量子科学館加速器装置を用いた高校生向き科学実践型IT教育プログラム開発と評価

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東北大学工学部量子科学館加速器を大学の大型実験装置の例として,高度にITを活用した高校生向きの科学実践型課外授業を開発し実践評価した。15年度は対面授業を中心に開発し,16年度はジャパン・ギガビット・ネットワークを用いた遠隔授業を中心に研究を実施した。IT教材解説,関連小実験,加速器見学運転照射,討論で構成された2日間(午前・午後)または3日間(午後のみ)のプログラムとなった。生徒は自然に既習知識の活用や新知識獲得への挑戦的文脈を提供する大型実験装置の現場,または最新IT技術が提供した臨場感溢れる遠隔環境に実践的身体的に参加できた。強い動機を有した参加受講生徒は,際立った非日常的体験を確実に持った。今後の改善点はあるものの,すくなくとも好ましい影響を与えたことは,授業終了直後あるいは長期経過後の調査からも示唆され,効果的授業として本研究の開発目的は達成された。具体的には,本研究において行った2年間3回の授業実践を通して,研究目的:「大型システム(CW加速器)を教材とした高大連携型物理課外授業の可能性を探る」について,本授業の成果が生徒の実施時アンケート調査や実施後面接調査等により以下の通りに示された。(1)高校生に効果的な授業目標:既習項目と挑戦的項目を混ぜた目標を設定(2)授業全体の最適構成:導入,理論,小実験(ジグソー学習),加速器見学と運転,試料照射と観察,討論を配分。特に実験を重点とした。(3)対象高校生,実施時期,実施時間(長さ):2年生の課外授業で,夏休み,あるいは秋にかけての週末の複数日(2日間午前・午後,あるいは3日間午後)とした。(4)ITを含めて各種の教材:効果的で多様なIT教材を開発し提示実践ができた。(5)評価の方法:選択肢付き加速器構成要素ブロック図描画法の基本的妥当性は確認した。(6)IT技術と環境を高度に活用し,効果的な遠隔授業の実現可能性を示すことができた。