2021 Fiscal Year Research-status Report
小中高大の接続を意識したプログラミング教育教材と利用モデルの研究
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20K03234
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| Research Institution | Chitose Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
山川 広人 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 講師 (90724732)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小松川 浩 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 教授 (10305956)
長谷川 理 武蔵野大学, データサイエンス学部, 講師 (30647102)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 教材整備 / 教材利用 / プログラミング的思考 / Pythonプログラミング / eラーニングシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，小中高大それぞれの発達段階とその段階間の接続を意識したプログラミング教育体系に応じての教材の整備およびその利用法の確立を目的としている．これに向け，本研究課題で整備してきたレベル別教材の利用実践と追加整備を行なった．
教材の利用実践では，ふたつの大学のプログラミング関連科目において，Pythonプログラミングのレベル別教材を試用した．まず，べースとなるeラーニングシステムの中で演習問題およびCBT(Computer Based Test)でのレベル判定問題として出題可能な状態にした．その上で，大学ごとに授業の中に教材を組み入れ，被験者となる学生が実際に授業で必要となる予習や習得度合いの判定に教材を利用した．被験者のプログラミング言語の未習・既習の状態を意識したアンケートおよびレベル判定結果に基づいた教材の難易度について検討したところ，学習者それぞれのプログラミングの学習経験が教材に対して感じる難易度に影響すること，またその主たる部分がプログラミングの概念部分の理解に根ざすことへの可能性がわかってきた．こうした結果は，本事業におけるプログラミング的思考からの体系的な教材整備の必要性を裏付けるものと考えており，今後も追求したい．
教材の追加整備では，上記の実践結果も参考に，高等学校での情報I・IIや大学段階での数理・データサイエンス・AI教育と関連づけた発展を見据え，Pythonプログラミングにおけるデータ分析ライブラリに関するレベル別問題の追加整備を行った（計70問）．
一方で，今年度の推進方策に含まれていた小中学校段階での利用実践およびそれに基づいた教材内容の検討については，教育現場と連係した実践環境の構築が計画通りに行えず，今後も継続的に取り組むべき課題として残った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
高校・大学段階を想定した教材の整備や利用モデルの検討は，当初計画どおりに進んでいる．具体的には，整備したPythonプログラミング教材を知識体系順にeラーニング上で学習可能にした上で，数理・データサイエンス・AI教育に関わる機械学習やアルゴリズム・データ収集の方法を学ぶ授業の予習および授業に必要な習得度合いの判定を行えるように準備できた．また授業での実利用を通じて利用者のアンケートや判定結果を用いて，学習者にとっての難易度がプログラミングの概念部分の既習度合いに影響を受ける可能性を調査できた．さらにこうした実践や調査を，今後，ステークホルダーとなる大学eラーニング協議会などを通じて，より多くの教育機関に広げる準備を整えることができた．
しかしながら，小中学校段階を想定したプログラミング的思考の教材の実践は当初計画より遅れている．これについては，教材の整備が行えているものの，教材を用いた利用モデルの実践と実践に基づいた教材の再検討が行えていない．これは年度内に実践の協力を取り付けることができず，継続的に取り組むべき課題として残された．小中学校段階における実践計画を構築し直し，GIGAスクール環境なども意識しながら，協力校との関係を構築する必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
高校・大学段階を想定した教材の整備や利用モデルの検討は当初計画通りに進んでいることから，ステークホルダーを通じたより利用規模を拡大した検討や，利用モデルの改善を図る．具外的には大学eラーニング協議会の共通基盤教材として本研究で開発した教材を他大学も利用できるようにし，希望する大学が入学前教育などで利用をできるようにする．すでに利用を開始している大学においては，他の教材と関連した知識マップを整理するなど，特定の知識単元だけの利用ではなく，学習者が自己調整的に複数単元の教材利用を行えるようなモデルが可能になるかを試行する．高校段階には，本研究の教材について現場教員と意見交換が行える関係を構築できていることから，高校の情報I・IIの内容と連携した自学自習などの利用モデルと実践例の蓄積を図る．当初計画よりも遅れがみられる小中学校段階での利用モデルの構築・実践については，GIGAスクールによる持ち帰り学習を計画している小中学校などとも連携し，具体的な利用方法なども整理した上で，実践に漕ぎつける必要がある．地域の教育委員会と連携しながら，実践準備をあらためて検討しながら進める．
これらの利用実践で得られた結果に基づき，教材内容の再検討や拡充にも引き続き取り組む．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染症の世界的な拡大の影響が続き，成果発表を行う学会等の機会はオンラインもしくはハイブリット開催へ変更されたものが多かった．研究者間の打ち合わせも対面で行うものを極力避け，オンラインで行った．こうしたことから当初計画よりも旅費の費用が生じていない．次年度は同様に感染症の拡大状況や，それに伴う学会等の開催方針を確認の上で，旅費等の費用の活用を図る．
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