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日本語教育におけるピア・ラーニングの授業デザインと教師研修プログラムの開発

ピア・ラーニングという動態的な授業を実施できる教員養成はどのように可能かを模索し、その具体的な方向性を探った。1リソースとその事例を収集し、2授業分析をした。また、3協働実践研究会(http://kyodo-jissen-kenkyukai.com/)を開催した。2013年11月23日第6回研究会では、アジア各国(中国、韓国、台湾、モンゴル、インドネシア、タイ)から実践者を招聘し議論した。4国内外において先述のリソースを利用して、研修を実施した。一方、5より広く研修をすることとは逆に、10名の固定メンバーで「実践持ち寄り勉強会」を立ち上げ、データを持ち寄り学び合う学習コミュニティを設定した。◎教材について:平成24年度は、前年度に引き続き、メンバー各自の実践の中からピア・ラーニングの教材提供を行い、それをまとめる段階に入ってきた。当初考えていたような「リソース集」だけでは、海外では十分使いきれない実態もわかったので、「使用した素材+実践の概要+考察」の形で具体的にどのような工夫をしたのかも提示することとした。漫画、新聞の投書記事、評論文などいろいろなジャンルのものを分担して執筆し、現在、出版という形で社会的に発信できることを準備している。同時に、このプロセスで、実践から立ち上がる理論についても検討を進めている。◎研究会の開催について:本科研の代表者および分担者が立ち上げた「協働実践研究会」(http://www2.kaiyodai.ac.jp/orikeda/index2.html )を本年も開催した(2012年10月20日、2013年3月23日)。本研究会は、ピア・ラーニングを実践、研究する者たちの交流および学びの場づくりとして機能した。◎教師研修:教師研修プログラムについては、大きく2つの方向性で進んでいる。ひとつは、海外および国内でのピア・ラーニングの教師研修のワークショップの実施である。海外では、池田・岩田が青島(中国)、メキシコシティ(メキシコ)、池田がウランバートル(モンゴル)、舘岡がバンコク(タイ)で研修を行い、国内では、池田が熊本、舘岡が福岡、愛媛で研修を行った。教師研修のもうひとつの方向は、クローズドメンバーで自らのピア・ラーニングの実践を持ち寄りデータに基づいて検討しあう勉強会である。その実施について準備を進めている。◎研究の発信:日本語教育世界大会@名古屋で舘岡が「教師の成長を支えるもの」として、また、池田が「ビジネス日本語の新たな学習デザイン」として、パネルを企画、発表した。その他の発信については、業績欄を参照のこと。◎教材について:平成25年度はまとめる段階に入った。出版社の内部事情により計画中の出版は平成26年に持ち越されたが、関連プロジェクトとして、池田がビジネスに特化した協働学習のテキストとして、2013年7月に『ビジネス・コミュニケーションのためのケース学習職場のダイバーシティで学びあう』教材編(ココ出版)を出版した。◎研究会の開催について:代表者および分担者が立ち上げた「協働実践研究会」(http://kyodo-jissen-kenkyukai.com/ )において、2013年11月23日に第6回研究会を開催した。通常の研究会とは異なり、「協働学習実践研究シンポジウム」として、アジア各国(国、韓国、台湾、モンゴル、インドネシア、タイ)からピア・ラーニング実践者を招聘し議論した。◎教師研修と研修の発信:海外では、舘岡がバンコク、トラン、チェンマイ(いずれもタイ)およびデンマークで、池田がフランス、ウズベキスタン、中国、韓国で、岩田・池田がオーストラリアで、舘岡・池田が中国で研修を行った。国内では、舘岡が中学校の国語科教師を対象に、ワークショップを行った。◎もちより勉強会:クローズドメンバーで自らのピア・ラーニングの実践を持ち寄りデータに基づいて検討しあう勉強会として、24年度に引き続き「協働実践プロジェクト」を行った。2ヶ月に1回程度、集まり、ピア・ラーニングについて議論した。発信については、舘岡が、オーストラリアのJLTAV Statewide Conferenceにて講演とワークショップを実施した。また、舘岡が2013年11月30日に「日本語教育学会第9回研究集会(四国・中国地方)」@愛媛大学で発表した。また、池田が2014年2月23日にシンポジウム「評価をもって街に出よう」(於:政策研究大学院大学)において発表した。平成23年度は、予定通りメンバー各自の実践の中からピア・ラーニングの教材提供を行った。それと同時に、平成24年度に行う予定であった理論の導出の試み、および25年度に行う予定であった教師養成プログラムも先取りして同時に実施している。特に教師研修の実施は、海外各地からのピア・ラーニングができる教師の養成のための研修の要請による。教材提供については、現在、各自が整備中であり、またメンバー内での共有を進めている。

教材は、すでに実施した教師研修の場でも実際に共有リソースとして用いた。平成23年度は、韓国(ソウル)、マレーシア(クアラルンプール)、シンガポール、モンゴル(ウランバートル)にてピア・ラーニングの教師研修を行った。研修参加者、とくに非母語話者日本語教師の反響をもとに、教材の提示の仕方など教材の見直しも行っている。海外では日本語学習のためのリソースが十分でない場合が多く、ピア・ラーニングを実践するためにもリソース提供の面からの支援が欠かせないと感じたからである。また、日本のリソースを日本の教室環境と同様に使っても効果的でないことが多いことも明らかになった。たとえば、漫画ひとつとっても、日本の社会文脈とは異なった場面で学習者たちが読んだ場合、多様な解釈が生まれるのである。これらの知見を生かして、ピア・ラーニングの教材集を作成したいと考えている。また、ピア・ラーニングの実践研究を進める教師たちのネットワーク化も推進中である。具体的には、協働実践研究会の活動を通じて、たがいの研究を開示、検討している。平成24年度には、中国(天津)で開催された日本語教育世界大会において、池田・岩田ほかが「東アジアの日本語教育協働学習の実践研究のためのネットワーク構築」というタイトルで、舘岡・近藤・金が「協働型授業を実施するための教員養成/教師研修のあり方を考える」というタイトルで発表した。現在まで、ピア・ラーニングの教師研修のための教材作成は順調に進んでいる。公開を前提に教材ばかりでなく、その利用の仕方も含め、複数のデザイン案を示す方向で原稿作成を進めている。前年度は授業の記述が十分できなかったが、今年度は、教材の提示と授業の記述を同時に行うことによって、実現できるようになった。ピア・ラーニングの教師研修については、海外および国内で実施しており、これもおおむね順調に進んでいる。海外での要望も多いため、次年度も引き続き、研修を進める予定である。現在まで、ピア・ラーニングの実践およびその教材の収集は順調に行われている。また、教師研修についても、先取りして実践している。日本国内ばかりでなく海外においても、非母語話者日本語教師を含め、日本語教師を対象にピア・ラーニングのできる教師の養成を行っている。平成23年度の研究はおおむね順調に進んでいる。ただし、実際におこなったピア・ラーニングの実践の共有について、教材は共有が進んでいるが、授業の記述については、各自にとどまりメンバー間での共有は十分とはいえない。現在、進行中の教材および授業記録の集約を進める。出版の形での公開をめざしており、現在、出版社と相談中である。また、教師研修も引き続き実施する。今までは要望のあるところで研修を行ってきたが、今後は、研修先に対して、研修後のフォローもしていけるといいのではないかと考えている。具体的には、各地域で協働実践研究会の支部を立ち上げてもらい、それらをネットワーキングすることで、教師たちが自律的に学び合える場をつくっていきたい。
DNAナノ構造体を鋳型として用いる微粒子表面の超精密修飾技術

