フォートナイトで科学的手法を学ぶ

クラス情報

• 学年: 8~10 (中 2~ 高 1) (このクラスに参加するには、生徒は 13 歳以上でなくてはなりません)

• レッスン期間: 授業 4~6 回 (生徒のフォートナイト クリエイティブに関する知識による)

• 対象ツール: フォートナイト クリエイティブ

• クラス / 学習環境: フォートナイトがプレイ可能なデバイス。生徒 1 人につき 1 台で、インターネットに接続可能。 コンピューター室、またはノートパソコンを置ける移動式の台があることが理想的。

作成者の連絡先

著者、組織/役割: Alfonso Gonzalez、Chimacum Elementary School、グレード 6 (小学 6 年) の科学 STEMを担当

E メール: [email protected]

Twitter: https://twitter.com/educatoral

LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/alfonso-gonzalez-24307023/

レッスンの概要

科学者は様々な手段を用いて実験を考案し、実施します。 例えば、物理の実験は実際の環境と仮想の環境の両方で実施可能です。 フォートナイトのようなビデオゲーム内の物理について考えたことはありますか？ このレッスンでは、生徒にゲームの物理について考えてもらいます！

フォートナイト クリエイティブでは、様々な要素を利用・構築し、没入感のある環境を作成することができます。 生徒はフォートナイト クリエイティブのオブジェクトや仕掛けで実験し、それが実際の物体のように重力や物理法則に従うのかを確かめます。 この過程で、生徒は自分なりの仮説を立て、フォートナイトで本格的なNGSS(次世代科学スタンダード)の実験を行ってその仮説を検証します。

生徒は科学的手法を用いてフォートナイト クリエイティブ内の様々なオブジェクトをテストし、どのオブジェクトが物理の実験に一番向いているのかを判断します。

生徒はフォートナイト クリエイティブで仮想のサンドボックスを使って実験とシミュレーションを設計し、実行します。 物理法則に最も忠実に従うオブジェクトを見つけたら、生徒は主張、証拠、論理(CER: Claims, Evidence, and Reasoning)を用いて他の生徒を納得させるためのレポートを書き上げます。

そしてレポートからの情報を使い、クラス全体でどのオブジェクトが最も忠実に物理法則に従っているのかを決定します。 その後、生徒たちは自分たちで選んだフォートナイト クリエイティブ内のオブジェクトを用い物理実験を設計・実施し、データを収集して、そのデータを使って現実世界の物理の働きについての結論を導き出します。

前置きの動画へのリンク: Fortnite Creative Scientific Method

重要な疑問/意図

• オブジェクトはどのように重力に反応するのか？ オブジェクトはどのように落下するのか？ 地面にぶつかった様々なオブジェクトは、どのような動きをするのか？

• オブジェクトはどのように斜面を転がり落ちるのか？ オブジェクトが斜面の一番下に到達した時、どのような動きをするのか？

• ぶつかり合ったオブジェクトはどのように反応するのか？

• フォートナイト クリエイティブにおいて、どのオブジェクトが物理シミュレーションや実験に最適なのかを証明するには どうすればよいのか？

学習の成果

生徒は以下のことができるようになります:

• フォートナイト クリエイティブにおいて、現実世界の物体と同じように、どのオブジェクトが落下や反発などといった形で重力に一番よく反応するのかを調べる実験を考案する。

• 斜面を最もいい形で転がり落ちるオブジェクトを調べるための実験を考案し、斜面の一番下まで転がり落ちたオブジェクトが転がり続けるかどうかも含めて調べる。

• どのオブジェクトが自らの質力に対し、最も正確に衝撃に反応するのかを調べる実験を考案する。 例えば、お互いにぶつかった時、質量の大きいオブジェクトは、質量の小さいオブジェクトよりも動きが小さくなるはずです。

• 実験の結果に基づいて主張、根拠、論理 (CER) を含む結論を書き、フォートナイト クリエイティブ内のどのオブジェクトが物理シミュレーションや実験に一番向いているのかを証明する。

• 選んだフォートナイト クリエイティブのオブジェクトを使い、NGSS の実験とシミュレーションを実施する。

学習のアクティビティ

必要な物

生徒一人一人、あるいは小さいグループに以下の物を提供してください:

• PC やタブレット、ゲーム機など、フォートナイトを実行できるデバイス。

• デバイスにインストールされたフォートナイト

• 生徒または学校が作成した Epic Games アカウント

• CER 形式の結論のグラフィック オーガナイザー

• 文章を始める表現をまとめた CER 形式の結論のグラフィック オーガナイザー

• デバイスの画面を録画するソフトウェア

レッスンの目標

生徒はフォートナイト クリエイティブで実験を行い、ゲームの世界のどのオブジェクトが最も現実世界の物体に近い動きをするのかを判断します。

• 生徒はフォートナイト クリエイティブ内のオブジェクトのリストを作り、どのように落下したか、どのように転がったか、そしてぶつかり合った時にどのように反応したのかをそこに記録します。

