【研究分野】教育工学

【研究領域課題番号】17H02003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

STEM教育 / 空間的思考力 / タンジブル教材 / 教師教育 / バーチャルリアリティ / 空間的思考 / 論理的思考 / 教材開発 / タンジブル学習 / 実践研究 / タンジブルユーザインタフェース / VR / AR / 天体学習 / プログラミング教育 / インタフェース

【研究成果の概要】

本申請課題では、次の3点について研究を行った。まず、日本の学習指導要領において、STEM領域に関連する教科（理科、数学、技術、情報）から、空間的思考力に関連する学習内容を抽出し、教材を開発した。開発した教材は、実物体と仮想物体が連動した天体学習のためのタンジブル教材、空間図形を学ぶためのタンジブル教材、数の概念を学ぶためのゲーム型学習教材であった。次に、STEM 学習を実践授業に導入することを想定し、実践的評価を実施した。 また、教員を志望する教員養成系大学の学生に対し、STEM教育プログラムを試行し、有用性を検証した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)

【研究分野】教育工学

【研究領域課題番号】26350337 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

教材開発 / 空間的思考力 / 科学 / 天体 / タンジブルユーザインタフェース / タンジブル / 天体学習 / 教育工学 / STEM教育 / 拡張現実 / インタフェース

【研究成果の概要】

本研究では，空間的思考力の育成を目的として，科学技術教育に関連した理数系科目中心に，空間的思考力に関わる課題の抽出を行なった．本研究課題では，理科における「月の満ち欠け」に着目し，太陽，地球，月の位置関係を回答させる課題を抽出した．また，情報科における「プログラミング」にも着目し，研究を進めた．また，タンジブル学習システムの改良ならびに評価を行った．タンジブル学習システムは，具体的なものを用いて空間的思考力を育成するシステムである．本研究では，太陽，地球，月の位置関係を学ばせるシステムとして，開発を進めた．そして，教員養成大学の大学生を対象としてシステムの実践的な評価を行なった．

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】科学教育

【研究領域課題番号】21680053 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

教材開発 / 空間認識 / 理科教育 / 天体学習 / タンジブル / インタフェース / 空間的思考力 / 仮想現実 / 拡張現実 / 評価 / 教材情報システム / ヒューマン・インターフェイス / 実験・観察

【研究成果の概要】

本研究では,タンジブル技術を応用し,空間認識能力を育成するため拡張現実(AR)の技術を応用したタンジブル教材を開発するとともに,実践的活用における有用性を評価した.小学校での実践的研究の結果,タンジブル教材は,空間認識力の高い児童の「月の満ち欠け」に関する理解を促進したことが明らかとなった.中学校での実践的研究の結果,「金星の満ち欠け」に関する理解度テストの得点は,授業後に有意に上昇していた.高等学校では,理解度テストの得点は上昇しなかったが,空間認識テストの得点が有意に上昇していた.これらの結果から,タンジブル教材を用いた授業は,小・中学校における理解度の促進,並びに高校生の空間認識力の育成に有効であることが示された.

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)

【研究分野】知能情報学

【研究領域課題番号】11558038 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バーチャルリアリティ / 仮想環境 / 三次元表示 / 協調作業 / 形状モデリング / インターフェース / GUI / 人工現実感 / 三次元ユーザインタフェース / 複合現実感 / 拡張現実

【研究成果の概要】

本研究の目的は,通信路で結合された複数の仮想環境において,その仮想環境内で,種々の情報を共有し,仮想環境内の利用者が協調して構造物のモデリング(デザイン)を実施する場合を題材として,
(1)実使用に耐え得る実用的な協調作業環境の構築のための要素技術の開発,
(2)協調作業環境でのモデリング(デザイン)のための実アプリケーションの構築,
(3)従来の計算機操作などの2次元GUIの仮想操作環境への適用による統合的なインタフェース環境の構築,
の3課題を選定し,表示装置を含めて本研究の目的に特化した環境を構築して研究を推進し,共有仮想環境を日常的に利用するための実用技術の確立を図ることである.
目的(1)を達成するために傾斜型の立体表示装置を新たに開発し、長時間の没入型3次元操作が実現可能な仮想環境ワークベンチを開発した。さらに、目的(2),(3)を達成するために,試作した仮想環境ワークベンチを用いた,3次元モデリング(デザイン)の可能なアプリケーションを開発し,その操作性を評価し、改良を実施した.これらのアプリケーションを複数の人間が利用して協調作業を実施する場合の諸問題について検討し、ワークベンチの配置等の検討を行った.また,実用アプリケーションに2次元操作と3次元操作を組み合わせることで,表示平面を有効利用したモデリングが可能であることを実際に確認した.これらの要素を用いて協調作業環境を構築する際に必要な,ネットワーク構成の得失についても明らかにした.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】13,900千円 (直接経費: 13,900千円)