2021 Fiscal Year Research-status Report
高大連携による情報科の「モデル化とシミュレーション」教育のデザインに関する研究
| Project/Area Number |
20K03125
|
|---|
| Research Institution | Iwate Prefectural University |
|---|
Principal Investigator |
市川 尚 岩手県立大学, ソフトウェア情報学部, 准教授 (40305313)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 裕介 芝浦工業大学, システム理工学部, 准教授 (40454037)
高木 正則 岩手県立大学, ソフトウェア情報学部, 准教授 (80460088)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 情報教育 / モデル化とシミュレーション / 高大連携 / 情報科 / 社会シミュレーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
新学習指導要領では高等学校情報科の内容が高度化し，すべての高校生がモデル化とシミュレーションについて学習することになった．本研究は，実質的な高大連携による情報科のモデル化とシミュレーションの教育を中心として，教授法や学習環境のデザインを目的とした教育実践研究である．２年目は１年目の研究を踏まえ，教授法を改善して実践を行った．
まず，専門学科「情報科」を有する２つの高校と連携し，遠隔による課題研究の実践を年間を通して実施した．学校におけるCOVID-19の感染防止をテーマとし，エージェントベースの社会シミュレーション環境をs4 simulation systemを用いて構築した．１年目で行った方法を改善し，学校（教室と体育館），家庭，会社を設定し，指定された状況を再現しながらモデルの特性を理解するパラメータ調整フェーズと，有効であると考えられる防衛策をモデル上に実装して評価を行うシナリオ分析フェーズの２つに分けて，段階的に取り組ませた．生徒たちは進捗をモデリングサイクルシートを用いて報告した．生徒たちは最終的に感染防止についての評価結果を報告し，さらに学外のシミュレーション関連のセミナーで成果を発表できた．
また，普通高校の理数科の生徒に対して，オープンソースのシミュレーション環境であるNetLogoを用いて，教室環境や休み時間の動きを再現しながら，COVID-19の感染防止策を提案する実践を行った．NetLogoは専用の言語を用いているが，ある程度のインストラクションによって高校生たちでも利用可能であることや，シミュレーション結果をエビデンスとして防止策を提案する様子が確認された．さらに，共通教科情報科でモデル化とシミュレーションの授業を行うことを想定し，ブロック型のプログラミングにより手軽にエージェントベースのシミュレーションを行う環境を試作し，システムの要件を検討した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２年目の計画は，１年目の試行結果を評価・分析し，教授法を改定し，改善後に再度の実践を行うことであった．遠隔での課題研究遂行を支援する学習環境の要件の洗い出しを行うことも含めた．
専門学科「情報科」を有する2つの高校に協力をいただきながら，１年目の研究を踏まえて，学校におけるCOVID-19の感染対策というテーマは維持しながら，方法についていくつか改善を行った．シミュレーション環境は，教室環境だけではなく家庭や親が勤務する会社なども含めたより範囲の広い場を設定し，学習活動をパラメータ調整をしながらモデルの理解を深めるフェーズと，防止策をモデルに実装して評価を行うというフェーズに分けることにした．これは昨年度出てきた問題である教室環境の再現に注力してしまわないようにするとともに，モデルへの理解をより深められるようにすることを意図した．コロナ禍ということもあり，すべて遠隔とはなったが，改善した内容で実践を行うことができた．
また，専門教科情報科だけでなく，共通教科情報科の内容も扱うと計画していたことについては，普通高校の生徒たちに対して，NetLogoオープンソースのシミュレーション環境を利用した実践を行った．教室でのCOVID-19の感染拡大のエージェントベースシミュレーションによる学習活動を行った．さらに，ブロック型のプログラミングにより手軽にエージェントベースのシミュレーションを行う環境を試作し，システムの要件についても検討した．
昨年度の結果を踏まえて改善を行いながら，実践を行うことができたことは，２年目として計画していた内容に照らしても十分な進捗であったと言える．実践を通して明らかとなった課題については，３年目に取り組む予定である．
|
| Strategy for Future Research Activity |
２年目で明らかとなった課題を踏まえながら，これまでに試みてきた教授法を改善し，３年目についても，専門教科情報科を想定した実践と，共通教科情報科の実践を行う予定である．最終年度であるので，改善した教授法について，多面的に効果の評価を行う．
専門教科情報科を想定した実践においては，２年目に開発した２つのフェーズによる段階的な教授法は維持しながらも，学習の難易度の調整や，支援のあり方についても検討する．また，これまではs4 simulation systemという有料のシミュレータを用いていたが，より学校での導入のしやすさを考慮にいれて，オープンソースのNetLogoを活用した実践を試みる．
共通教科情報科については，NetLogoの活用とあわせて，プログラミングスキルのばらつきにも配慮するために，２年目に検討したブロック型のプログラミングインタフェースの採用も検討しながら，モデル化の支援や，エージェントベースシミュレーションの体験と学習プロセスの蓄積を行えるようなシステムの設計・開発を進めていく予定である．
|
| Causes of Carryover |
2年目も1年目と同様に，COVID-19感染拡大により，学会の大会や研究会がオンライン開催となり，本研究で行なった実践も遠隔を中心に進めたことにより，旅費の支出が当初の予定より少なくなった．また，当初想定したシミュレーターのライセンス料の費用も抑えることができたため，次年度使用額が生じた．次年度は，シミュレータのライセンス料や継続しての遠隔実施のための環境整備等の費用に充当する予定である．また，学会大会の現地参加や，システム開発費用などが想定される．
|
Research Products
(8 results)
