小中高校プログラミング教育のシームレス化および学習環境配信システムの開発

Research Project

Project/Area Number	22K02893
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 09070:Educational technology-related
Research Institution	Suwa University of Science
Principal Investigator	広瀬啓雄公立諏訪東京理科大学, 工学部, 教授 (50228839)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	尾崎剛公立諏訪東京理科大学, 工学部, 准教授 (80712158)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords	プログラミング教育 / 情報教育 / 初等教育 / 中等教育 / 学習環境 / 指導計画 / カリキュラムチェーン / 教材 / 学習環境構築
Outline of Research at the Start	本研究では，小学校でアンプラグドコンピューティングやビジュアルプログラミング言語を学習した後に，学習者がスムーズにテキスト記述型プログラミング言語の学習に移行し，より高度なプログラミング教育と知識習得が可能となるための，①カリキュラムチェーンの提案，②サンプル教材作成およびプログラミング学習環境構築のための配信システム構築，③教員の情報交換システム構築を目指す。本研究の創造性は，連続性のなかったプログラミング教育を，機械学習・AIの基礎となる統計学を題材としてシームレスに統合したカリキュラムチェーンの提案と，授業教材の入手とプログラミング環境構築が容易できる配信システムを構築することである。
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は，初等から中等教育にかけて統計学を題材とした情報教育やプログラミング教育の学習環境を学年ごとに構築し，プログラミング的思考の育成とAIなどの知識と活用能力を育むことである。初年度では，小学校から中学校まで積み上げ学習方式による，情報教育およびプログラミング教育のグランドデザインを作成し，小学校低学年用のアンプラグドコンピューティングによるアルゴリズム学習教材，小学校3～4年でチャットボットの仕組みを学習しつつ，タイピングの学習で利用できるよチャット教材。小学校高学年向けの，①マイクロビットによるAI学習教材，②Scratchにより身近なデータをグラフで見える化しデータを分析する教材，③中学生の技術家庭でロボットカーを使い，各種センサ機能でぶつからない車を作成する教材を構築した。それぞれ，地元小中学校の協力のもと，授業実践し学習効果を測定し，教授法の振り返りをすることにより，教材の改良を加えている。授業実践においては，計画段階から担任の教員と4～5回の綿密な打ち合わせをして，実際の教材の作りこみを大学側で行った。また，打ち合わせの中で授業内容について小・中学校の先生に説明を繰り返すことにより，プログラミングなど教育方法に質問に答えさらにコラまでの経験から様々情報を伝えた。授業を小学校の担任の先生が執り行うことにより，良い学習効果がえら得るだけでなく，次年度以降，教材が受け継がれさらにブラッシュアップすることに貢献することが分かった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 地元の小学校，中学校の協力を得て概ね計画通り研究が進んでいるが，成果の発表については遅れている。計画段階ではプログラミング教育についてのみ取り扱う予定だったが，GIGAスクール構想の前倒しにより，一人一台のPC環境があるため，情報機器の取り扱いや，情報モラル教育も含めた，小中学校の学習環境を総合的に構築することとした。現在，初等教育から中等教育9年間のうち，1年生，3～4年生，5年生，6年生，中学2年生ようの教材が完成し，現在構築中のサイトに公開する予定である。
Strategy for Future Research Activity	小学校・中学校での情報教育およびプログラミング教育のグランドデザインのディテールまで含めて完成させる。また，学年ごとに6～10時間分の先生用の指導要領，提示資料，授業で学習する例題など教材を作成していく。既に作成されているのは，小学校1年，3～4年，5年，6年，中学2年なので，完成していない学年の教材を検討し，具体的な授業実践をすることにより，PDCAサイクルを回し，教材や教員支援を目的とした資料の有用度を上げていく。今年度は，ポータルサイトをクラウド上に公開し，作成した教材を公開する予定である。また，これまで作った教材の授業実践，あたらに，統計学の理解を助けるための中学生向きプログラミングの教材を完成させる。昨年中に授業実践し教育効果を検証した授業についての事例発表を，日本教育工学会，教育システム情報学会，情報処理学会などで報告し，さらに良い教材とするためのアドバイスをもらうことにより，さらに改良を進める。これらの内容については，日本教育工学会，教育システム情報学会，情報処理学会で学会発表し，論文として投稿する。