DNAナノ構造体を鋳型として用いることで、一つのナノ粒子表面に、(1)多種類のDNA分子を、(2)任意の数と相対的位置関係で、(3)効率良く修飾する技術の開発に成功した。実際、金ナノ粒子表面に、2つの異なるオリゴDNA分子を1本づつ、一定間隔離して固定することが可能であることを実証した。この技術に関する論文発表(J.Am.Chem.Soc 2009)、学会発表(日本化学会第89春季年会)、特許出願を終えた。本研究の目的は、微粒子表面に、多種類のDNA分子を、任意の数と相対的位置関係で、効率良く修飾する技術の開発にある。微粒子表面上にDNAを精密に修飾することができれば、DNA相補鎖間でのハイブリダイゼーションを利用して、微粒子の自己集合を完全に制御することができるようになると期待される。この技術は、原理的には様々な微粒子に適用できる汎用性の高い修飾技術であるため、将来フォトニッククリスタルや量子ドットデバイスの製造に利用できる可能性がある。具体的には、DNAナノ構造体を鋳型として利用する微粒子表面へのDNA固定化技術の開発に取り組んでいる。本年度は、一つの金ナノ粒子表面に、2つの異なるDNA分子を選択的に固定する技術の開発に取り組んだ。作成されたDNA修飾金ナノ粒子を、アガロースゲル電気泳動を用いて分析することで、金ナノ粒子表面に、2つの異なるDNAが選択的に固定されていることが確かめられた。また、作成されたDNA修飾金ナノ粒子を核として、金ナノ粒子を自己集合させることで、金ナノ粒子三量体を選択的に調整できることを確認した。さらに、透過電子顕微鏡を用いて、三量体の観察を行ったところ、核となる金ナノ粒子上にハイブリダイズした二つの金ナノ粒子間の距離が、用いたDNAナノ構造体のサイズを反映していることが確認できた。この事から、本技術を用いれば、一つの微粒子上に固定されるDNAの数や組み合わせを制御できるだけでなく、固定されたDNA間の相対的位置関係も制御できることが明らかとなった。微粒子表面上にDNAを精密に修飾することができれば、DNA相補鎖間でのハイプリダイゼーションを利用して、微粒子の自己集合を完全に制御することができるようになると期待される。本年度は、昨年度開発に成功した、一つの金ナノ粒子表面に、2つの異なるDNA分子を選択的に固定する技術を論文発表、学会発表するため、より詳細なデータを収集した。特に、一つの金ナノ粒子表面に固定されたDNAの数を、長いDNAとのハイプリダイセーション無しで分析するための電気泳動条件を明らかにした。これによって、長いDNAとのバイプリダイゼーション無しで、一つの金ナノ粒子に2つのDNA分子選択的に固定できていることの直接的な証拠を得た。また、本手法が30nm金ナノ粒子だけでなく、5nm金ナノ粒子にも適用できることを実証した。これらの結果と昨年度得た透過電子顕微鏡データを元に論文投稿(2009/02/13)した。また、2009/03/28に日本化学会第89春季会で本技術について学会発表する予定である。
変異型mtDNA蓄積がパーキンソン病の分子病態に与える影響についての研究

本研究では、疾患に関わらず老化によって脳内で蓄積する欠失変異型ミトコンドリアDNA(mtDNA)に注目し、ミトコンドリア機能障害がパーキンソン病の発症・進行に与える影響を明らかにすることを目的とした。本年度は、欠失変異型mtDNAを脳と筋で過剰に蓄積する変異Polgヘテロマウスと、家族性パーキンソン病原因遺伝子でありautophagyによる不良ミトコンドリアの選択的分解(mitophagy)を担うPINK1遺伝子変異マウスを掛け合わせた二重変異マウスを作製し、不良ミトコンドリア産生の促進と、その除去が障害されることが予想されるマウスを作製した。この二重変異マウスについてHang Wireテストを用いてパーキンソン病様の表現型について検討したところ、老齢マウスにおいて運動機能低下を示唆する傾向が見られたが統計学的に有意な差は見られず、より週齢の進んだマウスで、十分な個体数を用いた検証が必要と考えられた。また、マウス神経芽細胞株Neuro2aにおいても欠失変異型mtDNAの蓄積を誘導するために、CRISPR/Cas9システムを用いて、パーキンソニズム併発ミトコンドリア病である常染色体優性遺伝CPEOの病的変異を導入した変異PolgヘテロNeuro2aを作製した。一方で、野生型Neuro2a細胞において、ミトコンドリアイオノフォアであるFCCP処理によるミトコンドリア膜電位消失に起因するmitophagyを誘導し、化学架橋剤DSP処理にて固定した細胞から、遠心分離法によって得た粗ミトコンドリア画分に対し、抗Parkin抗体を用いた免疫沈降法によって、Parkin局在(mitophagy対象)ミトコンドリアを濃縮する手法を確立した。これらの濃縮画分からmtDNAを検出することに成功しており、今後は本手法によって変異PolgヘテロNeuro2aや変異Polgヘテロマウスを用いることで、mitophagyの対象となる不良ミトコンドリアやそれらが持つmtDNAの特徴を同定することが可能であると考えられる。
原子配列の秩序性変化に着目した材料の高温初期損傷評価システムの開発

本研究においては,地球温暖化防止対策に資する次世代エネルギー機器の高効率化に不可欠な,機器動作環境の過酷化(高温高負荷化)に起因して生じる構造材料の強化微細組織のナノスケールでの崩壊過程の可視化技術と,高温強度劣化過程の測定技術の開発を目的とした.特に原子配列の秩序性の変化に伴う材料強度の劣化という視点に基づき,ひずみ誘起異方的増速拡散現象に基づく,原子空孔や不純物原子などの点欠陥や転位の運動に代表される線欠陥の発生・増殖による原子配列の秩序性の変化を定量的に可視化するとともに,その原子配列の秩序性の変化と材料強度物性の相関性を解明するナノスケールでの材料強度測定技術の確立を目指した.本年度は複数の元素濃度分布を同時に可視化する観察系の実現を目標に,実験設備の設計と観察用資料の準備に着手した.研究開始後に本実験システム拡張し材料劣化損傷評価学術基盤の創成を提案していた基盤研究(S)が採択されたことから,研究開始内容はそのまま基盤研究(S)で継続展開していく.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。東北大学オープンキャンパス2016でオープン講義を実施
建設分野への廃棄物有効利用システム構築の試み

