Design and Development of Support Environment for Externalization and Remediation of Problem Understanding Phase : Case Study of Elementary Dynamics and Mechanics

広島大学(Hiroshima University)博士(工学)Doctor of Engineeringdoctora

Design and Development of Multi Viewpoints Error-Based Simulation and Experimental Evaluation

本研究では，初等力学を対象として，同一問題に対して，力・加速度・速度を作図させ，それぞれの作図に基づいた挙動シミュレーションを生成することで自身の誤りに気付かせる多視点EBSを作成し，実験利用を行ったので報告する

Validation of the Effects for Correction of MIF misconception by Error-Based Simulation

初等力学の問題解決において発生する誤りの修正のために，学習者の誤りに基づくシミュレーションが提案され，また実践的な利用も行われている．中学生と高専生を対象として行った2件の実践的利用に関して，MIF 素朴概念の修正の効果について分析を行ったため，本論文ではこれを報告する

Experimental Use of Error-based Simulation for Force on Moving Object in Science Class at Junior High School

初等力学の問題解決においては，対象としている系にはたらく力の把握が必要であるが，この過程が最も難しいとされており，学習支援の対象として重要といえる．筆者らはこれまでに，このはたらく力を対象とした学習支援として，物体が速度をもたない静止系における力の把握を対象として，学習者の誤りに基づくシミュレーションであるError-based Simulation（EBS）の利用を試みており，授業での利用を通して学習効果の確認も行っている．本研究では，物体が速度をもつ運動系を対象としたEBS による学習支援効果の調査を授業での利用を通して行った．結果として，事前テストにおける成績と，利用方法により効果が異なることが示された

Support System for Self-Overcoming of Problem-Solving Failures Using Problem Simplification and Practical Use in Elementary Physics Exercises

問題演習において，問題解決に失敗した学習者に対して行われる活動は一般的にその問題に対する解答・解説などのその問題の解決に関する直接的な教授であった．しかしこれは学習者にとって受動的な学習であったといえる．学習者に能動的に学ばせる上では，直接的にその問題の解き方を教えるのではなく，問題解決失敗を自分で克服させることが望ましいが，解決に失敗している学習者が単独でそれを克服することは難しいことも明らかである．本論文では直接的な教授活動なしで問題解決の失敗を克服する活動を自己克服と呼び，その自己克服を支援する方法として，問題中のできる部分とできない部分を切り分けながら演習を行う単純化方略を提案する．これは個々の問題の構造とその構造に基づく問題間の関係性が明確に定義され，それらの差分の中に学習者の困難さが存在すると仮定できる場合に実現可能な方法である．本論文では，このような条件を満たすドメインである初等力学を対象として，この単純化方略を用いて問題解決失敗の自己克服を支援する演習システムをタブレットPC 上で開発し，高等専門学校の正規の授業で利用した．その結果として，本来は難しいはずの自己克服活動が多く観測されたことから，本システムの有用性が示唆されたと判断している