見える化・さわれる化に基づくコンピュータサイエンス教育のための教材開発

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K18654
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 竹田 正幸 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (50216909)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 大輔 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (00294992)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: コンピュータサイエンス / 科学教育 / プログラミング的思考 / コンピュータサイエンス的思考

Outline of Annual Research Achievements

小学校でのプログラミング教育必修化の方針に伴い設置された有識者会議の結論は，(1)プログラミングのスキルの習得を目的とせず，(2) 教科の新設は行わずに既存教科のカリキュラムにコンピュータサイエンス的な視点を入れる，ということであった．21世紀を生き抜く子供たちにとって，コンピュータサイエンス的 な視点をもつことは，プログラミングスキルの習得よりはるかに重要である．だが，小学生に向けたコンピュータサイエンスの教育プログラムや教材は整備されていない．また，小学校教諭の大多数はコンピュータサイエンスの教育を受けたことがないため，研修プログラムの整備も必要である．高校の「情報」では，「情報の科学」「社会と情報」の2科目から1科目を選択するが，コンピュータサイエンスを中心にした「情報の科学」は現場の教諭から敬遠され，これを選択する高校はわずか2割程度である．
そこで本研究では，コンピュータサイエンスのエッセンスをわかりやすく学ぶための教育プログラムおよび教材・教具の研究開発を行う．「コンピュータサイエンスにおける分子模型」を謳い文句に，本来は目に見えないコンピュータ処理のプロセスを見える化・さわれる化する．これにより，生徒は自らの手で教具を動かしながら個々のプロセスを「実行」する演習を通じて身体的実感を伴った理解を獲得できる．
２年目である平成30年度は，これまでに開発した教材について，九州大学の基幹教育等での使用を通じて洗い出した問題点について，改善を行った．また「プログラミング的思考」教育のために企業等により開発された様々な教材等についての調査を行うとともに，独自の教材を試作し操作性の観点から改良を重ねた．最終年度は，この教材の実用化に注力する計画である．

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究では，コンピュータサイエンスを(A)情報とは何か，(B)計算とは何か，(C)人工知能とは何か，の3つの分野に分け，それぞれについて教材の開発を行うことを目的としている．２年目である平成30年度は，これまでに開発した教材について，九州大学の基幹教育等での使用を通じて洗い出した問題点について，改善を行った．また「プログラミング的思考」教育のために企業等により開発された様々な教材等についての調査を行うとともに，独自の教材を試作し操作性の観点から改良を重ねた．このように，本研究は順調に進展している．

Strategy for Future Research Activity

小学校でのプログラミング教育必修化方針に伴い設置された有識者会議では，プログラミングスキルの習得よりも「プログラミング的思考」の教育が重要とされた．このため，我が国の企業等により「プログラミング的思考」教育のために様々な教材や教育プログラムが開発されている．これらと同じ路線で開発を進める必要はないが，実態を把握しておく必要がある．そこで，平成29-30年度は，これらの教材についての調査も併せて行った．その調査に基づき，平成30年度において新たなプログラミング教材の着想を得たため，その教材を3Dプリンタ等を用いながら数パターン試作し，操作性の観点からの改良を重ねた．最終年度である平成31年度は，この教材の実用化に注力する計画である．

Causes of Carryover

教育関係の企業等による「プログラミング的思考」教育のための教材開発が，予想を超える勢いで展開されている．本研究においてはこれらの動向を十分に見極める必要があることから，当初の計画を変更し，1年目における教材開発はセーブして2年目以降に大掛かりに教材の研究開発を行うこととした．すなわち，テクニカルスタッフやアルバイト学生を雇用するための人件費・謝金やソフトウェア外注のための開発費を2年目以降に集中させる計画である．2年目である平成30年度においては，人件費・謝金に多くの経費を充てた．最終年度である平成31年度においてはソフトウェア外注にかかる経費を確保しておく必要がある．以上の理由により，1年目に続き2年目においても支出を抑え，次年度使用額としたものである．