• 生徒は主張、証拠、論理 (CER) 形式の結論を書き、どのフォートナイト クリエイティブのオブジェクトが、ゲームの仮想世界における物理実験やシミュレーションに一番向いているのかをクラスと共有します。

• 現実世界の物体と最もよく似た動きをするフォートナイト クリエイティブのオブジェクトを使い、生徒はゲームの仮想の世界で"物体の運動の変化が物体にかかる力と物体の質量の和に依存することを示す証拠を得るための" (NGSS MS-PS2-2) 実験を行います。 また、必要に応じて他の物理科学のNGSSの基準も適用するといいでしょう。

レッスンの導入部

• フォートナイトをプレイしたことがあるか、あるいはフォートナイト クリエイティブを使ったことがあるかを生徒に尋ねましょう。 使ったことがある生徒には、不慣れな生徒の手助けをしてもらうことができます。

• フォートナイト クリエイティブの以下の要素に関する簡単なデモを見せましょう。

  • フォートナイト クリエイティブで島を作成する

  • ナビゲーションや移動を実演する

  • 島でのアイテムの設置方法を見せる

  • プレハブ、ギャラリー、仕掛けについて説明する

• フォートナイト クリエイティブのどのオブジェクトが実際の物体のように落下し、実際の物体のように転がり、実際の物体のようにぶつかり合って跳ね返るかを生徒に尋ねましょう。

• フォートナイト クリエイティブの様々なオブジェクトを試す機会を生徒に提供しましょう。 そうすることで、生徒はオブジェクトがどのように振る舞うのかや、実験にどのオブジェクトを使いたいのかを判断することができます。

• フォートナイトの斜面と転がるオブジェクトについてのこの動画を共有すれば、生徒により明確に理解してもらえます。

様々な手段でレッスンに参加させる

生徒にはまず、物理に関する基礎的な質問に答えてもらいます。 教室にある物を使って、それがどのように落ちるか、どのように跳ね、どのように斜面を転がり、ぶつかり合った時にどのように反応するのかを確かめさせてもよいでしょう。 本物の物体が実世界でどのように重力に反応するのかを理解できたら、フォートナイト クリエイティブで作業する準備は完了です。 フォートナイト クリエイティブで様々なオブジェクトにアクセスする方法を生徒に見せましょう。

可能であれば、生徒をグループに分け、その中にフォートナイトに詳しい生徒を1人以上を入れてください。 生徒がフォートナイトで様々なオブジェクトを試したら、YouTubeの動画を使って、現実世界の物体が同じような状況でどのように振る舞うかを比較させます。

生徒には以下のことを確かめてもらいます:

• フォートナイト クリエイティブのオブジェクトのうち、本物の物体のように落下する物はどれか？

• フォートナイト クリエイティブのオブジェクトのうち、本物の物体のように斜面を転がり落ちるものはどれか？

• フォートナイト クリエイティブのオブジェクトのうち、ぶつかり合った時に本物の物体のように反応する物はどれか？

チーム全体で同じ問いに取り組ませても良いですし、メンバーごとにそれぞれ違う問いに取り組ませてもよいでしょう。

どのオブジェクトが一番良いのかを決めたら、より厳しく条件が管理された調査を計画・実施させます。 調査を続けさせる前に、教師が調査の内容を承認することをおすすめします。 調査で収集したデータは、自分たちのオブジェクトが物理実験に最適なのだとクラスメイトを納得させるための材料になります。

調査を計画するために、生徒は以下のツールの1つまたは複数を使用してデータを記録します: 紙のノート Google ドキュメント LucidChart などのマインドマップ用ソフトウェア Google 図形描画

生徒は集めたデータを使い、自分たちの主張を考え、主張、根拠、論理(CER)形式の結論を書いてクラスに発表します。 根拠には、仮想のゲーム世界でオブジェクトがどのように振る舞うのかを記録した動画や、質的データ、量的データなどを用いるとよいでしょう。 生徒が調査結果を発表し終えたら、クラス全体で様々な物理実験に最適なオブジェクトのリストを作成します。

注意: 選んだオブジェクトを使って物理実験を考案する際に、NGSSが求めることは次の通りです。MS-PS2-2: 物体の運動の変化が物体にかかる力と物体の質量の和に依存することを示す証拠を得るための調査を計画する。

変動する要素を管理するためには、NGSSの実験とシミュレーションでは、クラスで選んだオブジェクトだけを使うように指示するとよいでしょう。

このシンプルなレッスンプランは、科学やSTEMの授業向けの高度で複雑な実験に対応できるよう拡張することが可能です。

外部リソース

本レッスンプランで参照するPDFファイルを収録したWakeletの資料集: https://wke.lt/w/s/nxPDKi

フォートナイトの斜面と転がるオブジェクトの動画

アセスメント

生徒の評価は、生徒が書いたCER方式の結論の出来に基づいて決定します。

このレッスン プランに含まれるダウンロード可能なルーブリックを使用して生徒の評価と採点を行ってください。

ルーブリックはこのレッスンのダウンロード可能な PDF バージョンにも含まれています。

教育基準

最初の実験のセットは、NGSSの科学と工学の実践(SEP)の以下の部分に焦点を当てています:

