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プログラミング的思考を基盤としたSTEM教育の学習レリバンス構造と教育方法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K02620
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09040:教科教育学および初等中等教育学関連
研究機関東海学園大学 (2023)
湊川短期大学 (2021-2022)

研究代表者

山田 哲也  東海学園大学, 教育学部, 教授 (00727224)

研究分担者 原田 信一  京都教育大学, 教育学部, 教授 (90646647)
荻窪 光慈  埼玉大学, 教育学部, 准教授 (00431726)
湯地 敏史  宮崎大学, 教育学部, 教授 (80418988)
岳野 公人  滋賀大学, 教育学系, 教授 (70313632)
山岡 武邦  滋賀大学, 教職大学院, 特任准教授 (00844565)
角 和博  佐賀大学, 芸術地域デザイン学部, 客員研究員 (80145177)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードSTEAM教育 / 学習レリバンス / プログラミング的思考 / 教育方法 / STEM/STEAM教育 / STEM教育
研究開始時の研究の概要

初等教育から始まるプログラミング的思考の育成は,STEM教育の展開とも大きく関わり,今後中等教育での展開へ繋げていく必要がある。ものづくり教育はプログラミング的思考との関連が深いことから,プログラミング的思考を基盤とした学習を実社会と結びつけるものづくり教育の中で行い,ものづくり教育の持つ探究サイクルと学習レリバンスを同期させる教育方法を開発することで教育効果を高める。これまで初等教育から後期中等教育に至るまでの設計能力を中心とした探究学習の教育方法と教育課程を研究してきた。その方略の研究成果を活かし,学習レリバンス構造を明らかにした上で,児童生徒の実践力につながる教育方法の構築を目指す。

研究実績の概要

本研究の目的は,初等・中等教育において,STEM/STEAM教育(Science, Technology, Engineering,Art, Mathematics)の分野横断的な立場から,プログラミング的思考を基盤としてものづくり教育を展開し,学習レリバンス(児童生徒がどのような意味や意義を感じているか)に関わる能動的な学習ための教材と教育方法を開発することにある。
前年度に引き続き,STEAM教育のそれぞれの領域ごとに学習レリバンスを個人的レリバンスと社会的レリバンスに大別して調査を行った。例えば,家庭科において家庭機器の科学・技術的要素を学ぶ場合においても,学習の意義を感じる学習分野には差があり,自動車・自転車などの機械領域ではしくみなどに着目していることがわかった。情報リテラシーの学習においては,個人的レリバンス・社会的レリバンスともに,情報セキュリティーやリスクのまとまりが強く表れ,個人的レリバンスでは,活用や分析のまとまり,社会的レリバンスでは生産性や効率化に関するまとまりが見られた。このように領域ごとに個人的・社会的な意義を感じることに差があることがわかった。
プログラミング的思考を基盤としたSTEAM教育の学習レリバンスを視野に入れた実践研究としては,多くの実践研究を進めることができた。双方向性のあるチャットアプリ,360度カメラ,ドローン,生成AIなど今日的な教材を用いた教育方法や教育課程の開発を行った。また,Art領域の研究として,人形映画・テレビCM作品・アニメーション制作に関する調査や教育方法などの検討を進めることができた。
理論研究と実践研究を並行して進めているが,STEAMの領域によっては,あまり進められていない領域もあり,その補填や理論と実践の整理を行う必要性などから,研究期間を延長し研究を継続することにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

前年度を踏襲した学習レリバンスに関する調査は,比較的円滑に進められた。研究代表者と研究分担者の1名に所属研究機関の異動があったことなどから,学習レリバンス構造を踏まえた教材と教育方法の開発において一部遅れる部分があった。遅れている教材開発などの実践的な研究の補填を行い,理論と実践の整理を行う必要性などから,研究期間を延長し研究を継続することにした。

今後の研究の推進方策

STEAM各領域の学習レリバンスに関する意識のデータがそろってきているため,その整理と重要な要素の抽出作業を行っていく。この知見を基にした教材や教育方法を高等学校から中学校,小学校へと展開するステップを明らかにしていくことになる。本研究で行っているプログラミング的思考と関連付けたSTEAM教材や教育方法の開発は小・中・高が同じ学習上にあるように系統だって進めているため,教育方法の構築にあたっては,研究代表者,研究分担者が適切な時期に会議を行い研究を進めていく必要性が強まっている。会議での議論を開発に活かせるように進める。また,最終年度にあたって,国際発表を含めた成果発表の計画を進めている。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 7件)

