2019 Fiscal Year Research-status Report
小学校でプログラミング的思考を重視した授業改善可能な情報教育のシステム化
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19K03087
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| Research Institution | Suwa University of Science |
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Principal Investigator |
広瀬 啓雄 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 教授 (50228839)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾崎 剛 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 講師 (80712158)
平田 幸広 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 教授 (70238369)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 情報教育 / 初等教育 / プログラミング的思考 / アンプラグドコンピューティング / 授業改善 / 教育効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は，現場の教員でプログラミング教育改善の持続的PDCAを回すため，プログラミング教育への理解，基礎知識の習得を目的として，つぎの３つの年間の目標を掲げた。(1)小学校の先生にプログラミング教育の目的の理解，(2)プログラミング教育を展開する方策の提案，(3)具体的なインストラクショナルデザインの提案
2019年度9月～1月，毎月，共同研究先の原村立原小学校の教員全員を対象に，プログラミング的思考とその有用性，および授業への取り組み事例に関する講演，ワークショップを開催した。さらに，体験型ロールプレイングゲーム（RPG）によるプログラミング的思考を育む授業設計と，フローチャートによるプログラミング的思考を取り入れた算数の授業設計の提案をして，その有用性を小学校教員（n=18）により評価した。それを10点満点に換算した結果は，(1)体験型RPGとフローチャート教材の比較，(2)体験型RPGを授業実践するときの考慮すべき事項，(3)フローチャートを授業実践するときの考慮すべき事項について登頂的なデータが取得できた。
これらの結果より，プログラミング的思考を取り入れた授業をより広く実践するためのヒントを得られた。プログラミング的思考を取り入れた授業を活性化させるために，プログラミング的思考について理解を深めるための教育と，プログラミング的思考を取り入れた授業をすることへの不安度を取り除くための教員教育を，適材適所で効果的に実施することが重要である。
小学校教員との4回のワークショップで，小学校の先生からアンプラグドコンピューティングを通常の授業のと入れる事例発表会をするなど，2020年度からアンプラグドコンピューティングによるプログラミング的思考を取り入れた授業が実践される。それに合わせて，授業実践の結果報告，フィードバックを蓄積するためのサーバのプロトタイプを構築し，2020年度の本稼働に向けて準備した。
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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
継続的にPDCAサイクルを回し，授業改善可能な教育システムを構築するために，次の研究を実施する予定であった。
①モデルカリキュラムの開発 (Plan)４-６年生を対象としたプログラミング教育のモデルカリキュラムを構築する。アルゴリズムを体験的に学習するツールであるアルゴロジックや数理情報科学コンテスト「Bebras」の練習問題をプログラミングの授業に取り入れたモデルカリキュラムを作成する。
②学習支援システムの構築および改善案の検討 (Do, Act) プログラミング教育の教材・ノウハウの提示，授業改善の議論を行うための支援システムおよびフォーラムを構築する。モデルカリキュラムを元に授業支援のために教材を電子化する。教材の配布，Amazon Web Services(AWS)によるクラウドサーバを利用し，インターネットに接続されたPCからアクセス可能なMoodleをベースとしたシステムで構築する。構築するシステムは登録したユーザのみアクセス可能として，教授方法の相談などの掲示板なども設ける。
③教育効果測定方法の開発 (Check) プログラミング的思考力・問題解決能力を客観的・定量的に推し量る質問紙を作成する。
①に関しては，現場教員のプログラミング的思考についての理解・授業での実践の提案がされた。また，当初はビジュアルプログラミング言語Scratchで，プログラミング言語の学習を予定していたが，現在の小学校では英語が必修となり，アルファベット，英語単語の理解も進んでいることかあら，Pythonでのプログラミング教育に変更することなった。②に関しては，先生方が実践した事例とフィードバック，Q&Aを共有するためのサーバのプロトタイプが完成した。③に関しては，CABによる質問紙を設計し2020年度４－５月に，3~6年生を対象に調査をする予定である。
これより，おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は次の通り計画している。
①モデルカリキュラムの開発：全学年を通して，アンプラグドコンピューティングによるプログラミング的思考を取り入れた授業を実践する。実践した内容は，専用のサーバに蓄積し，各教員で情報共有することにより，より多くの場面でプログラミング的思考を取り入れた授業ができる。実際のプログラミング教育は3-6年を対象として，モデルカリキュラムを開発した。【3年次】算数「数量の関係 表や棒グラフ」の理解を深めるため，Pythonで棒フラフを描画する演習。【4年次】「数量の関係 2次元の表，折れ線グラフ」の理解を深めるため，Pythonで2次元の表から様々な折れ線グラフを描画する演習。【5年次】数量の関係 簡単な比例の関係，2つの数量の関係」の理解を深め，散布図の発展的展開をPytyhonで，比例のグラフ，散布図を描画することにより学習する。【6年次】 「数量の関係 比例と反比例」の理解を深めるため，Pythonで線グラフおよび散布図を書かせる。さらに，ペアプロット図に発展させる。これらの授業実践は，最初は大学教員がモデル的に行うが，小学校の有志の教員にPythonプログラミングの授業を行い，小学校で展開するための基礎知識定着を目指す。
②授業実践の共有：2019年度に目的を達成するためのMoodleベースのサーバを構築済みである。学校外のネットワークにサーバを置くことになるので，運用ルールについて検討し，早期にサーバの運用開始を行いたい。
③教育効果測定について：2019年度に1回あたり15分で取り組む，プログラミング的思考の定着を推し量る質問紙を3枚設計済みである。2020年度から2年かけて，3～6年生にこの質問紙を適用し，学年ごと，環境の違いごとに，プログラミング的思考力の変位を客観的に測定する。
2021年度は，持続的に教育現場でプログラミング教育の授業改善ができる環境構築に向けて，この内容をさらに発展させる予定である。
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| Causes of Carryover |
授業を実践しアンケート用紙の回収，入力，集計などの人件費が必要と予定していたが，学習効果を測定するアンケート（質問紙）の実施が，2020年度となったため7万程度繰越額となった。
2020年度は，質問紙によるプログラミング的思考の定着度を調査する質問紙の実施・採点・集計作業など発生するため，2020年度に繰り越し使用する。
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