The load is measured, and the load is measured. The manual program is operated on the basis of the payment of the load (80000 degrees). Three-point curve, three-point, three-point, three This is a good example of how to buy wood, such as wood, wood and wood. The purpose of this paper is to determine the strength of the material, the method of drawing, and the method of making pictures. In this study, it is easy to use the three-point curve in this study, and the direction strength of the wood shows that the results are good. As a result, the results show that the quality of the wood is not good enough. It is clear that the materials are easy to process, and the teaching materials are easy to be processed. The strength of the wood, the strength of the wood and the strength of the wood. Children and apprentices are required to apply the material strength test method to obtain information on the teaching practice, the 3-point program, and the expectation that the results will be successful. In order to improve the accuracy of the test results, students in primary and secondary schools are required to teach students and students in primary and secondary schools.