グラフ電卓を利用した,物理実験を動機付けとした数学授業の設計

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1.研究目的本学院の工学系学科では種々のハードウェア制御システムの開発者育成を行っており,データ解析やフィードバック制御など,数学の必要性が著しく高い。しかしながら数学に対して苦手意識を持つ学生は近年増加傾向にある。このような学生に対しては「なぜマスターしなければならないのか」という動機付けが重要である。本研究では,身近なテーマを取り上げて動機付けを行うと同時に,実際のデータ収集,解析,分析を通して数学を体得できるような授業設計方法の研究が目的である。2.研究方法本学院自動車制御学科1年生向けの「工業数学」の授業の中に,グラフ電卓を用いた実習を導入する。講義(1コマ)+実習(1コマ)をセットとし,実習を通して講義の内容の理解を深めるような構成とした。本研究では次の実習を行った。・歩行者との距離の測定(1次関数の理解)・氷水の温度を測定(摂氏と華氏の変換,1次関数の理解)・蛍光灯の周波数を求める(周期関数の理解)・斜面を転がるボールを計測(2次関数の理解)・振り子の測定(三角関数の理解)3.研究成果・身近な題材を用いることにより,数学がより近いもの,使えるものとの意識を持ってもらえた。特に蛍光灯の周波数や摂氏と華氏の変換では,グラフ電卓を使った簡単な実験でも正しい値が得られたので,反応がよかった。・電卓というとマイナスイメージがあり,また,PCを使ったほうがよりよい実験ができるとの意見もあったが,見慣れない電卓自体が興味の対象となり,3Dのグラフを表示させてみるなど,自ら面白さを見つけるきっかけが生まれたこともあった。・今回は興味を持ってもらうところが精一杯で,理解を深めるところまで十分できたとはいえなかった。授業の構成を,実験をしたあとに理論の裏づけを学ぶ流れも導入したり,PCも使った測定をしたり,解析・分析レポートを書かせたり,まだ工夫する余地がある。