本研究では、近年の廃棄物による地盤環境災害の深刻な状況を踏まえ、建設分野への廃棄物利用を促進するための考え方を示すため研究を行い、以下に示す成果を得た。1.残土の利用による環境影響とその制御建設業から排出される残土の量は膨大であり、その有効利用を促進するためには不良土の改良が求められるが、本研究ではセメント改良土からのアルカリ溶出特性とその制御方法に関して検討を行った。本研究ではまず、カラム試験およびモデル試験により安定処理土からのアルカリ溶出特性を検討し、周辺土への影響とその緩衝機能を評価した。さらに、植生土壌の文献調査ならびに安定処理土を盛土構造物へ適用した場合のアルカリ溶出制御に関する評価を行い、設計のための考え方を示し、残土利用システムへの導入を提案した。2.廃棄物による環境創造の提案研究代表者がこれまでに提案してきた砕石粉の袋詰め固化工法(砕石粉と固化材とを不織布製袋に詰めて袋ごと水没させ、固化させる工法)の海底地盤上への潜堤構築の適用性について、地盤および構造物の安定性を議論することにより評価するとともに、現場実験を実施し海洋環境での適用性を環境影響面、機能面の双方から明らかにした。
各種難燃剤を添加したエポキシ樹脂の液体酸素環境下における衝撃着火特性

本研究は,炭素繊維強化プラスチック(CFRP)製の液体酸素容器を開発することを目的として計画されたものである.液体酸素容器の構造材料にCFRPを適用することができれば,容器の軽量化によって運搬効率が向上し,輸送コスト削減に寄与できる.本研究テーマでは,CFRPの母材として汎用されているエポキシ樹脂に照準を絞り,その液体酸素環境下における衝撃着火特性(液体酸素適合性)をABMA型衝撃試験装置を用いて調査した.過去の実験結果から,ビスフェノールA型エポキシ樹脂は着火する可能性が高いこと,難燃性の高い樹脂材料は着火しにくい傾向にあることを明らかにしている.よって,各種難燃剤を添加することにより,難燃性を向上させたエポキシ樹脂を作製し,その液体酸素適合性を調査した.また,高耐熱型のTgレスエポキシ樹脂,ビスフェノールF型エポキシ樹脂についてもあわせて評価した,得られた知見の概要を以下に記す.1.臭素系,リン含有モノマー系,赤リン系のいずれの難燃剤を添加したエポキシ樹脂も,着火反応を完全に抑止することはできなかった.臭素系と赤リン系の難燃剤では,むしろ難燃剤を添加していないエポキシ樹脂よりも着火反応性が高かった.難燃剤は,大気中で材料に着火した場合,その延焼を抑える働きがあると考えられるが,液体酸素環境下での衝撃着火性に関しては,もっと別の要因が関与しているものと推察される.2.硬化触媒にカルボン酸カリウムを用いることにより,高温下での剛性低下を改善したTgレスエポキシ樹脂は,錘の1st Impactでの着火は見られなかった(ただし,錘がバウンドした後の2nd Impactにおいて30%の確率で着火).すなわち,エポキシ樹脂の高耐熱化により,着火反応性をある程度軽減できるものと考えられる.3.ビスフェノールF型エポキシ樹脂の着火反応性はビスフェノールA型エポキシ樹脂と大差がなかった.本研究は,炭素繊維強化プラスチック(CFRP)製の液体酸素容器を開発することを目的として計画されたものである.液体酸素容器の構造材料にCFRPを適用することができれば,容器の軽量化によって運搬効率が向上し,輸送コスト削減に寄与できる.本研究テーマでは,CFRPの母材として汎用されているエポキシ樹脂に照準を絞り,その液体酸素環境下における衝撃着火特性(液体酸素適合性)をABMA型衝撃試験装置を用いて調査した.過去の実験結果から,ビスフェノールA型エポキシ樹脂は着火する可能性が高いこと,難燃性の高い樹脂材料は着火しにくい傾向にあることを明らかにしている.よって,各種難燃剤を添加することにより,難燃性を向上させたエポキシ樹脂を作製し,その液体酸素適合性を調査した.また,高耐熱型のTgレスエポキシ樹脂,ビスフェノールF型エポキシ樹脂についてもあわせて評価した,得られた知見の概要を以下に記す.1.臭素系,リン含有モノマー系,赤リン系のいずれの難燃剤を添加したエポキシ樹脂も,着火反応を完全に抑止することはできなかった.臭素系と赤リン系の難燃剤では,むしろ難燃剤を添加していないエポキシ樹脂よりも着火反応性が高かった.難燃剤は,大気中で材料に着火した場合,その延焼を抑える働きがあると考えられるが,液体酸素環境下での衝撃着火性に関しては,もっと別の要因が関与しているものと推察される.2.硬化触媒にカルボン酸カリウムを用いることにより,高温下での剛性低下を改善したTgレスエポキシ樹脂は,錘の1st Impactでの着火は見られなかった(ただし,錘がバウンドした後の2nd Impactにおいて30%の確率で着火).すなわち,エポキシ樹脂の高耐熱化により,着火反応性をある程度軽減できるものと考えられる.3.ビスフェノールF型エポキシ樹脂の着火反応性はビスフェノールA型エポキシ樹脂と大差がなかった.
包括的暴力防止プログラムでの看護師の振り返りにおけるサポートツールの開発

精神科看護では当事者の暴力をケアすることが多いが、看護師は緊急的な場面で看護師自身の取った行動の背景にある援助特性には気づかずに行動していることも多い。本研究では、精神科看護師の対人援助特性を網羅的に明らかにし、「対人円環モデル」を応用して円環状にモデル図として可視化する。さらにこれを利用し、看護師が当事者の暴力に介入した際にどのような特性が働いていたかを振り返るツールとして活用するための具体的な利用方法を検討する。看護師自身がとった行動の特性を理解することで、より客観的に自身の行動を分析し、対応することが可能となり、咄嗟に不適切な対応をすることを防止することにつながることが期待される。
視床下部-交感神経系による白色脂肪組織におけるエネルギー代謝調節メカニズムの解明

