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教育ICT

【第63回】ICTキャンパス 新潟大学「中学・技術科教員の養成 3次元CADでものづくり」

2019年5月17日
連載

中学校技術科教員の養成

学生が授業で設計・製作したミニチュアバイス

学生が授業で設計・製作したミニチュアバイス

新潟大学教育学部は、技術科教育専修の学生を対象に、金属加工実習の講義においてICTを活用したものづくり教育を行っている。

同学の平尾篤利准教授は、ICTを活用した背景について「中学校の技術は、学習指導要領が改訂されるたびに、授業時数が削減されています。その一方で、1989年の改訂により、情報基礎が新設されました。情報分野は、他の分野に比べて指導内容の歴史が浅く、指導する教員側も専門の知識を有しているとは言い難い面があります。そこで、授業時数が少ない中でも活用できる授業として、ものづくり教育にICT活用を試みました」と話す。

ICTを活用した授業は、2年生後期の実習授業(90分×2コマ×15回)で実施している。

ミニチュアバイスを設計・製作

具体的には、3次元CADソフトを用いたミニチュアバイス(加工物の保持・固定に使う工具)の設計および製作だ。

ミニチュアバイスを教材として選んだのは、いくつもの要素技術があり、自作することで設計、加工、組み立てなどについて幅広く学習できるからだ。

まずはデバイスの構造を理解するため、学生2~3人を1組とし、市販のミニチュアバイスを分解し、各部品の寸法を測定する。その後、3次元CADソフト「SolidWorks」を用いて、分解したミニチュアバイスの3次元の図面を起こす。

こうした基本的な学習の後、学生はオリジナルのミニチュアバイスを設計。作成した図面をもとに、ミニチュアバイスを実際に製作する。

無垢材から作り上げるため、材料の切断、穴加工、ねじ切りなど様々な加工法を用いる必要がある。学生は試行錯誤を重ねながら完成させていくことを通して、ものづくり全体を把握するため、大きな学習効果が認められるという。

この授業に関連して、学生は2年生前期と後期において、加工法に関する基本的な内容を学習。さらに2年生前期「情報基礎および実習」の授業では、C言語を使ったプログラミングに関する内容を学んでいる。

こうした授業を行った背景には、現在の中学校技術においては、市販キットを用いた「組み立て」に留まっているという現状もあるという。キットを用いた授業は、成功体験を得ることはできても、大きな失敗を経験できず、課題を設定して解決する力を養うのは難しいという考えだ。

CADに加えてCAMの活用を視野に

平尾准教授はICT活用の利点について「技術科教育専修の学生は、卒業研究など様々な場面でPCの活用が必須です。1・2年次のうちからICTを活用し、ICT・情報分野への理解を深めることは、3・4年次における学びの導入につながると考えてます」と語る。

今後は、設備面での課題をクリアしながら、CADで作成したデータをCAM(コンピュータ支援による製造・生産)によって、加工機(工作機械)へ転送する授業を実施したい考えだ。

「最近の工作機械は、ICTによって生産管理されています。ICTを活用することで、視覚的にもどのように管理されているかが把握でき、より授業効果が上がるものと考えています」と語った。
(蓬田修一)

教育家庭新聞 教育マルチメディア号 2019年5月13日号掲載

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