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情報工学技術を用いたSTEM教育教材の開発

分野
教育工学
キーワード
STEM教育、情報処理技術、ロボティクス、生体情報
情報工学部 情報システム工学科

准教授 下戸 健

研究概要

 わが国において、理工系人材の育成を国家の重要戦略の1つとして積極的に推進すべきとしている。国外においては、すでにSTEM(Science, Technology, Engineering and Mathematics)教育などがあり、特にアメリカでは、STEM教育の4つの分野が国の発展の中心を担うとし、最重要政策課題と位置付けている。国の発展を考慮するならば、現代社会を背景とし教育現場と連携して、未来を見据えた技術者を育成することが重要である。そこで、教育現場と連携してSTEM教育教材の開発を行っている。

1.「生物育成」と「情報」を結びつけて学べるシミュレー ション教材の開発

 複数の教科を学ぶことができるハイブリットな教材が求められており、情報工学技術を用いて、生物育成と情報の両学習内容を対象としたシミュレーション教材の開発を行った(図1)。

図1:生物育成のペットボトル稲を対象としたARシミュレーション教材

2.STEM教育の考えに基づいた生体情報計測教材の開発

 初等教育から高等教育までを含めた包括的な内容にするためには、現場での内容を応用することによって、どのような未来を創造できるかを考えさせることが重要である。したがって、先端技術を関連させ、大学から高校へ技術を継承することが重要である。そこで、本学の特色を反映していることや、生体情報に関する研究や技術が多く存在することから、生体情報(筋電)計測教材キットを作製した(図2)。応用例としては、開発した教材から得られる値を入力とし、プログラミングでデータ処理をさせ、ロボットを動かすことを出力とし、生体情報と同時にシステムの基本を学ぶなどである。

図2:生体情報(筋電)計測教材を用いた授業

主な研究発表

[1] 原未希子、下戸健、梅野貴俊、平尾健二、:中学校技術・家庭科技術分野における「生物育成」と「情報」を結びつけて学べるシミュレーション教材の開発、日本産業技術教育学会誌、57(2),pp.69-76, 2015.

[2] 下戸健、:組込みシステムの実践的なプログラミング教材の開発と主体的な学修を促進させる授業デザイン、ICT活用教育方法研究、Vol.18, pp.13-18,2015.

受賞

[1] 特別賞:坂本拓之、吉武柚希、:生体情報(筋電)計測教材キットの開発と作例、日本産業技術教育学会 第10回技術教育創造の世界発明・工夫作品コンテスト

利点・特徴
  • 福岡教育大学や附属高校と共同研究をしており、時代背景や教育現場を考慮した教材の開発を行い、教育効果の増大を目指している
  • 教育系研究者あるいは現場の教員との関わりの中で、工学系研究者と教育系研究者の強みをそれぞれ活かしながら、研究を行っている
応用分野
  • 開発した教材は教育現場で活用・応用されている
  • 地域の科学イベント等に参加し、科学教育や技術教育の社会貢献がされている

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