工学でのグラフ電卓の活用

in [数ナビの部屋]

数式処理のできるグラフ電卓とセンサーを活用した工学教育の実践例をまとめました。

グラフ電卓+センサーで工学ロードを駆け抜けよう!

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■工学教育でのグラフ電卓の活用事例

[御案内] ここでは、数式処理電卓TI-89/TI-92Plusを利用した 工学教育でのグラフ電卓の活用意義や利用法などについて、 有益と思われる利用例を著者の了解を得て登録しました。 著者名の無いのは、「工学教育」などに発表した私の発表です。 応数や応物 (PDF: 205KB) などでも利用できます。 実データの収集(PDF:173KB)や マイコンとの接続 も可能です。
 なお、センサーと接続は、TI-Nspireではもっと手際よく行うことができます。

日本工学教育協会の著作権規定により、 「工学教育」掲載論文の著作権は日本工学教育協会にあります。 この 協会の許可なく第三者への再利用・再配布は固く禁じます!
■ 平成27年度
工学実験におけるプラットホームとしてのグラフ電卓の活用と近赤外分光器の開発(共著)
工学実験で使用される多くの汎用センサーはその信号を電圧変動で伝えているので、 グラフ電卓の電圧センサーでも読み取ることが可能であり、 グラフ電卓はセンサーを多用する工学実験のプラットホームとして利用可能と思われる。その教育効果を考察するとともに、 近赤外分光器の開発で実際に利用可能であることを示した。
--工学教育、64巻1号、9-13頁、平成28年1月--

■ 平成25年度
化学工学系の専門科目で必要とされる数学の内容について(共著)
物質化学工学科の反応工学などの専門科目では、 かなり深い内容の数学が必要とされている。 授業で実際に使われている数学の内容を紹介すると同時に、 化学工学系で必要とされる数学の教授の仕方等について考察した。
--日本数学教育学会高専・大学部会論文誌、第20巻、第1号、107-118頁、平成25年12月--

ハンドヘルドテクノロジーとセンサーを活用した高専における化学工学実験(共著)
物質化学工学科では、TI-89Titanium とセンサー(塩素イオンセンサー、熱センサー、角度センサー、光センサー)を活用した学生実験を行った。その実験概要と学生の反応、ならびに、このような機器を活用した工学実験の意義や可能性について考察した。
--工学教育、61巻4号、43-48頁、平成25年7月--

■ 平成24年度
グラフ電卓とセンサーを利用した高専における工学実験
物質化学工学科の学生実験で、グラフ電卓とセンサーを活用した実験が 行われた。その概要と学生の反応などを紹介した。
--第13回グラフ電卓研究会(福井高専),平成24年7月--

■ 平成23年度
第2回 CBL利用のデータ収集研究会
この研究会は、科研費(課題番号:22500830)の補助を受けて行われ、 数ナビとデータ収集器(CBL2)により実データを収集することで 工学教育における新たな実験のスタイルを模索しようとするものです。 今年度は、実際に本校の物質化学工学科の学生実験で取り入れられたので、 年度末に授業実践報告会を開催しました。 基調講演は、 北海道教育大学函館校で物理教育にCBLを利用されている松木貴司先生に お願いしました。 限られた参加者の中での研究会でしたが、 工学教育、英語教育、そして数学教育での利用例が発表され、 内容の濃い発表会だったと思います。
--平成24年3月8日(一関高専)--

■ 平成22年度
CBLを利用したデータ収集研究会
この研究会は、科研費(課題番号:22500830)の補助を受けて行われ、 数ナビとデータ収集器(CBL2)により実データを収集することで 工学教育における新たな実験のスタイルを模索しようとするものです。 すでに多くの実践例を積み上げている福井高専より長水壽寛先生と宮田一郎先生を 招いて本校の学生を対象に実験を指導してもらいました。 夏休み中にも関わらず、 16名の学生(2〜4年生)が自主的に参加してくれました。
--平成22年9月14日(一関高専)--

S-A創造性検査による実技系専門科目と創造性との関連性に関する考察
学生の創造性を「S-A創造性検査」という市販の検査で測定して、 その点数(偏差値)と高専における実技系専門科目の成績との関連性について検討した。
--平成22年度全国高専教育フォーラム・教育教員研究集会(長岡技術科学大学),平成22年9月--

数式処理電卓を最大限活かした工学教育の可能性
数式処理電卓を工学教育で活用した場合に期待される効果について検討した。 数学上の思考のツールとしてばかりではなく、実データの収集、英語学習、 プログラミング学習など多様な利用法がある。 それらの機能を「何時でも何処でも」思い立ったときにすぐに使用できる ことの利点について検討した。
--工学教育,58巻2号,2-7頁,平成22年3月--