本研究により、白色脂肪組織における脂肪酸合成酵素および炎症性サイトカインの発現は、中枢メラノコルチン系により部位特異的な調節を受けていることが明らかとなった。また、メラノコルチン受容体阻害による白色脂肪組織におけるTNF・の上昇は、摂食行動や細胞肥大などを伴わずに、交感神経活性の抑制によるβアドレナリン受容体刺激の減少によるものと思われる。今後、このメカニズムとその意義を解明することは、肥満や糖尿病の発症予防につながると考えられる。本研究では、中枢神経系による白色脂肪組織に対するエネルギー代謝調節機構を調べるため、中枢メラノコルチン受容体に着目して実験を行った。マウスの側脳室内にメラノコルチン受容体アンタゴニストであるAgouti-related protein (AgRP)を投与すると、精巣上体の白色脂肪組織(EWAT)において脂肪酸合成酵素(FAS)および炎症性サイトカインであるIL-6とTNFαのmRNA発現が増加した。これに対して鼠径部の白色脂肪組織(IWAT)においては、FASの発現増加は見られたものの、炎症性サイトカインの発現上昇は、認められなかった。両群間において血糖値に差はなかった。一方、メラノコルチン受容体アコニストであるMTIIを側脳室内に投与しても、上記の遺伝子発現に変化はなかつた。交感神経系の関与を調べるため、アドレナリンβ受容体遺伝子欠損(β-less)マウスを用いて検討を行った。β-lessマウスのEWATおよびIWATでは、野生型マウスと比ベてFAS、TNFαおよびIL-6の発現が増加していた。このようなβ-lessマウスの側脳室内にAgRPを投与すると、EWATにおけるTNFαとIL-6のmRNA発現かさらに上昇する傾向を示したが、IWATでは変化は見られなかった。また、野生型マウスで見られたAgRP投与によるFASの発現増加は、両WATとも見られなかった。以上のことより、白色脂肪組織におけるFASおよび炎症性サイトカインの発現は、中枢メラノコルチン系により部位特異的な調節を受けていることが示唆される。β-lessマウスの結果から、FASは交感神経にによアドレナリン受容体作動性と考えられるが、炎症性サイトカインの発現調節は不明である。このメカニズムとその意義を解明することは、肥満や糖尿病の発症予防につながると考えられる。次年度において引さ続き研究を続行する予定である。マウスの側脳室内にメラノコルチン受容体アンタゴニストであるAgouti-related protein(AgRP)を投与すると、精巣上体の白色脂肪組織(WAT)において脂肪酸合成酵素のみならず炎症性サイトカインであるTNFαのmRNA発現が増加した。両群間において血中のグルコース、インスリン、カテコラミン、グルココルチコイド濃度に差はなかった。一方、AgRPと同じ摂食促進物質であるNPYを側脳室内に投与しても、TNFα発現に変化はなかった。カテコラミン代謝回転を測定すると、AgRP投与群のWATにおいて有意な減少がみられたことから、交感神経系が関与する可能性を見出した。アドレナリンB受容体遺伝子欠損マウスのWATでは、野生型マウスと比べてTNFαの発現が増加していた。また、野生型マウスにβアドレナリン受容体阻害薬を一過性に投与するとWATにおけるTNFαが増加した。WATを用いたex vivo実験系の結果、ノルアドレナリンの刺激により濃度依存的なTNFαの発現が抑制され、[○!R]アドレナリン受容体阻害薬によりこの作用は解除された。同様の結果が、3T3-L1成熟脂肪細胞においても認められた。以上のことより、AgRP脳室内投与によるWATにおけるTNFα上昇作用は、交感神経活性の抑制によるβアドレナリン受容体刺激の減少によるものと思われる。
熱帯太平洋観測システム効率化への成長擾乱・時空間変動特性の利用に関する研究

1.気象庁の次期季節予報システムのために開発された全球海洋4次元変分法データ同化システムを用いて、アルゴフロートが海洋再解析の水温場に与える影響について解析するための、観測システム実験を実施した。さらに、これまでの実験結果およびリアルタイム海洋再解析相互比較プロジェクトの結果と合わせて解析を行い、太平洋熱帯域の中央部および東部では、水温・塩分場の解析精度が同化するアルゴフロートの数に従い線型的に向上し、今後その数の増強により更なる精度向上が見込まれることを明らかにした。一方、西部では、現在とライトンブイの数が3基まで減少しているが、従来のトライトンブイの解析精度への影響は大きく、アルゴフロートではその代替として十分ではないため、近年、同海域での解析精度が低下していることが示唆された。2.本科研費で購入したアルゴフロートデータも活用し、アルゴ観測データに基づく全球の影響半径やシグナル・ノイズ比などの統計量の算出を行った。現在解析を進めているが,統計量に関する3次元的分布を示すことが出来た。3.本科研費の主要な目的の一つである観測システム評価に関する国際協力に関連して、全球海洋データ同化実験海洋概観プロジェクト(GOV)観測システム評価タスクチームの共同議長として、国内外の観測システム評価研究の成果(上記1の成果を含む)を取りまとめ、2020年以降の熱帯併用観測システムに関する研究(TPOS2020)、国際アルゴ科学ワークショップ、気候変動と予測可能性に関する研究(CLIVAR)全球統合観測パネルの会合などで報告し、TPOS2020第2次レポートの作成に貢献した。また、共同議長として、2019年9月に開かれる海洋観測会議(OceanObs19)に向け海洋観測システム評価に関するコミュニティホワイトペーパーの作成、および、分科会開催の提案を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.気象庁海洋気象観測船凌風丸2016年1月航海で、東経137度線の北緯7度、6度、4度にアルゴフロートを投入し、係留中のTRITONブイと組み合わせて、北緯4度から8度にかけての疑似アレイを構築した。さらに、フロートがシンクロ観測が行えるような制御ソフトを開発し、2日毎の同時観測を開始した。現在フロートとデータの監視を行っており、データが蓄積され次第研究に耐える遅延品質管理を実施する予定である。2.衛星海面高度計データを利用して、海洋変動の時空間相関スケールについて解析を行った。その結果、特に、熱帯太平洋西部の疑似アレイを構築した海域では、ロスビー波に伴い持続しながら東へ伝播するシグナルが卓越していて、このシグナルの伝播を考慮すると、東西方向にかなり長い相関スケールとなることがわかった。3.本研究の目的の一つである観測システム評価研究に関する国際協力の一環で、本研究の前身となる科研費研究若手B「準結合同化システムのブリーディング法による海洋観測システム評価研究」で行っていた熱帯太平洋海洋観測システムのインパクト評価に関するレビュー論文の作成を引き続き行い、2015年に英国気象学会誌に掲載された。4.全球海洋同化実験海洋外観プロジェクト(GODAE Ocean View)観測システム評価タスクチーム、気候の変動と予測可能性に関する研究(CIVAR)全球観測統合パネル、および、2020年以降の熱帯太平洋観測システム検討グループ(TPOS2020)モデル・データ同化タスクチームに参加し,今後の熱帯太平洋観測システムの評価、設計に関する議論を行った。また、米国環境予測センター(NCEP)等と熱帯域水温場の海洋データ同化システムによる解析結果の相互比較を行い、観測数の低下した時期に、システム間の相違が大きくなっていたことを確認した。本研究では、特異ベクトル法により抽出した成長擾乱を用いて、熱帯太平洋域における有効な海域の評価を行う予定であった。そのために必要な全球海洋大循環モデルアジョイントコードについては気象研究所の経常研究で開発していたが、その開発が遅れたため、2015年度は特異ベクトル法を利用した研究について進展しなかった。アジョイントコードは、2015年度末に完成しているので、2016年度から特異ベクトルを計算するプログラムの開発など、本研究の目的達成のために必要な開発を行っていく。なお、疑似アレイの構築や観測システム評価研究に関する国際協力に関しては、概ね予定通りに進捗した。1.気象庁海洋気象観測船凌風丸2016年1月航海で、東経137度の北緯7度、6度、4度にアルゴフロートを投入し、係留中のTRITONブイと合わせて北緯4度から8度にかけての疑似アレイを構築し、2日毎の観測を実施した。しかしフロートの移動が想定より早く、南北のラインでデータが取得できたのは2ヶ月程度であった。また、三基のフロートのうち一基は4月末にインドネシア多島海に向かったため、停泊深度を300mに変更したところ太平洋に残る方向に移動の向きを変えたが、その直後に通信不能となった。残りの二基については、現在も熱帯太平洋西部で二日毎の観測を実施している。2.全球海洋アジョイントモデルを利用した特異ベクトルの計算手法の開発を開始した。四次元変分法海洋データ同化システムにおいて、特定の種類の観測データや無作為に抽出されたアルゴフロートデータを同化する観測データから除外するルーチンを整備した。また、準ニュートン法による最適化の過程で得られる情報から解析誤差共分散行列を推定する手法についても開発した。今後は、これらの手法を用いて観測システムのインパクトを検証する。

