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児童を対象としたプログラミングを活用した教育が与える能力の分析と評価

Research Project

Project/Area Number 19K14328
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 09070:Educational technology-related
Research InstitutionTakachiho University (2023)
Waseda University (2019-2022)

Principal Investigator

齋藤 大輔  高千穂大学, 経営学部, 准教授 (80779091)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsプログラミング教育 / ルーブリック / プログラミング学習 / 学習評価 / 学習分析 / プログラミング
Outline of Research at the Start

児童を対象としたプログラミングを活用した教育において、児童たちに与える能力への影響は未だに不明である。本研究では、児童を対象としたプログラミングを活用した教育を通して、児童の能力にどのような影響があるかを明らかにするためにプログラミングが活用される授業等を用いて調査する。具体的な研究内容は以下の通りである。
(1) プログラミングを活用した教育を通して、学習到達段階を評価するための評価指標の作成
(2) 評価指標と学習計画、教材等との対応付けと評価
(3) 評価指標を用いた学習到達度の評価
(4) (1)~(3)の結果を基に、プログラミングを活用した教育が与える能力への影響の分析と評価の枠組みの確立

Outline of Annual Research Achievements

本年度は児童を対象としたプログラミング教育における学習効果をより調査するため、プログラミング教育における論理的思考能力を評価する方法としてのプログラムの複雑さの活用を中心に実施した。
本研究ではプログラムの複雑さとして循環的複雑度(CC)とハルステッド複雑度の困難度(HD)を選択し、有効性を調査した。これら、複雑度の選択理由としてCCはプログラムの分岐等に関する複雑度であり、HDは変数等に関連している複雑度のため、プログラミングの概念と結びつけることが可能であるためである。
そのため、ケーススタディとしてプログラミングワークショップを実施し論理的思考能力を評価した。そこでの論理的思考力に関するテスト結果とワークショップ中に開発したプログラムの複雑さとの相関を調べた結果、論理的思考力に関係するテストのスコアとプログラムの複雑度の相関係数としてはCCが0.566、HDが0.665であり弱い相関が見られ相関関係にある可能性が示唆された。また、テストのスコアが高い学習者ほど複雑なプログラムを作成する傾向にあることが分かった。
従って、プログラムの複雑さは論理的思考能力を評価するための有効な指標であることが示唆され、児童を対象としたプログラミング教育における学習効果を評価することがより客観的に実施しできることが明確になった。
しかし、多くのデータ数を取得できていないため、統計的に有効性が示せていない。従ってより多くのデータを取得し調査する予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度については概ね順調に研究が進んだ。大きな理由として新型コロナウィルスの影響が少なくなり、ワークショップの実施等が可能となったことである。従って、児童を対象としてプログラミング教育について調査することができた。

Strategy for Future Research Activity

本年度では2019年度からの研究データをまとめ、児童を対象としたプログラミン教育によって培われた能力を体系的にまとめる予定である。特に取得したデータの整理・分析を中心に実施し、培われる能力についてより明確にしてく予定である。
また、本研究ではプログラミング教育用のルーブリックを中心として評価を実施した。課題として評価が難しい項目が明確となった。従って、ルーブリックの評価項目を改訂する予定である。
加えて、教育機関や企業などと連携し研究成果を活用しより多くの評価を実施予定である。

Report

(5 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Validation of Rubric Evaluation for Programming Education2021

    • Author(s)
      Saito Daisuke、Yajima Risei、Washizaki Hironori、Fukazawa Yoshiaki
    • Journal Title

      Education Sciences

      Volume: 11 Issue: 10 Pages: 656-656

    • DOI

      10.3390/educsci11100656

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 小学校におけるプログラミング教育とその効果2020

    • Author(s)
      齋藤 大輔
    • Journal Title

      しごと能力研究『しごと能力とAI』

      Volume: 特集号 Pages: 98-106

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] Rubric for Measuring and Visualizing the Effects of Learning Computer Programming for Elementary School Students2020

    • Author(s)
      Saito Daisuke、Kaieda Shota、Washizaki Hironori、Fukazawa Yoshiaki
    • Journal Title

      Journal of Information Technology Education: Innovations in Practice

      Volume: 19 Pages: 203-227

    • DOI

      10.28945/4666

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] プログラミング的思考力とプログラムの複雑度の関連性の検討2023

    • Author(s)
      齋藤大輔
    • Organizer
      しごと能力研究学会 第16回全国大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Work-in-Progress: Relating Logical Thinking Skills to Program Complexity in Children’s Programming Education2023

    • Author(s)
      Daisuke Saito, Hironori Washizaki, Yui Ono, Yoshiaki Fukazawa, Mio Ezure
    • Organizer
      2023 IEEE International Conference on Teaching, Assessment and Learning for Engineering, TALE 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Learning effects of a coding-based board game for beginning students learning to program2022

    • Author(s)
      Ryusei Takei, Daisuke Saito, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa
    • Organizer
      World Conference on Computers in Education (WCCE) 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Validity of animation when finding errors by Chuggington2022

    • Author(s)
      Yui Ono, Daisuke Saito, Hironori Washizaki, Yoshiaki Fukazawa
    • Organizer
      World Conference on Computers in Education (WCCE) 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] プログラミング教育におけるルーブリック評価の一貫性と信頼性の分析2021

    • Author(s)
      齋藤 大輔、矢島 理勢、鷲崎 弘宜 、深澤 良影
    • Organizer
      しごと能力研究学会 2021年度全国大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 小学校におけるプログラミング教育の学習効果の評価2019

    • Author(s)
      齋藤大輔
    • Organizer
      しごと能力研究学会第12回全国大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-12-25  

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