2018 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of elementary school student's thinking process at programming learning and design of educational support system based on it
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17K01101
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| Research Institution | The University of Aizu Junior College Division |
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Principal Investigator |
中澤 真 会津大学短期大学部, 産業情報学科, 教授 (40288014)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅澤 克之 湘南工科大学, 工学部, 准教授 (20780282)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | プログラミング教育 / 初等教育 / 学習履歴 / 学習分析 / 反転学習 / 協働学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初等教育向けのプログラミング教育の実証実験のため，会津若松市教育委員会を介して会津若松市立一箕小学校と連携し，今年度はプログラミング授業のカリキュラムづくりと授業を実施した．昨年度は，我々が直接子どもたちを指導したが，今年度は小学校の現場教員が授業を展開できる体制を整えた．カリキュラムづくりでは新学習指導要領で求められている一般教科にプログラミングを盛り込んだ実践ということに対応するため，算数・理科と関連させた内容を検討し，実施した．算数の単元としては点対称，約数・倍数の理解の深化のためのプログラミング教育を導入した．特に，約数・倍数のカリキュラムにおいては，算数の理解の深化とプログラミング的思考の育成とのバランスを考慮し，後者を重視した約数を列挙するアルゴリズムを考えさせる授業から，約数クイズプログラムのような算数にウェイトを置いたものまでいくつかのバリエーションを検討した．理科の単元としては電流がうみ出す力において，ロボットカーを使ったプログラミングの授業を展開し，制御に関する要素も組み入れながら実施した．一般的なロボットカー以外に，自動宅配をイメージしたドローンプログラミングを学ぶ授業も実施し，興味関心の向上を図っている．
これらの授業ではすべて，プログラムの作成過程の履歴を取得し，理解度やつまずきとの関係性について分析中である．また，プログラミングは学習者間の理解度に差異が生じやすいため，協働学習の形式で学び合い・助け合いをすることが望ましい．このようなピア・ラーニングを実施するための最適なグルーピングを学習履歴から自動生成する手法の構築にも取り組んだ．また，反転学習のように自学自習時の学習履歴活用についても併せて取り組んだ．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
一般教科におけるプログラミング教育の適用は，一般教科の理解の深化とプログラミング的思考の育成とのバランスを考慮する必要があり，授業デザインにかなりの時間を要してしまっていることや，プログラミング教育の小学校での実施に向けて，小学校教員が実際に授業を実施するための事前指導にも時間がかかってしまった．また，2017年度の取り組みの経験を生かし，二つのバランスウェイトが異なるバリエーションを用意する方針を採用したことも影響している．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在まで得られている学習履歴データの分析を継続するとともに，実証実験として実施するプログラミング教育の対象を３・４年生の中学年にまで拡大して実施する．また，一般教科として理科にプログラミング教育を盛り込むために教育用ロボットを用いた実証実験も行う．
また，学習履歴取得環境については，研究用の分析環境ということだけでなく，小学校の現場での実用に耐えられるものを目指し，児童がファイルの概念を意識せずに作成したプログラムを保存・共有する仕組みや，教員がこれらを管理できる機構を用意し，また学習履歴の分析結果を教員が容易に確認できるフレームワークを構築する．
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| Causes of Carryover |
ロボットカーのようなガジェットは現在多種多様なものが発売されており，価格や取り回し，管理の容易さという点以外に，仕様上のプログラムに対する制約にも差異があり，この特性を考慮した上で機種選定をしなければならない．2018年度は小学校側が所有する機材とレンタル品によって授業をデザインし実施したが，実機購入まではもう少し詳細な評価検討が必要であると判断し，2019年度にこれらの機材を購入して実証実験を行うこととしたい．
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