  • [国際共同研究] Bulacan State University(フィリピン)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 教員養成課程学生の技術科「D 情報の技術」に関する意識について2024

    • 著者名/発表者名
      原田信一,安東茂樹,中峯 浩,伊藤伸一,多田知正,赤井淳嗣,山﨑晃平,小澤雄生,森田光大,山田公成
    • 雑誌名

      教職キャリア高度化センター教育実践研究紀要,京都教育大学

      巻: 6

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thoughts and Expressions of Tadahito Mochinaga in His Handwritten Notebook “Animator’s Jobs”(Ⅰ)2024

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro SUMI, Tatsuya AOYAGI, Takatoshi NAKAMURA
    • 雑誌名

      佐賀大学芸術地域デザイン学部研究論文集

      巻: 7(2) ページ: 1-17

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Relevance of Learning the Principles and Mechanisms of Household Appliances in the Secondary School2023

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Yamada, Takekuni Yamaoka
    • 雑誌名

      International Conference on Applied and Mechanical Engineering 2023

      巻: ー ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Compound Teaching Materials Using microbit and Practical Teaching2023

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Harada, Satoshi Fujii, Toshio Maruyama
    • 雑誌名

      International Conference on Applied and Mechanical Engineering 2023

      巻: ー ページ: 37-40

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Radiation Education Materials Aimed at Inquiry for STEM Education Using Educational Data Science2023

    • 著者名/発表者名
      Takekuni Yamaoka, Tetsuya Yamada, Joel Bernal Faustino
    • 雑誌名

      International Conference on Applied and Mechanical Engineering 2023

      巻: ー ページ: 5-8

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Curriculum Development and Practice of Application Creation Incorporating AI Functions; Learning During After-School Hours2023

    • 著者名/発表者名
      Kimihito Takeno, Keiji Yoko, Hirotaka Mori
    • 雑誌名

      IFIP Advances in Information and Communication Technology book series

      巻: IFIPAICT685 ページ: 115-123

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lesson Practice on Design of Turbine for Ocean Current Power Generation Using Simple 3DCAD2023

    • 著者名/発表者名
      Toshikazu Yamamoto, Kazuhiro Sumi, Yudai Morita, Norino Takezawa
    • 雑誌名

      9th International Conference on Education and Technology ICET, 2023, IEEE

      巻: ー ページ: 65-70

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Proposal for Effective Use of ICT to Support Collaboration between Classroom and Home Study2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Sumi, Toshikazu Yamamoto, Akira Watanabe, Masaki Konya
    • 雑誌名

      9th International Conference on Education and Technology ICET, 2023, IEEE

      巻: ー ページ: 76-80

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Investigation and Analysis of Teaching Contents on Interfaces in Japanese Secondary Education2023

    • 著者名/発表者名
      Masaki Konya, Toshikazu Yamamoto, Kazuhiro Sumi
    • 雑誌名

      9th International Conference on Education and Technology ICET, 2023, IEEE

      巻: ー ページ: 88-93

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The International Comparison of Learners' Knowledge and Awareness in Japanese Technology Education: A Comparative study of middle and high school students against Japan, Indonesia, China, and the United States of America2023

    • 著者名/発表者名
      Akira Ameno, Kazuhiro Sumi, Takenori Motomura, Saida Ulfa
    • 雑誌名

      9th International Conference on Education and Technology ICET, 2023, IEEE

      巻: ー ページ: 94-98

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 小学校技術科「プログラミング」と算数科「変わり方」の教科横断学習による思考力の育成2023

    • 著者名/発表者名
      小澤雄生,小西かおり,原田信一,安東茂樹
    • 雑誌名

      日本産業技術教育学会誌

      巻: 63(3) ページ: 195-203

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 人形映画製作所の教育映画、テレビCM 作品に関する原資料の調査―脚本、絵コンテ、原画、写真を中心にして―2023