3.気候の変動と予測可能性に関する研究(CLIVAR)全球統合パネルの会合で観測システム評価研究の現状のレビューについて発表した。2020年以降の熱帯太平洋観測システム検討グループ(TPOS2020)モデル・データ同化タスクチームでは、熱帯太平洋観測システムを維持するために定常的な観測システムを評価する仕組みを構築すること、および、その有力な手法の一つとしてリアルタイム海洋再解析相互比較の支援を行うことを提案した。また、米国環境予測センター(NCEP)など各国期間と熱帯域水温場の海洋データ同化システムにより解析された熱帯域水温場の相互比較を行い、観測数の低下した時期にシステム間の相違が大きくなることを示し、論文で発表した。本研究では、特異ベクトル法により抽出した成長擾乱を用いて、熱帯太平洋域における有効な海域の評価を行う予定であった。そのために必要な全球アジョイントコードについては気象研究所の経常研究で開発していたが、その開発が遅れたため、特異ベクトルを計算するためのプログラムの開発の開始が2016年度となり、当初の予定より遅れている。また、投入したアルゴフロートから疑似アレイとしてのデータを取得できた期間が当初の想定より短く、検証の対象を疑似アレイ観測の効率から、高頻度観測(2日毎)のインパクトに変更するなどの必要が生じたため、まだ、十分な検証を終えていない。なお、観測システム評価研究に関する国際協力に関しては、熱帯太平洋の観測データのインパクトについて、米国やヨーロッパの研究者と共同で作成した論文が受理されるなど、当初の想定以上の成果を上げている。1.気象庁海洋気象観測船凌風丸2016年1月航海で太平洋熱帯域西部に投入したアルゴフロート2基により、2日毎の観測をそれぞれ2017年9月と12月まで継続して実施した。なお、三基のうち一基は2017年4月にインドネシア多島海に向かったため、海洋データ同化システムによる解析結果から深層に太平洋に戻る方向の流れがあることを確認し、できるだけ深層での滞在時間を長くするため観測間隔を10日に変更したところ、太平洋方向に移動させることに成功し、その後の太平洋熱帯域西部での観測の継続を可能とした。2.全球海洋4次元変分法データ同化システムの改良を行った。2010年以降についてその性能評価のため、特定のアルゴフロートを同化データから除外した海洋データ同化実験を実施し、除外したデータを用いて精度検証を行い、熱帯不安定波がよく再現されるなどの高精度化が確認された。また、準ニュートン法による最適化の過程で得られる情報から解析誤差共分散行列を推定する手法を本システムで適用するためのコードの修正も行った。今後は、これらの手法を用いて観測システムのインパクトを検証する。3.本科研費の主要な目的の一つである観測システム評価に関する国際協力に関連して、2017年より全球海洋データ同化実験海洋概観プロジェクト(GOV)観測システム評価タスクチームの共同議長に就任した。
美観ゾーニングによる景観コントロールの可能性に関する研究

1.わが国における都市景観整備に関する法令、条例規則、モデル事業等を総覧した。特に具体的な執行状況、運用の実態等を重点的にとりまとめた。2.米国における美観ゾーニング等の具体的な施行状況を参考に、わが国の景観整備の今日的な現状を整理し、米国と比較した際のわが国固有の都市景観規制の方法を整理し、その長所と短所をまとめた。特に今後に向けて改善を要すべき点を具体的に整理した。3.わが国の景観整備手法のなかに美観ゾーニング等の手法を日本的に改善しつつ適用することが可能か否かを検討し、今後の望ましい景観整備手法のあり方について提言をおこなった。1.アメリカ都市計画における非ユークリッド・ゾーニング手法について既存収集資料をもとに総覧し、都市計画全体のなかにおける美観ゾーニングの位置づけを明らかにした。2.美観ゾーニングの具体的な規制項目と規制手法、ゾーニングの執行方法とその典型的な事例を整理した。3.イギリス都市計画におけるデザイン・ガイドライン手法について既存収集資料をもとに総覧し、都市計画全体のなかにおけるデザイン・ガイドラインの位置づけを明らかにした。4.米国、英国における景観コントロール手法の論理と実際とを相互に比較しつつ総括した。特に、ゾーニングによる規制とガイドラインによる規制との比較により、規制力の相違、法律上の位置づけの相違、行政実務上の手続きについて、規制の合憲性を争った判例、補償措置の有無、市民への情報公開システム、景観規制へ向けての合意形成のあり方、等についてそれぞれの特質をまとめた。これらの成果は論文としてまとめられ、別記のように日本都市計画学会の機関誌に掲載された。1.わが国における都市景観整備に関する法令、条例規制、モデル事業等を総覧した。2.米国における美観ゾーニング等の具体的な施工状況を参考に、わが国の景観整備の今日的な現状を整理し、米国と比較した際のわが国固有の都市景観規制の方法を整理し、その長所と短所をまとめた。
吸込水槽流れにおける相似則

