科学技術の応用・開発事例を活用した慣性概念についての学習コンテンツの開発

点击翻译按钮获取中文摘要

<研究目的>豊かな生活を支える科学技術の事例は、学習者の興味や関心を喚起するとともに、科学技術と関連する基本的な科学的概念の有用性を感得させる最適な教材である。本研究では、中学校・高等学校の「物体の運動」に関する学習内容において、基本的な科学的概念の意味とその有用性が生かされている科学技術の応用事例や開発事例を探求し、科学的概念の理解を促進するための学習コンテンツを開発する。目的1:慣性概念の有用性が感得できる科学技術の応用・開発事例を設定する。目的2:慣性をとらえるセンサのしくみ(瞬間的な変位)を高速度カメラを用いて分析する。目的3:慣性についての学習コンテンツを開発し、学習モデルを構築する。<研究成果>(1)3軸加速度センサ(MMA7260Q)を搭載したモジュール(MM-2860)と「キックディス(気体潤滑運動体)」を使って、等速度直線運動の装置を製作した。(2)センサが物体の動きや傾きを感知する実態を視覚化するため,汎用箔ひずみゲージ.(KFG-2-120-C1-11)を用いた一次元(前後のみ)のスケルトン型の簡易加速度センサを製作した。(3)自作の加速度センサが慣性をとらえるようす(瞬間的な変位)を高速度カメラを使って可視化し、瞬間的な変位の詳細をリアリティーの高いスロー映像で記録した。(4)物体の慣性をもとにセンサが機能している実態を具現化し、慣性概念の有用性を明らかにするため、物体の運動事例とそれぞれのセンサ(モーションセンサーとスケルトン型の簡易加速度センサ)との相関関係を、映像データをもとに解析した。(5)中学校3年生を対象の理科授業において、慣性の法則によるモーションセインサのしくみの推測、科学概念の有用性などの意識調査を実施した。