    • 著者名/発表者名
      角和博,西岡英和,首藤舞央梨,中村隆敏
    • 雑誌名

      佐賀大学芸術地域デザイン学部研究論文集

      巻: 6 ページ: 11-36

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 生活科・特別活動におけるキャリア教育の可能性2023

    • 著者名/発表者名
      山田哲也,山岡武邦
    • 雑誌名

      龍谷教職ジャーナル

      巻: 10 ページ: 15-21

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] STEM教育における創造性育成のためのワークショップの実践2023

    • 著者名/発表者名
      岳野公人,粟津新
    • 雑誌名

      滋賀大学教育実践研究論集

      巻: 5 ページ: 15-20

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 附属学校における小・中・高等学校の 系統的なプログラミング教育の推進に関する調査2023

    • 著者名/発表者名
      原田信一,安東茂樹,中峯浩,伊藤伸一,多田知正,赤井淳嗣,山﨑晃平,小澤雄生,森田光大,山田公成
    • 雑誌名

      教職キャリア高度化センター教育実践研究紀要(京都教育大学)

      巻: 5 ページ: 69-78

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] オンライン授業による生体医工学分野の次世代教育の取組み2022

    • 著者名/発表者名
      湯地敏史,土屋貴代,池内俊介,篠原千春,山岡正雄,間瀬田恵美,山田哲也,上野耕史
    • 雑誌名

      Journal of Management and Training for Industries (Web)

      巻: 9 (2) ページ: 38-45

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高等学校理科授業におけるエネルギー開発・利用の歴史的変遷に関する授業実践2022

    • 著者名/発表者名
      山岡武邦,岩田晋太朗,山田哲也
    • 雑誌名

      湊川短期大学紀要

      巻: 58 ページ: 13-18

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 初等教育教員志望者のための科学的リテラシーを育成する放射線教育教材の開発2022

    • 著者名/発表者名
      山岡武邦,山田哲也
    • 雑誌名

      東海学園大学教育研究紀要

      巻: 6 ページ: 17-25

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] エネルギーミックスの要素となる各発電方法についての認識を深めるための高等学校理科授業の実践2021

    • 著者名/発表者名
      山岡武邦,岩田晋太朗,山田哲也
    • 雑誌名

      日本エネルギー環境教育研究

      巻: 16(1) ページ: 19-27

    • NAID

      40022822300

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Study of the Educational Methods for Computational Thinking in Elementary STEM Education2021

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya YAMADA, Mao KOSAKA, Takekuni YAMAOKA
    • 雑誌名

      2021 International Conference of East-Asian Association for Science Education

      巻: ー ページ: 242-243

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Research-Based Instructional Model for Promoting Scientific Thinking in STEM-Practicing Schools in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Takekuni YAMAOKA, Tetsuya YAMADA
    • 雑誌名

      2021 International Conference of East-Asian Association for Science Education

      巻: ー ページ: 168-169

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 「家庭電気・機械及び情報処理」における個人的・社会的レリバンスの傾向2023

    • 著者名/発表者名
      山田哲也
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会第66回全国大会(鹿児島)講演要旨集
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 情報リテラシー育成のための学習レリバンス分析2023

    • 著者名/発表者名
      山田哲也
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会第34回北陸支部大会講演要旨集
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 双方向性のあるコンテンツにおけるチャットアプリの授業実践2023

    • 著者名/発表者名
      丸山敏夫,原田信一
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会近畿支部第40回研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 360 度カメラを活用した「けがの防止」で扱う映像教材の開発2023

    • 著者名/発表者名
      福井健人,原田信一
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会近畿支部第40回研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 小学校におけるドローンを用いたプログラミング学習の授業実践2023

    • 著者名/発表者名
      亀井亮建,原田信一
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会近畿支部第40回研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 「D 情報の技術」における教材の変遷2023

    • 著者名/発表者名
      炭本祐満,原田信一
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会近畿支部第40回研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 小学校技術科のプログラミング学習における問題解決ルーブリックの開発と評価2023

    • 著者名/発表者名
      小澤雄生,野口 聡,安東茂樹,原田信一
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会第66回全国大会(鹿児島)講演要旨集
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] The Actual State of Creative Attitudes in Engineering Learning through Text Mining Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Kimihito Takeno, Koji Hattori
    • 学会等名
      TENZ-Technology Education Conference, Christchurch
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of video teaching materials and self-monitoring system to support skill acquisition2023

