2016 Fiscal Year Research-status Report
理科教員養成のためのビッグデータ調査とリテラシーモデルの構築
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15K00987
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| Research Institution | Shumei University |
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Principal Investigator |
田中 元 秀明大学, 学校教師学部, 教授 (40512942)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 哲也 東京未来大学, 公私立大学の部局等, 准教授 (50566750)
小林 久美 東京未来大学, 公私立大学の部局等, 教授 (40343686)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 科学リテラシー / 科学教育 / 理科教育 / 理科教員 / 教員養成 / コンセプトマップ / ネットワークグラフ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2016年度は特に科目間の連携を意識し、化学-物理分野、化学-生物分野のそれぞれをまたいで現れる科学概念を調査することとした。また、この年度の大学入学者は、2009年度告示の学習指導要領「新課程」の下で高校3年間の学習を積んできた初めての代であることに注目した。中等教育 における理科科目を選択する上で、彼らの彼らの大多数が「化学基礎」を選択しているという事実を踏まえると、たとえばこの学生達が大学入学の時点で持つ「化学リテラシー」が「化学基礎」 によって大きく規定される可能性が挙げられる。
2014-2016年度の教員養成系学部（中等理科、初等理科）入学者のべ84名を対象として「化学」をキーコンセプトに据えてコンセプトマップを描かせ、用語、法則、人名等の出現回数を分野ごとに、マップ上とテキストデータ（【現在までの進捗状況】にて後述）上でそれぞれ集計し、次を結果として得た。 A 「化学基礎」に関しては、テキストデータ上で共起回数が多い科学概念ほど大学新入生に定着している傾向がある。 B 対象となった大学新入生達はテキストデータ上で科目横断型（化学-物理分野、化学-生物分野）であると目される知識を複数持つ。 C 対象となった大学新入生達は科目横断型であると目される知識を複数持つが、科目横断的な理解に及んでいない。 D 人名あるいは人名が関わる法則がコンセプトマップの上で占めるウエイトは有意に小さい。自然科学の一つの方向性である抽象化、一般化、法則化というプロセスが学生達には重要なものとして印象づけられていない可能性が大きい。
以上の内容は、後の「13.研究発表（平成２８年度の研究成果）」に記す雑誌論文３本、学会発表２件に述べられたものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
中等教育における理科８科目（「物理基礎」「物理」「化学基礎」「化学」「生物基礎」「生物」「地学基礎」「地学」）に関し、国内で現在発行されているすべての検定済み教科書の本文を抽出し、言語コーパスを作成した（ただし、現時点である程度の割合の文字化けが存在する）。これにより用語、法則、人名等の出現頻度を調べるだけでなく、今後は共起回数をより大規模に調査し、そこから得られるネットワークグラフを定量的な分析の対象とすることができる。
また、「日経サイエンス」（2000年-2014年）、「サイエンスウインドウ」（2006年３月-2016年冬号）、「マンガでわかる不思議の科学 そーなんだ！」（創刊号-130号）、「科学雑誌『Newton』特集記事」（2013年11月号-2017年3月14日号）といった一般／子ども向け科学雑誌をテキスト化も済ませた。一般の日本語コーパスとして「現代日本語書き言葉均衡コーパス（BCCWJ）」（国立国語研究所）の入手を検討中である。
理科教員養成に当たるリテラシーの姿を追究するために、上述した科学雑誌を由来とする各種のコーパス、または理科／科学によらない均衡コーパスを比較対象として、理科教科書あるいはその周辺から得られるコーパスを解析する際の精度上昇を目指す段階である。
現在、理科教科書本文から得た言語コーパスが1.3GBに及ぶサイズのネットワークグラフデータを生み、従来用いてきた表計算ソフトではこれを扱うことができない。当研究グループはperl言語によるプログラミングを行い、この問題点に当たっている。一台のPC上で数日間の連続運転を必要とするためハードウェア上の改良・改善が望まれるが、原理的には解決されたものと見なしてよいであろう。
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| Strategy for Future Research Activity |
理科教員養成に当たるための科学リテラシーを追究するに当たり、高校理科の教科書だけでなく各出版会社が出す資料集、指導書もコーパスに含めることを計画している。また、教員養成系の大学学部が公開する各種講義のシラバス、講義に採択する自然科学系の教科書を参考とすることを想定する。
当研究で構築してきた、あるいはこれから構築するコーパス群は大規模なものであり、解析とその結果の可視化のためには計算環境のハード・ソフト面の充実が不可避であろうと思われ、予算が許す範囲でその手当を行う予定である。また、秀明大学のITセンターの助力を申請することも検討している。
本研究の従来までの発表では、コーパスにおける科学概念ごとの出現頻度を主に定量したが、今後は共起回数を定量してネットワークグラフデータを構築し、この分析を主とする。また、科学概念を象徴する用語、人名、法則名等を人力でなく機械的、半自動的に各種のコーパスから抽出するアルゴリズムを考案中であり、そこにはインターネットを活用したデータ収集の工夫も考えている。
なお、手法を確立するために研究代表者（田中）の専門である化学を研究のスタート地点に置いたが、2017年度以降は化学分野以外にも等しく比重をかけて研究を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
研究用webツール（「指定ノードから一定の距離内にあるデータを抽出するプログラム」）の委託開発に遅延が生じ、支払いがまだ生じていないため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記ツールの開発が完了次第、支払手続きをとる予定。
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