[論文レビュー] Easy Java Simulation, an innovative tool for teacher as designers of gravity-physics computer models

Loo Kang Wee, Giam Hwee Goh+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 13, 2014

Educational Games and Gamification参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、シンガポール学習指導要領に整合する、本物の天文学的データを用いた Inquiry 基盤の重力物理学コンピュータモデルを教師が設計できるカスタマイズ可能な作成ツールキットとしての Easy Java Simulation (EJS) を提示する。このアプローチは、科学的探究を模擬することで、証拠に基づく、生徒中心の学びを支援し、関与度と概念的理解を高める。パイロット結果では、生徒がインタラクティブなモデリングを通じて科学者と同様に物理学を体験できるようになった。

ABSTRACT

This paper is on customization of computer models using the Easy Java Simulation authoring toolkit for the Singapore syllabus, based on real astronomical data, supported with literature reviewed researched pedagogical features. These 4 new computer models serves to support the enactment of scientific work that are inquiry centric and evidence based that are more likely to promote enjoyment and inspire imagination having experienced gravity-physics than traditional pen and paper problem solving. Pilot research suggests students enactment of investigative learning like scientist is now possible, where gravity-physics comes alive.

研究の動機と目的

• 教師がアクセスしやすい作成ツールキットを用いて、重力物理学のコンピュータモデルを設計できるようにすること。
• カスタマイズ可能なシミュレーションを通じて、重力物理学教育における Inquiry を中心とした証拠に基づく学びを支援すること。
• 本物の天文学的データを用いて、重力物理学のコンピュータモデルをシンガポールの科学学習指導要領に一致させること。
• 本物の科学的実践を模擬することで、生徒の関与度と概念的理解を高めること。
• シミュレーションを通じて生徒が科学的調査の体験を可能とする、研究的学習の実現可能性を調査すること。

提案手法

• Easy Java Simulation (EJS) 作成ツールキットを用いて、重力物理学現象のインタラクティブなコンピュータモデルを開発すること。
• 科学的正確性と真正性を確保するため、本物の天文学的データを統合すること。
• 中学校教育レベルの物理学教育を対象に、重力と惑星運動に焦点を当てた新しいインタラクティブモデルを4つ設計すること。
• 生徒が変数を操作し、結果を観察できるように、 Inquiry 基盤の学びを支援する構造をモデルに組み込むこと。
• 効果的な科学教育と学びに関する文献を精査し、それらに基づいた教育的機能を統合すること。
• 教師がモデルをカスタマイズし、授業で活用できるように、教室内での指導支援を可能にすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 教師は、シンガポール学習指導要領に適合するように、Easy Java Simulation ツールキットを効果的に用いて重力物理学のシミュレーションを設計できるか？
• RQ2 EJS を用いたシミュレーションは、どの程度重力物理学教育における Inquiry を中心とした証拠に基づく学びを支援するか？
• RQ3 シミュレーションに本物の天文学的データを用いることで、生徒の関与度と概念的理解にどのような影響を与えるか？
• RQ4 生徒はこれらのシミュレーションを通じて、実際の科学者が行うような科学的探究を体験できるか？
• RQ5 教師が能動的なモデル作成者としてシミュレーションを設計・実施することで、どのような教育的利点が生じるか？

主な発見

• 教師は、Easy Java Simulation ツールキットを用いて、重力物理学のコンピュータモデルを効果的に設計・カスタマイズできた。
• シミュレーションは、本物の科学的実践を模倣するような調査的学びに生徒を関与させた。
• 本物の天文学的データの使用により、教室環境におけるシミュレーションの真正性と信頼性が向上した。
• パイロット研究では、生徒が重力物理学を動的で息づいたものとして体験し、やる気と想像力が高まった。
• このアプローチは、従来の筆記中心の問題解決から、没入型で Inquiry を中心とした学びの体験に変容させる可能性を示した。
• インタラクティブなモデリングを通じて学ぶ場合、従来の方法よりも生徒がより楽しんでおり、概念的理解が深まっていると報告された。