2021 Fiscal Year Research-status Report

Development of assessment in mathematics and science for using advanced digital technology: Toward the cultivation of scientific thinking

Research Project

Project/Area Number	21K18136
Research Institution	National Institute for Educational Policy Research
Principal Investigator	安野史子国立教育政策研究所, 教育課程研究センター基礎研究部, 総括研究官 (00370081)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	根上生也横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (40164652) 西村圭一東京学芸大学, 教育学研究科, 教授 (30549358) 安田淳一郎山形大学, 学士課程基盤教育機構, 准教授 (00402446) 林誠一富山大学, 学術研究部教育学系, 教授 (70562403) 中川正樹東京農工大学, 学内共同利用施設等, 特任教授 (10126295)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2025-03-31
Keywords	デジタル問題 / 理数 / 科学的思考力
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は，理数系の学力評価において，科学的思考力に重点を置き，これまでにない発想で，デジタル3D，オブジェクトVR，バーチャル実験装置等，高度デジタル技術を用いたデジタルコンテンツを具備する評価問題を開発し，科学的思考力を中心に，それによって測ることができる能力が何であるかを明らかにすることである。具体的には，動的幾何オブジェクト，シミュレーションツール，バーチャル実験装置といったデジタルコンテンツを開発し，それを含む評価問題を試作する。そして，それを用いて，試験の実施，結果の評価といった一連作業を繰り返し，実証的考察的に，高度デジタル技術を用いた評価問題開発のガイドラインを策定するとともに，科学的思考力を中心に，どんな能力が測れるかを明らかにすることである。研究代表者，研究分担者，研究協力者で研究委員会を組織し，海外の関連研究者からも，研究計画・方法に対する助言を得たりしながら，研究プロジェクト方式で研究を推進している。 1年目にあたる今年度は，評価開発班(数学・物理・化学)が，平成30年3月告示の高等学校学習指導要領の数学及び理科の内容を視野に入れて，デジタルコンテンツを具備する評価問題の開発に着手した。まず，欧州で開発されている動的幾何アプリ，バーチャル実験装置，シミュレーション教材を中心に，高度デジタル技術を用いたデジタル教材に関しての先行研究を調査しつつ，それらを参考にしながら，これまでにないデジタルコンテンツの開発とそれらの有効性の検討を中心に行ってきている。また，問題提示や解答入力，特に，手書きによる書き込みや手書き数式・記号認識入力についてのGUIの検討も併せて行っている。今年度は，特に，物理・化学におけるオブジェクトVRによる教材作成を試み，その作成方法も確立しつつある。また，写真を組み合わせることによる，よりリアルなバーチャル実験装置の開発検討も行ってきている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 評価開発班(数学・物理・化学)が，平成30年3月告示の高等学校学習指導要領の数学と理科の内容を視野に入れて，デジタルコンテンツを具備する評価問題の開発に着手した。まず，欧州で開発されている動的幾何アプリ，バーチャル実験装置，シミュレーション教材を中心に，高度デジタル技術を用いたデジタル教材に関しての先行研究を調査しつつ，それらを参考にしながら，物理・化学におけるオブジェクトVRによる教材作成を試み，具体的にいくつか試作した。また，写真を組み合わせることによる，よりリアルなバーチャル実験装置の開発検討を行ったが，試作途中となっている。
Strategy for Future Research Activity	2年目は，引き続きデジタルコンテンツ開発を行うとともにそれを具備した問題の開発をしていく。さらに，それら開発問題と，問題提示，解答入力のGUIとの統合を行っていく。3年目以降は，パイロット調査実施，その結果を受けた改修を繰り返し，最終年度に，モニター調査，結果分析，評価，まとめを行う。
Causes of Carryover	初年度は，既存の機材を組み合わせて，探索的に，デジタルコンテンツの作成を行ってきた関係で，最終的に最良な機材の確定までに至らなかった。また，コロナ禍における制限により，研究打ち合わせ，学会等が延期になったりオンライン開催となったりし，旅費が執行できなかった。開発そのものもやや遅れているが，順次計画にしたがって執行していく予定である。また，今年度の研究状況により新たな種類のコンテンツの開発も考案しているため，その開発にも使用予定である。