ポンプ吸込水槽の流れにおいて発生する空気吸込渦および水中渦の発生限界についての実用的な相似則を見いだすため、三種類の大きさの幾何的に相似な試験装置を用いて実験を行った。流量と水位をパラメタとして渦の発生限界を求め比較した結果、空気吸込渦については流量(あるいは平均流速とスケールによって定まるフルード数)に比例する発生限界と、水位によってほぼ一意に定まる発生限界とがあることと、速度一致に近い条件で渦発生が相似となることを明らかにした。また、水中渦についても速度一致に近い相似則が得られた。1.吸込水槽模型試験における相似則の検討のために、吸込管の直径が50mmの小型模型水槽(既存のものを改造)において流量と水位を変更して吸込渦の発生領域を明らかにした。この装置と幾何的に相似である、吸込管直径100mmの模型水槽(既存)での吸込渦の発生領域と比較すると、水中渦については実流速すなわち両者の速度を同じとする条件でほぼ相似となり、空気吸込渦についても実流速に近い相似関係があることがわかった。従来は空気吸込渦については速度比を寸法比の0.2乗程度とするとしているが、このベキ乗値は寸法比に依存していることが明らかになった。また上流の速度分布が一様でない場合に、渦発生が影響を受けやすい流量域と受けにくい流量域があることを明らかにした。従来は吸込管の直径は100mm以上でないと相似則が成立しないとの報告があり、現在の模型試験はその報告に基づいて寸法の大きな模型で実施されているが、今回の結果は、より小型の模型試験が可能であることを示唆している。2.一方、吸込管直径200mmの大型模型水槽を設計し、製作した。これも50mm,100mmの口径のものと幾何的に相似であるが、そのままでは駆動に必要な動力が建物の給電能力を上回るため、管路などを工夫した。このため当初計画よりも製作が遅れたが、平成23年4月中には実験を開始する予定である。3.また市販CFDコードと自作計算コードのそれぞれで口径100mmの模型水槽の内部流れの解析を行い、実験結果と比較してある程度の一致を得た。平成22年度に設計製作した吸込管直径200mmの大型模型水槽を用いて、流量と水位をパラメタとして渦の発生範囲を計測した。またその結果を従来の吸込管直径100mm,50mの中型、小型模型水槽での渦発生状況と比較し、相似則を検討するための基礎的なデータをまとめた。空気吸込渦と水中渦の両方について、流量や水位への依存は大型と中型模型では定性的には同等であるが、一部に差異が見られ、考察を要する。それぞれのサイズの装置において、空気吸込渦の発生限界がフルード数によって整理できる領域と、水位のみで整理できる領域とが存在することが明らかになった。前者についてサイズの異なる装置の間では(フルード数ではなく)流速一致に近い相関関係があることが分かり、流速を一致させるような換算によって渦マップがほぼ一致することを確認した。空気吸い込み渦について米国規格ではフルード数一致、日本の規格では"中間流速"一致が吸込渦の相似則であるとされているが、そのどちらとも異なる相似条件が得られている。一方、後者については明確な相似則がまだ見つかっていない。水槽の水面に発生する波が大きい場合には空気吸込渦の発達が阻害されて発生限界が低下するとの説があるが、本実験での渦の発生状況がその影響によるものかについては、H24年度に解析を試みる。このために水面の非定常な動きを定量的に把握する必要があり、波高計を購入して測定の準備を行っている。23年度中には測定を始めるには至らなかったが24年度に計測を行い、波と渦との関係も合わせて明らかにする予定である。平成23年度に引き続き、22年度に設計製作した吸込管直径200mmの大型模型水槽を用いて、流量と水位をパラメタとして渦の発生範囲を計測した。またその結果を従来の吸込管直径100mm,50mmの中型、小型模型水槽での渦発生状況と比較し、相似則を検討するための基礎的なデータをまとめた。小型水槽については吸込管の位置精度を向上させて、再度測定を行った。また水槽内の波によって空気吸い込み渦が壊される現象を確認するため、波高計による波の計測とビデオ撮影を並行して実施し、さらに水面に波消しのための板を浮かべることにより波立ちが渦生成に与える効果を調べた。

この効果は限定的であり、板の有無により渦発生状態が変化する流量と水位の領域は、比較的限定されている。また小型模型では効果が明確でないことから、波立ちにもスケールの影響があることを明らかにした。大型の実験装置の調整に予想以上に時間がかかった。また流れシミュレーションについては自由表面の扱いについて従来のコードに問題が見つかったため、23年度は比較計算の開始に至らなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画より若干遅れてはいるが、実験データをおよそとり終え、CFDの準備もできていることから、研究計画の変更は不要と考える。
天然繊維強化植物由来エンプラ系複合材料の界面接着性および分散性技術の構築

