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次世代の高度なIoT技術者育成のための教育プログラムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K03103
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分09070:教育工学関連
研究機関国際高等専門学校

研究代表者

南出 章幸  国際高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (20259849)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードプログラミング教育 / 小学校低学年 / 計算機的思考 / IoT / PBL / 小学生 / シールプログラミング / 技術者育成
研究開始時の研究の概要

次世代の高度な IoT 技術者育成のための教育プログラムの開発を目的とし、アジア地域から高い評価を得ている日本発の高専教育に、理数系に対する教育の見直しとして国際的にも推進されているSTEM教育を統合した教育プログラムを開発し、物理・数学・工学を融合できる次世代の高度な IoT 技術者育成を目指す。本研究では、IoT 技術者育成において、目の前の現象に対して自ら問いを立て、原理を理解させる教育が必要不可欠であるとの考えを基礎として、物理実験からPBL活動を通じて物理現象、原理の理解、それを測定するセンサーの精度、応答速度までを考えさせる教育プログラムを構築し、実践する。

研究成果の概要

本研究は次世代の高度な IoT 技術者育成のための教育プログラムの開発を目的として研究を始めたが、生徒のスキル不足が顕著であったため、計画した教育はそのままでは導入できなかった。そこで小学校のプログラミング教育を含めた教育プログラムを検討する必要性を感じ、小学校の低学年でのプログラミング教育に利用できるシールとスキャナを使用する新しいプログラミング教材を開発した。小学校24校(児童約1600人)での実証実験を行い、教材システムの有効性を確認できた。ただし、最終的に行う予定であった物理実験がCOVID19感染症蔓延のためできなくなり、代わりにホログラフィーを使ったシステムを試作した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

次世代の高度な IoT 技術者を育成するためには、小学校から高等教育機関までの情報教育の流れを踏まえて全体的に教育手法を検討していく必要性がある。本研究において全体を調査した結果、特に小学校低学年の情報教育(計算機的思考教育)の遅れが顕著であることが分かった。これは小学校の教諭がプログラミングを未経験であること、授業で使用する適切な教材がないことに起因する。本研究では、小学校低学年児童が授業内に計算機的思考を学べる教材システムを開発したことで、低学年児童の授業を小学校教諭が簡単にできるようにした。今後、本教材が広まれば小学校低学年の情報教育に大いに貢献できると思われる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] PRACTICE OF COMPUTATIONAL THINKING EDUCATION WITH TEACHING MATERIALS ASSOCIATED WITH THE COMMUNITY2021

    • 著者名/発表者名
      Minamide, A., Takemata, K., Fujishima., S
    • 雑誌名

      EDULEARN21 Proceedings

      巻: 1 ページ: 9565-9571

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Computational Thinking Education System for Elementary School Class2020

    • 著者名/発表者名
      Minamide Akiyuki、Takemata Kazuya、Yamada Hirofumi
    • 雑誌名

      2020 IEEE 20th International Conference on Advanced Learning Technologies

      巻: 1 ページ: 22-23

    • DOI

      10.1109/icalt49669.2020.00013

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computational Thinking Education Using Stickers and Scanners in Elementary School Classes2020

    • 著者名/発表者名
      Minamide Akiyuki、Takemata Kazuya、Yamada Hirofumi
    • 雑誌名

      First International Computer Programming Education Conference

      巻: 1 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of PBL Educational Program in Collaboration with Printing Company2020

    • 著者名/発表者名
      Minamide Akiyuki、Takemata Kazuya
    • 雑誌名

      The Impact of the 4th Industrial Revolution on Engineering Education

      巻: 4 ページ: 749-754

    • DOI

      10.1007/978-3-030-40274-7_71

    • ISBN
      9783030402730, 9783030402747
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DEVELOPMENT OF NEW PROGRAMMING WITH STICKERS FOR ELEMENTARY SCHOOL PROGRAMMING EDUCATION2019

    • 著者名/発表者名
      Minamide Akiyuki、Takemata Kazuya
    • 雑誌名

      11th International Conference on Education and New Learning Technologies

      巻: 11 ページ: 4796-4800

    • DOI

      10.21125/edulearn.2019.1193

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] PBLを用いた工学設計教育 -地元の印刷会社と連携した社会実装教育の報告-2019

    • 著者名/発表者名
      南出章幸、竹俣一也、山田弘文
    • 学会等名
      日本工学教育協会2019年度工学教育研究講演会講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 小学校の授業で使うことを想定したプログラミング的思考教育方法とその教育システム2019

    • 発明者名
      南出 章幸 , 竹俣 一也
    • 権利者名
      南出 章幸 , 竹俣 一也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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