中学校理科における実験支援CAIシステムの開発

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本研究では、中学校理科における実験に関して、従来、実験することが不可能、もしくは著しく困難であったテーマについて、パソコンを活用することで、実験を可能とし、それによって生徒の学習意欲を高め、理解の促進に結びつけることを目的とした。今回は、最近のパソコンに内蔵される機会の多くなったサウンドボードの活用に着目し、このボードのアナログ・デジタル変換機能を用いて、音速を測定できるシステムを開発し、実際に中学校の理科の授業における学習効果について、研究した。まず初めに、指導書に記載の方法に従い、校庭で100m離れた地点間を陸上競技用のピストルの音が届くのに要する時間を測定することにより音速を計算した。この方法では、音速は、160m/sec前後の値になっていまい、実際の340m/secとかけ離れている。生徒は、誤差の原因として、ストップウォッチを押すタイミングに気づいてはいたが、人間による実験で、音速を正確に測定することは不可能であることも理解していた。次に、1-9m程度離した2本のマイク間を音が到達するのに要する時間をパソコンを用いて、測定させた。このソフトウェアは、今回、独自に開発したものである。この実験により音速を計算すると、ほとんどの生徒が330-350m/secの値を得て、正確さに驚嘆すると共に、前者の実験による音速の理解度が63%だったのに対し、コンピュータによるものでは、94%と非常に高い理解が得られた。これらの結果から、理科においては、実際に実験を行い、正確な結果が得られることが、生徒の理解を促進する上で、重要な役割を果たすことが、確認できた。今後、その他の分野でも、コンピュータによる実験教材ソフトウェアを開発し、学習効果に与える影響について、さらに研究を進めたい。