植物由来原料を用いて実際の機械材料として多用されているエンジニアリングプラスチック(エンプラ)に匹敵する機械的性質や耐熱性を有する高性能かつ環境性能に優れた材料を開発するために,強化繊維およびマトリックス樹脂ともに植物由来原料を用いた天然繊維強化植物由来エンプラ系複合材料の創製に必要な繊維/樹脂間の界面接着性および複合材料中における繊維分散性の技術を構築することを目的に検討している.具体的には,1.天然繊維コーティング技術,2.天然繊維の分散性技術,3.天然繊維/樹脂間の界面制御技術,および4.天然繊維強化植物由来複合材料のレオロジー的性質評価の4つを同時に検討したものである.平成30年度にこれらを検討した結果,以下の知見を得た.(1)これまでに検討してきた水酸化ナトリウム水溶液によるアルカリ処理(脱脂処理)とウレイドシランカップリング剤による表面処理の併用に加えて,さらにエポキシ樹脂溶液(1%)をコーティングする新たな表面処理を検討し,強度および弾性率などの機械的性質の向上だけでなく,摩擦係数,比摩耗量および限界pv値などのトライボロジー的性質も改質することを明らかにした.(2)前年度までに検討した溶融混練時に使用する二軸押出機のスクリュパターンを変更に加えて,さらに第3成分として植物由来熱可塑性エラストマーを併用することで,天然繊維の分散性が変化し,耐摩耗性をはじめとしたトライボロジー的性質をさらに向上できることを明らかにした.これらの検討から,各種処理液による表面処理効果とスクリュパターン変更などの成形加工技術,また第3成分として他ポリマーを導入する材料設計技術を組み合わせることにより,繊維/樹脂間の界面接着性や複合材料中の繊維分散性を制御することが可能であり,その結果,各種物性を改質できることを明らかにした.本研究は,強化繊維および樹脂材料ともに植物由来原料を用い,実際の機械材料として多用されているエンジニアリングプラスチック(エンプラ)に匹敵する機械的性質や耐熱性を有する高性能なエンプラ系複合材料を創製することを目指し,マトリックス樹脂として非可食植物であるトウゴマを原料とした植物由来ポリアミドを,また強化繊維として麻繊維などの天然繊維を用いた総植物由来原料による天然繊維強化エンプラ系複合材料の高性能化を目的に,繊維/樹脂間の界面接着性および樹脂中への繊維分散性について検討した結果,以下の知見を得た.具体的には,1.天然繊維コーティング技術を中心に,複合材料の創製に密接に関連する2.天然繊維の分散性技術および3.天然繊維/樹脂間の界面制御技術についても同時に検討したものである.マレイン酸水溶液による表面処理が麻繊維強化エンプラ系複合材料の各種物性に及ぼす影響を中心に検討し,マレイン酸処理により強度や弾性率などの各種機械的性質,また固体粘弾性による耐熱性,さらには耐摩耗性などのトライボロジー的性質が向上することを明らかにした.これら各種物性向上と繊維分散性や繊維/樹脂間の界面接着性の関係を把握するために,それら界面のSEM観察,赤外分光を用いた化学分析,またX線CTを用いた複合材料中の繊維分散性評価,さらには溶融状態の動的粘弾性の測定などを実施し,繊維の分散性および繊維/樹脂間の界面制御技術を構築するための基礎データを取得した.なお,購入したオスミウムコータを用いた前処理により,繊維/樹脂界面の観察技術を向上させることができた.また,試料製作(溶融混練)時に使用する二軸押出機の混練力を変更した複合材料や,バッチ式溶融混練法による複合材料も成形し,これらの得られた複合材料の物性を評価することで,成形の違いが繊維分散性や界面接着性に及ぼす影響なども明らかにした.マトリックス樹脂として非可食植物であるトウゴマを原料とした植物由来ポリアミドを,また強化繊維として麻繊維などの天然繊維を用いた総植物由来原料による天然繊維強化エンプラ系複合材料の高性能化を図るために必要な1.天然繊維コーティング技術を中心に,複合材料の創製に密接に関連する2.天然繊維の分散性技術および3.天然繊維/樹脂間の界面制御技術の3点を同時に検討している.(1)天然繊維のコーティング技術としてマレイン酸処理を検討し,同処理により各種物性の高性能化が図れることを明らかにするだけでなく,その物性改善のメカニズムを解明するために,(2)天然繊維の分散性,(3)繊維/樹脂間の界面接着性,ならびに(4)溶融状態の動的粘弾性,などの各種評価方法で検討することにより,分散性や界面接着性の制御技術に必要な基礎データを取得することができた.また,溶融混練時における各種成形法の違いが繊維分散性や界面接着性に及ぼす影響に関する検討も着手しており,おおむね順調に計画通りに進んでいる.エンジニアリングプラスチック(エンプラ)に匹敵する機械的性質や耐熱性を有する高性能かつ環境性能に優れた材料を開発するために,強化繊維およびマトリックス樹脂ともに植物由来原料を用いた天然繊維強化植物由来エンプラ系複合材料の創製に必要な繊維/樹脂間の界面接着性および複合材料中における繊維分散性の技術を構築することを目的に検討している.具体的には,1.天然繊維コーティング技術,2.天然繊維の分散性技術,3.天然繊維/樹脂間の界面制御技術,および4.天然繊維強化植物由来複合材料のレオロジー的性質評価の4つを同時に検討したものである.平成29年度にこれらを検討した結果,主な成果として以下の知見を得た.(1)マレイン酸変性樹脂の溶融混練(天然繊維と樹脂を溶融状態で混ぜ合わせる試料成形方法)

時による直接添加の影響を実験的に検討した結果,マレイン酸変性ポリプロプレンの添加によりヘンプ麻繊維の分散性や界面接着性を向上させることを明らかにした.特に,前処理としてアルカリ処理およびシランカップリング剤の両者の表面処理を施した繊維とマレイン酸変性ポリプロピレンの併用により,繊維分散性や界面接着性を大きく変化させ,その結果,各種物性も改善できることがわかった.(2)溶融混練時に使用する二軸押出機のスクリュパターンを変更(具体的には混練力を向上させるスクリュピースを増加)することにより,天然繊維の分散性および繊維/樹脂間の界面接着性が変化することを明らかにした.(3)天然繊維の分散性および繊維/樹脂間の界面制御技術を汎用化するために,ヘンプ麻だけでなく,サイザル麻,ジュート麻およびラミー麻繊維についても,アルカリ処理およびシランカップリング剤の両者の表面処理を施した系を成形して,各種物性だけでなく,繊維分散性や界面接着性なども評価した.天然繊維強化エンプラ系複合材料の高性能化を図るために必要な1.天然繊維コーティング技術を中心に,これら複合材料の創製に密接に関連する2.天然繊維の分散性技術,3.天然繊維/樹脂間の界面制御技術および4.レオロジー的性質の4点を同時に検討し,基本的には申請時の計画通りに進捗している.特に,前年度検討したマレイン酸水溶液による天然繊維コーティングによる繊維分散性や界面接着性が良好であったため,より簡便な界面制御技術の構築として,当初計画にはなかったカップリング剤(マレイン酸変性ポリプロピレン)の溶融混練時による直接添加についても検討することにより,繊維分散性や接着性を大きく変化させることができ,また各種物性も顕著に改質することができた.また,スクリュパターンの影響をはじめとした成形方法による手法や,天然繊維の種類の違いなども順調に検討できている.ただし,ヘンプ麻以外の各種天然繊維についてはシランカップリング剤を用いた表面処理のみの検討となっており,成形方法や各種表面処理技術を組み合わせた検討も今後必要と考える.したがって,おおむね順調に進んでいると判断している.植物由来原料を用いて実際の機械材料として多用されているエンジニアリングプラスチック(エンプラ)に匹敵する機械的性質や耐熱性を有する高性能かつ環境性能に優れた材料を開発するために,強化繊維およびマトリックス樹脂ともに植物由来原料を用いた天然繊維強化植物由来エンプラ系複合材料の創製に必要な繊維/樹脂間の界面接着性および複合材料中における繊維分散性の技術を構築することを目的に検討している.具体的には,1.天然繊維コーティング技術,2.天然繊維の分散性技術,3.天然繊維/樹脂間の界面制御技術,および4.天然繊維強化植物由来複合材料のレオロジー的性質評価の4つを同時に検討したものである.平成30年度にこれらを検討した結果,以下の知見を得た.(1)これまでに検討してきた水酸化ナトリウム水溶液によるアルカリ処理(脱脂処理)とウレイドシランカップリング剤による表面処理の併用に加えて,さらにエポキシ樹脂溶液(1%)をコーティングする新たな表面処理を検討し,強度および弾性率などの機械的性質の向上だけでなく,摩擦係数,比摩耗量および限界pv値などのトライボロジー的性質も改質することを明らかにした.
理科の現代的課題に対応できる資質の育成を図るSCSを利用した教員養成方法の開発

