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情報に関す
る
技術におけるデ
ジ
タル/アナログ学習用教材の開発と
授業実践の検討
教科・領域教育専攻 生活 ・健康系コース(技術 ・工業・情報) 堀 田 和 正 {はじめに} アナログとデジタルについ て聞いたことがある中学生は多数を占めて いるが，正しく理解しているとは言い難い. 更に，中学校技術の学習指導要領 iD 情 報に関する技術Jにおいても計測・制御シ ステムのアナログデ、ジタル信号について指 導するように挙げられている.しかしなが ら、中学校技術教育における教科書(1)(2) や教材カタログ等に自を通してみても該当 するページや教材例が乏しい.このような 背景をもとに，新しいアナログデジタノレ教 育の可能性のーっとしてアナログ信号とデ ジタル信号の違いを学習することのできる 教材開発を行った. [教材装置の概要1
図1 教材装置の全体図 円筒形のアクリノレパイプの中に薄い円盤状 の発泡スチロールを入れ，下から空気ポンプ で圧力を送り発泡スチロールを上下動させ る.アクリノレ容器の後ろには等間隔で分割さ れた目盛りのある木枠を設置した(図1). アグリルパイプ上部には位置センサを取り 指導教員 宮本賢治 付けており，発泡スチロールの上下動を位 置センサが感知し，出力された電圧に合わ せて目盛に対応する LEDがそれぞれ点灯 する.このLEDの点灯がデジタルの離散的 な動きを表し，アクリノレパイプ内での発泡 スチローノレの上下動はアナログの連続的な 動きを表す.アナログの連続的な動きとデ ジタノレの離散的な動きの聞に生じる値の誤 差を量子化誤差と呼ぶ(図2). 目盛りの仕 切りのi幅を変更することによってアナログ の動きに対するデジタルの量子化誤差を増 減させることが可能である. 量子化鎮差〈 図2 量子化誤差 図3 教材装置の動作中の様子 デジl'ル表示 アナログ表示 図3は教材装置が正常に動作するかを実 験している様子である.同図(左)では発 泡スチロール上部が木枠の目盛りを超えて いないため次の区間のLEDは点灯してい ない。同図(右)では発泡スチロール上部 が木枠目盛りの離を超えた瞬間に対応する LEDが点灯している.連続的なアナログ動 作と離散的なデジタノレ動作がきちんと対応－ 414 － して動作することを確認できた. {教材装置を利用した授業案の検討] 開 発した教材装置を実際に学中校で利用する ため，具体的な授業実践例を作成した.今 回は分野 fD 情報に関する技術」におい て導入部分として 1時間の指導案を作成し た.内容の展開として 1時間目はアナログ とデジタノレの基本的な概念について学習し， それぞれの違いを整理する.2， 3時間目を まとめとし，コンビュータには変換された デジタノレ信号が利用されているアナログ/ デジタノレ信号の変換の基本的な仕組みにつ いて知る.デジタノレの数値をアナログに近 付けるためにはどのようにすればいいか考 え，デジタノレ化された情報を適切に生活に 活用できるような力を育成する. 【教材装置から得られる学習効果] 図4 教材装置に関わる講習 図5 教材装置の実習 実際に中学校において教材装置を活用し ながら授業を行うためには，事前に教材装 置から目的とする学習効果が得られるかど うか，そして傾向や課題点等を分析する必 要がある.そこで鳴門教育大学附属中学校 技術部に在籍している生徒を対象として教 材装置の講習を行い，中学生に教材装置を 使用させ，事後アンケート調査を行うこと で教材装置から得られる学習効果のデータ を収集した.実際に講習を行い分析したデ ータによって教材装置から生徒の興味・関 心を引きだし，基礎知識を高める学習効果 があることを確認できた.また，一般の中 学校の生徒を対象とした講習を行うこと， アンケートの見直しなどが今回の講習を通 して今後の課題点として浮かび上がった. 【まとめ] 円筒形のアクリルパイプと空 気ポンプによって上下する発泡スチロール の動きと LEDを用いたデジタル/アナログ 教材装置を試作し，正常に動作することを 確認した.また，教材装置を用いた授業実 践例の検討を行い，開発した教材装置を実 際に中学校で利用するため具体的な学習指 導案を作成した.そして教材装置の学習効 果として対象者のアナログとデジタノレに関 する興味・関心を引きだし，基礎知識を高 めることが確認できた.今後の計画として 教材装置の回路の改良，不具合点の習性を 検討していきたい。また，一般の中学校の 生徒を対象とした教材装置の講習を行うこ とで教材装置から得られる学習効果につい てより深く追求していく必要がある. (1)新編新しい技術・家庭技術分野加藤 幸 一 東 京 書 籍 (2)技 術 ・ 家 庭 技 術 分 野 間 田 泰 弘 開 隆 堂