■ 平成21年度
数式処理機能のリメディアル教育での利用
多くの大学では、 大学入学時の新入生に対してリメディアル教育を行っているが、 数式処理電卓はそのリメディアル教育で大きな効果が期待できることを 具体な利用例をもとに紹介した。
--T3Japan第13回年会(京都大会),平成21年8月--

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■ 平成15年度
Technologyでおもちゃを動かす!?
川谷亮治(福井大学)、高田直人(長野県駒ケ根工業高校)
TI-92Plusとマイコン(H8,PIC)とを接続して、 その応用例として、おもちゃ(BigCharG、デジQ)の制御例が紹介されています。 身近なマイコンとの接続が可能となったことで、 その応用範囲は格段に広がったと思います。
--T3Japan 第7回年会(大阪大会),清風高校,平成15年8月--

グラフ電卓TI-92Plusを利用した制御系解析設計援用システムの開発
川谷亮治(福井大学工学部)
TI-92Plusを利用して作成された、 小規模な制御系の解析・設計で利用可能なライブラリが紹介されています。 想定しているのは、線形状態空間モデルが、dx/dt=Ax+Bu, y=Cx+Du、 もしくは伝達関数がP(s)=D+C(sI-A)^(-1)Bです。 システム行列の作成・分解、システム行列変換、システム結合など、 多数のライブラリが作成されています。 なお、このライブラリーの操作マニュアルが公開されています。 どのようなことが可能か、大体のことが分かるでしょう。 --日本機械学会北陸信越支部講演会,福井大学,平成15年3月--

■ 平成14年度
数学教育・工学教育における数式処理電卓の活用
機械工学の精密工学会東北支部講演会が一関高専で行われ、 そのときの特別講演を依頼されました(約50分)。 表題は、その講演のパワーポイントのファイル(PDF)です。 「1.数式処理電卓の機能」「2.実際の画面例」 「3.数学教育での利用」「4.利用した学生の感想」 「5.応数・応物での利用」「6.データ収集器CBL」 「7.実データの収集と解析」「8.工学教育における意義」 の順で講演しました。 この講演の音声ファイルをMP3形式に変換したのが以下のファイルです。


一つにまとめるとファイルサイズが大きくなりすぎるので、 4つのファイルに分割しました。 一つあたりのファイルは、時間で13分前後、 ファイルサイズは3.5MB前後です。 「音声1〜8」は1つにまとめたものです(14MB)。 パワーポイントのファイルは、 自動プレゼンテーションに設定してあるので、 音声とスライドショーを同時起動すれば、 そのときの講演がほぼ再現されます。 ただし、発表時にちょっと失敗して機器調整のために沈黙した部分はカット しました。また、数ナビを実際に操作しながら説明した箇所は、 パワーポイントのページとして新に追加しました。 下記は、音声ファイルを一つにまとめたものです。
--平成14年度精密工学会東北支部講演会(特別講演), 一関高専,平成14年12月--

数学的思考力を高める数式処理電卓の活用
数式処理電卓の機能の紹介とともに、 数学教育や工学教育における利用例を紹介した。 そして、高専において、 数学と工学の両面で活用した場合の教育上の意義について考察した。
--平成14年度国専協主催東北地区高等専門学校教官研究集会, 秋田高専,平成14年11月--

数式処理電卓の工学における利用例--実データの収集と解析--
数式処理電卓の工学における利用例として、 熱センサーで収集したデータに対していろいろな解析を行い、 ニュートンの冷却の法則(微分方程式)について考察した。
--(社)日本工学教育協会年次大会、工学・工業教育講演会,工学院大 学,平成14年7月--

■ 平成13年度
数式処理電卓の応数・応物における利用例案と予想される教育効果
数式処理電卓を応数と応物で利用する場合の想定例を紹介し、 この電卓を工学教育で積極活用した場合に予想される教育効果について論じた。
--工学教育,第50巻第1号,22--27頁,平成14年1月--

数式処理電卓の応数・応物における利用例
数式処理電卓の工学における利用例として、応数・応物での 利用例を紹介した。 当日配布した資料は こちら (PDF: 205KB)です。 この資料の中では、 フーリエ変換、ラプラス変換、ベクトル解析、複素関数論、 微分方程式、統計での利用例を、 応用物理からは、 放物運動、単振動などの利用例を取り上げています。
--(社)日本工学教育協会年次大会、 工学・工業教育講演会,東北大学,平成13年7月--

■ 平成12年度
数式処理電卓は工学教育に何をもたらすか?
数式処理電卓の機能の概要を述べるとともに、 工学教育で活用する場合の意義や教育効果について考察した。 そして、世界における利用状況を考えると、 この電卓の利用法に関する研究が急務であることを訴えた。
--工学教育,第48巻第4号,9--15頁,平成12年7月--

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