Visualization/Tangiblization-Based Teaching Materials for Computer Science Education

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K18654
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Education and related fields
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Takeda Masayuki 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教育 / 見える化 / さわれる化 / アンプラグド教材

Outline of Final Research Achievements

In this study we aimed in developing teaching materials and tools for Computer Science (CS) education. With our signature phrase “Molecular Model Kits in CS”, we involved in developing teaching tools which visualize and/or tangiblize several invisible processes inside a computer. Using such tools, elementary, junior high and high school students are expected to actually understand the essence of CS.
The plugged and unplugged tools developed were used in several lectures and improved based on feedbacks. New sets of unplugged tools were also developed by exploiting 3D printers, as well as new sets of Web applications.

Free Research Field

情報科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

次世代を担う子供達にとって，ソフトウェアの作成を経験し，ソフトウェアの動作する仕組みを理解することは極めて重要である．文科省は，プログラミングスキルの習得ではなくプログラミング的思考の習得を掲げている．「プログラミング的思考」とは，コンピュータサイエンス(CS)のアプローチそのものである．よって，小中高生と教員のためにCS教材を整備する社会的意義は大きい．
本研究では，プログラミング的思考やCSの本質を学ぶための教材・教具の研究開発を行う．児童生徒は，手に持ったキューブを繋ぐことでプログラミングしたり，情報処理プロセスを手動で「実行」したりする演習を通じ，身体的実感を伴った理解を獲得できる．