2019 Fiscal Year Research-status Report
オープンデータを利活用したデータサイエンス教育のコンテンツ開発
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18K02608
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
小口 祐一 茨城大学, 教育学部, 教授 (70405877)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 良宜 宮崎大学, 教育学部, 教授 (10218985)
青山 和裕 愛知教育大学, 教育学部, 准教授 (10400657)
松村 初 茨城大学, 教育学部, 准教授 (60700557)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 統計教育 / データサイエンス / コンテンツ開発 / オープンデータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は「オープンデータを利活用したデータサイエンス教育のコンテンツ開発を推進し，実験授業を通して生徒の活動や反応を分析して，その効果を検証すること」である。
平成30年度は，データサイエンス教育のカリキュラムを策定した。まず，データサイエンス教育研究の知見や，人材育成プロジェクトなどを調査・整理した。たとえば，総務省統計局は，オンライン講座「誰でも使える統計オープンデータ」を開講している。この講座では，e-Statの利用方法，地図機能の利用方法，オープンデータを利活用した意思決定まで，広範に扱われている。次に，ニュージーランドのカリキュラムを調査・整理した。ニュージーランドのカリキュラムは，学年をまたがる水準１から水準８までを枠組みとして，水準ごとにカリキュラムを設定していた。そして，データサイエンス教育のカリキュラム案を策定した。ここでは，PPDACサイクルに基づいたカリキュラムの枠組みを設定した。「PPDACサイクルのどの相に焦点をあてるか」，「学習環境はICT利用可能か」，「分析に利用できる統計手法は何か」という３つの観点で内容を系統化した。
令和元年度は，データサイエンス教育のコンテンツ開発を推進した。オープンデータを利活用したデータサイエンス教育のコンテンツ開発の基準を設定した。基本的に「統計的探究プロセス（PPDACサイクル）」と対応させ，次の項目を構成要素とした：「現実世界の問題」，「対象学年」及び「統計的知識」，「利活用するデータ」，「分析の指標」，「指標の判定基準（エビデンス）」。コンテンツ開発のモデルとして「人口減少の問題」を扱った。「高等学校１学年」，「ヒストグラムと中央値，並行箱ひげ図と四分位数」，「市区町村別の出生数，死亡数」，「出生数÷死亡数」，「基準値１との大小比較」を構成要素とした。このモデルを参考にコンテンツを開発した。
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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
令和元年度の目的は「データサイエンス教育のコンテンツ開発を推進すること」であった。主な研究実績は，次のとおりである。
オープンデータを利活用したデータサイエンス教育のコンテンツ開発の基準を設定した。基本的に「統計的探究プロセス（PPDACサイクル）」と対応させるようにした。第１に「現実世界の問題」をテーマにすること，第２に「対象学年」及び「統計的知識」を指導内容の項目として記述すること，第３に「利活用するデータ」を明確にすること，第４に「分析の指標」を作ること，第５に「指標の判定基準（エビデンス）」に基づく結論を導けることであった。コンテンツ開発のモデルとして「人口減少の問題」を扱った。対象学年は「高等学校１学年」，統計的知識は「ヒストグラムと中央値，並行箱ひげ図と四分位数」とした。利活用するデータは「市区町村別の出生数，死亡数」，分析の指標は「出生数÷死亡数」，指標の判定基準は「基準値１との大小比較」とした。このモデルを参考にして「アイスクリームの仕入れ額の問題」などを開発した。たとえば，独立行政法人統計センターでは「データ分析コンペティション」を実施して，データサイエンス教育に関する優れた実践の共有を推進している。このコンペティションの優秀作品を用いて，設定された基準に従うコンテンツを開発した。諸外国では，シミュレーションに基づく推論の研究が進んでいる。そこで，ある都道府県の生活様式や文化施設などについて，一部の市区町村のデータを用いてシミュレーションし，統計量から母数を推定するコンテンツの開発を，令和2年度に継続して進める予定である。
令和元年度において，ほぼ研究計画のとおりに研究が進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度は，認知的側面の評価について，データサイエンス教育の評価問題の作成，及び情意的側面の評価について，データサイエンスに対する態度の調査票の作成を進める。まず，ARTISTプロジェクトの問題や，我が国の統計検定の問題を参考にして，認知的側面の評価問題を作成し，策定したデータサイエンス教育のカリキュラムの内容と照合する。次に，SATS（統計に対する態度）の調査票などを参考にして，データサイエンスに対する態度やメタ認知的技能に関する調査票を作成する。そして，オープンデータを利活用したコンテンツの開発を継続して進め，中学生および高校生を対象にした実験授業に活用できるように，発問系列を含めた指導計画を作成する。さらに，データサイエンス教育について，追加で開発されたコンテンツをカリキュラムに照合し，コンテンツ一覧表の改善を進める。
令和3年度は，それまでの研究成果を基盤として，研究協力校等で，開発されたデータサイエンス教育のコンテンツによる実験授業を実施し，その効果を検証する。データサイエンス教育の目的，内容，方法，評価の枠組みについて，研究組織で共通理解した上で，コンテンツの効果検証を推進する。そして，オープンデータを利活用したコンテンツとその一覧表，及び指導計画などの研究成果を公開する予定である。
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| Causes of Carryover |
（理由）令和元年度の目的は，オープンデータを利活用したコンテンツ開発を進めることであった。その際，オープンデータにアクセスして，それを利活用した資料を調査・整理するために，令和元年度において，コンピュータの費用を請求した。また，令和元年度は，オランダのフロイデンタール研究所とオランダの中学校を中心に，海外への渡航調査を実施する予定であったが，新型コロナウィルス感染症が世界規模で拡大したため，渡航が延期となった。そのため，次年度使用額が生じた。
（使用計画）令和2年度の目的は，認知的側面の評価について，データサイエンス教育の評価問題の作成，及び情意的側面の評価について，データサイエンスに対する態度の調査票の作成を進めることである。データサイエンス教育のカリキュラム，コンテンツ，評価を総合して，延期されているオランダへの渡航調査，及び上海での国際数学教育学会（ICME）での研究成果の発表を予定している。そのため，令和元年度に予定していた渡航調査に関する費用を，令和2年度に外国旅費として使用する計画である。
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