1. 調査を考案して実施する

2. データを分析して解釈する

3. 説明を考え (科学向け) 、解決策を考案する (工学向け)

4. 根拠に基づいて議論する

5. 情報を入手し、評価し、それを伝達する

物理実験に最適なオブジェクトがどれなのかを決めたら、NGSSが期待する以下の成果を得るため、生徒は仮想のゲーム世界で調査を考案して実施します:

MS-PS2-2. 物体の運動の変化が物体にかかる力と物体の質量の和に依存することを示す証拠を得るための調査を計画する。

他のNGSSの物理の基準を用いることも可能です。

学際および 21ST CENTURY CONNECTIONS

このレッスンには文章作成、数学、科学、および科学的手法が含まれているため、中学あるいは高校で利用することができます。 このプロジェクトに取り組む生徒は、意思疎通、協力、創造力、批判的思考を用います。 このレッスンには柔軟性があり、複数の教室で異なる教師が協力して実施することも可能です。

合理的配慮および合理的変更

このプロジェクトを計画する際と、CERを書く際に、特別な対応を必要とする生徒に向けた調節の内容を定めておくとよいでしょう。

フォートナイト クリエイティブを使わせる前に、生徒の計画を教師が承認しなければならないようにすれば、フォートナイト クリエイティブの使い方が分からない生徒に対しサポートを提供することができます。

フォートナイトの操作に苦戦している生徒がいる場合は、経験豊富な生徒にゲームの手助けをするよう促すとよいでしょう。 フォートナイト クリエイティブを使って実験を実施する方法がわかった後に、データの収集および/あるいは実験結果の録画を手伝ってもらう必要のある生徒がいるかもしれません。

生徒がデータと動画の根拠を用意できたら、教師が主張を書くのを手伝ってあげてもよいでしょう。 結論の論理の部分を書くのは、大半の生徒が難しいと感じるので、論理の部分のお手本を提供してみるとよいかもしれません。

追加の教材:

その他の教材を別途の文書(プリントなど)として提供してください。 https://wke.lt/w/s/nxPDKi

ISTE STANDARDS

3 知識の構築者

• 生徒は実社会の問題や課題を積極的に探求し、アイデアや理論を考え、答えや解決策を追求することで知識を身につけます。

4 革新的なデザイナー

• 4a: 生徒はアイデアの創出、理論のテスト、革新的な作品の制作、または本質的な問題を解決するための慎重なデザイン プロセスを認知し、使用します。

• 4c: 生徒は循環型デザイン プロセスの一環として、試作品を開発し、テストし、改良します。

• 4d: 生徒は、曖昧さに対する寛容さ、忍耐力、何通りもの答えがある問題に取り組む能力を示します。

5 計算論的思考者

• 5c: 生徒は問題を様々な構成要素に分解し、重要な情報を抽出し、複雑なシステムを理解したり、問題解決を促進したりするための記述モデルを作ります。

• 5c: 生徒は自動化の仕組みを理解し、アルゴリズム思考を用いて、自動化されたソリューションを作成しテストするための 一連の手順を開発します。

6 クリエイティブなコミュニケーター

• 6c: 生徒は画像技術、モデル、シミュレーションなど様々なデジタル オブジェクトを作成または使用することにより、複雑なアイディアを明確かつ効果的に伝えます。

Next Gen Science Standards

動作と安定性: 力と相互作用

• MS-PS2-1: 運動の第 3 法則を応用し、2 つのコリジョンする物体の動きに関する問題に対する解決策を設計します。 エネルギー

• HS-PS3-3: あるエネルギー形態を別のエネルギー形態に変換し、なおかつ与えられた制約の中で機能する装置を設計、製作、および改良します。

エンジニアリングのデザイン

• HS-ETS1-2: 複雑な現実の問題をエンジニアリングを通して解決可能な、より細分化され管理しやすいものへと分解することで解決策を策定する。

学際および 21st Century Connections

このレッスンでは、工学、科学、マルチメディアデザインに関連する分野を扱います。 このレッスンはSTEM/STEAMの全分野を統合します。

21世紀型スキル:

1. 批判的思考

2. 創造力

3. コラボレーション

4. コミュニケーション

5. 情報リテラシー

6. 柔軟性

7. リーダーシップ

8. 主体性

9. 社会技能

合理的配慮および合理的変更

ルーブ・ゴールドバーグ・マシンを作る際には、生徒に他のゲーム開発ツールも提供しましょう。

• 異なるデジタル ツールを使ってルーブ・ゴールドバーグ・マシンを製作する

• 実際にルーブ・ゴールドバーグ・マシンを製作する

• 必要に応じてアダプティブコントローラー/ゲームコントローラーを取り入れましょう。