社会の情報化が急速に進んでいる。これに伴って、学校教育ではその利点を取り入れた学習の展開が求められるようになった。つまり、マルチメディアを利用した授業の展開と充実は、これからの学校教育においては必須事項となったのである。このためには、情報の発信や受信が学習内容に組み込まれなければならず、その授業を担当する教員には情報リテラシーが求められている。また、情報機器の発達は、広範囲な地域の交流を可能にした。この利点を利用するためには、従来の対面式の授業からの脱却も必要となる。本研究ではこれらを視野に入れ、情報機器を多用する授業ができる教員の養成のあり方を模索した。まず、様々な情報機器を駆使することによって、効果的な授業が行われると予想される遠隔地を結んだ学習を取り上げた。この実施にあたっては、まずパソコンの利用が考えられる。そこで、テレビ会議的なソフトを使用して授業を試みたが、ハード面とソフト面、さらには経費面で乗り越えなければならないハードルが多いことなどから、パソコンを使用した授業を諦め、SCSの利用に絞った。SCSを使用して教員養成方法を追究するためには、SCSを実際に使ってできるだけ多く授業し、それを分析することから始めなければならないと考え、教員養成段階の理科教育の授業の中でSCS授業を試みた。そして、実践にあたった教員及び受講した学生に授業評価をさせ、養成方法を探った。授業評価には、ハード面の改善のみならず教員が持つべき技能などソフト面での指摘が多く含まれていた。これらを取り入れながら、設備の改善及び教育方法の改善を行った結果、多くの学生に受け入れられるようなSCSの授業が行えるようになった。この際のノウハウは、教員養成方法の開発そのものと考えている。本年度は3年計画の一年にあたる。そこで、SCS(スペース・コラボレーション・システムSCSと略する)の大学での利用形態及び理科の教員の資質についての討議を重ねた。その結果、まず次のことを解決する必要があることで一致した。1.SCSは映像と音声の双方向性に優れているが、文字や図表の確実な送信は十分でないこと。2.教員養成段階での理科教員の資質養成は各大学で異なっており、標準化したものが必要となること。3.全ての研究者の大学にSCSが設置されているわけではないので、これに代わるシステムの構築が必要なこと。まず、1と3の解決に取り組んだ。方法としては、パソコンのテレビ会議システムを構築することとし、各研究分担者が設備機器やソフトの購入し、試行した。しかし、システムのフリーズが度々起こった。この理由としては、パソコンの容量や学内ラン及びソフトが考えられるため、それらに対応したが、現時点では全て解決したとは言えない。また、2の課題に関しては、現代の理科学習に含まれる内容を詳細に点検し、各学校段階の理科の教員が持つべきミヌマムエセンシャルを明らかにした後に取り組むことになり、理科の各分野での作業が進行中である。原案はほぼ出来上がっているが、各学校段階の教員の意見を加えてそれを決定したい。そして、その中でSCSを利用して効率的に資質養成ができると考えられるものから実践し、その評価を行うことになる。一方、SCSを使った大学での様々な授業形態の可能性を探るため、大学教員のみの参加であったが、シンポジウム形式の討論会も行い、今後の使用に備えた。本年度の研究は、大きく次の三つに分けることができる。1.義務教育段階の学校における理科の内容の検討学校教育に於いて「理科離れ」や「理科嫌い」が顕在化する中で、理科の学習内容をどのように編成すべきかについての検討を行った。従来、理科は児童・生徒の夢を実現するための教科であった。

しかし、社会が豊かになるにつれて高度な技術を駆使した機器が彼等の身のまわりに氾濫する中にあっても、自然科学の基礎の習得と称して生活とはかけ離れた内容を強いているのではないかと考え、「現代の生活」に則った理科の内容を来年度に煮詰めることにした。2.理科を担当する教員の資質の検討理科の教員には様々な資質が要求される。児童・生徒を的確に把握する能力及び内容に関する深い知識と高い技能はもちろんのことであるが、今日的課題としては表現力の豊かさが挙げられる。この育成方法を来年度にまとめたい。3. SCS授業の実践とその課題の検討全国の高度教育機関のみならず各県の教育センターにもSCSが設置され始めた。SCSを利用した授業実践が多くなるものと考えられる。この際に必要となる機器の操作や授業にあたって教員が留意すべき事項の抽出を、SCSの授業実践を通して行った。また、学生のSCSについての評価も収集し、分析した。昨年までの研究において、次のことが明らかになった。(1)インターネットのテレビ会議システムを利用しての授業は、双方向性が十分でないことや、特別なねらいや方法を持たない限り活用が難しいことなどから、大学における一般的な授業を通して資質の育成を図るためには、SCSの活用が必要であること。(2)SCSの授業を行うためには、設備をどのようにするかなどのハード面が十分に考慮されなければならないこと。(3)教員の資質の育成を図るためには、SCSの授業を数多く行い、その中でSCS授業を支える要素を発見していかなければならないこと。これらをもとに、VSAT局の教室の映像を中心とした設備を改善するとともに、様々な教材提示を行うSCSの授業を教員養成段階の理科教育の授業の中で行うこととした。その実施にあたっては、SCSの授業を支える教員の資質を構成する要素を明らかにするために、実践にあたった教員及び受講した学生の授業評価を行った。その結果、次のことが明らかになった。(A)授業の成果には音声や映像の明瞭さが大きな影響を与えること。(B)各種の教材を組み合わせて提示することは、学生の授業への参加を促すこと。(C)学生の意見を聞く、或いは学生の成果を紹介することなどによっても、授業への参加が促進されること。教員養成の段階でこれらの実施できる能力の育成を図ることが重要となる。
超大型浮体の流力-弾性過渡応答解析に関する研究

本研究は、流体と構造物弾性応答の動的相互作用を考慮した、超大型浮体の流力-弾性過渡応答解析法を確立することを目的としておこなった。その基本的な定式化は線形回折波理論に従い、流体部・弾性体部いずれも有限要素法(FEM)によりモデル化し、時間領域での直接積分法によりこれを解いた。まず、航空機着陸時挙動の把握を当面の目的としたが、その際、着陸荷重を着陸点における衝撃パルス点荷重としてモデル化し、計算量の少ない軸対称問題に対しての解析をおこなった。FEMによる過渡応答解析で問題となったのは、無限境界条件をどう扱うかである。すなわち、時間領域解法では不規則波に対しての適当な境界条件を設定することが困難であり、仮想境界壁面からの波の反射の影響を回避するためには、十分遠方に仮想境界壁面を設ける必要があった。これは、特に3次元での解析をおこなおうとするときに問題となる。そこで本研究では、流体速度に比例した減衰を与えるスポンジ層を配置することで、無反射境界を実現した.解析は、汎用FEMプログラムであるABAQUSを使用したが、ABAQUSには音響要素ならびに構造-流体連成をあらわすインターフェイス要素が用意されているため、その標準機能を用いることで、本解析が実現できた。軸対称問題の解析により、スポンジ層により消波されることが確認できたため、3次元浮体に対しての航空機着陸時挙動解析までをおこなった。その際、航空機荷重を、着陸時のパルス状荷重+その後の一定荷重での走行荷重としてモデル化し、浮体空港設計において現在問題となっているPAPI(進入角指示灯)の応答変位への影響についても調査した。