    • 著者名/発表者名
      Toshikazu Yamamoto, Kimihito Takeno, Rintaro Seki, Syuto Ikeda
    • 学会等名
      TENZ-Technology Education Conference, Christchurch
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PPDACサイクルの視点を取り入れた継続的な学びを促進させるための指導モデルに関する調査研究 -宮古島・石垣島での施設見学を事例として-2023

    • 著者名/発表者名
      山岡武邦,清水洋一,安藤雅之
    • 学会等名
      日本エネルギー環境教育学会第17回全国大会論文集
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] The Study of Student’s Learning Relevance and Educational Content in STEAM Education2022

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya YAMADA,Takekuni YAMAOKA
    • 学会等名
      International Conference on Technology Education - Asia Pacific,Gold Coast, Australia
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Comparative Study of Instructional Models for Promoting Scientific Thinking in STEM Practice Schools in Japan and the Philippines2022

    • 著者名/発表者名
      Takekuni YAMAOKA, Tetsuya YAMADA,Joel Bernal FAUSTINO
    • 学会等名
      International Conference on Technology Education - Asia Pacific,Gold Coast, Australia
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of teacher training on creative use of tablet devices2022

    • 著者名/発表者名
      Kimihito TAKENO, Arata AWAZU
    • 学会等名
      International Conference on Technology Education - Asia Pacific,Gold Coast, Australia
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal for an Instructional Process for Programming with Speech Recognition in "Information Technology"2022

    • 著者名/発表者名
      Toshikazu YAMAMOTO, Kimihito TAKENO, Kouki KANEHIRA, Takenori MOTOMURA
    • 学会等名
      International Conference on Technology Education - Asia Pacific,Gold Coast, Australia
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Curriculum development and practice of application creation incorporating AI functions; Learning during after-school hours2022

    • 著者名/発表者名
      Kimihito TAKENO, Keiji YOKO, Hirotaka MORI
    • 学会等名
      World Conference on Computers in Education , Hirosima, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] STEAM教育に関する学習レリバンスの基礎的調査2022

    • 著者名/発表者名
      山田哲也,山岡武邦
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会第65回全国大会(広島)講演要旨集,広島大学(オンライン)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] STEAM領域科学絵本の科学的高次思考を促す発問と探究2022

    • 著者名/発表者名
      山岡武邦,山田哲也
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会第65回全国大会(広島)講演要旨集,広島大学(オンライン)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] STEM教育はどのように実践すべきか-OES研究所のSTEM教材を手掛かりとして-2022

    • 著者名/発表者名
      遠松竜一,山田哲也,山岡武邦
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会高等学校委員会第4 回高等学校委員会研究会講演論文集,湊川短期大学
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 小学生のための外部被ばく低減三原則の理解促進に向けた放射線教育教材の開発2022

    • 著者名/発表者名
      新家功千,山田哲也,山岡武邦
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会高等学校委員会第4 回高等学校委員会研究会講演論文集,湊川短期大学
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 生活科と技術・家庭科の学びの意識と関連性2022

    • 著者名/発表者名
      山田哲也,山岡武邦
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会近畿支部第39回研究発表会講演論文集,大阪教育大学
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] フィリピンのSTEM 事情を踏まえた授業実践のための国際交流2022

    • 著者名/発表者名
      山岡武邦,山田哲也,Joel Bernal Faustino
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会近畿支部第39回研究発表会講演論文集,大阪教育大学
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] イギリスの科学教育における技術教育的要素の内容分析2021

    • 著者名/発表者名
      山田哲也,山岡武邦
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会第64回全国大会(札幌)講演要旨集,北海道教育大学(オンライン)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] STEM実践者と初等教育教員志望者の指導モデルに関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      山岡武邦,山田哲也
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会第64回全国大会(札幌)講演要旨集,北海道教育大学(オンライン)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 中学校技術分野におけるSTEAM型の統合学習の実践2021

    • 著者名/発表者名
      角和博,山本利一,本村猛能,岳野公人,中村純一
    • 学会等名
      Webスクレイピング技術とLINE Notifyを活用したイベント予約における問題解決
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Webスクレイピング技術とLINE Notifyを活用したイベント予約における問題解決2021

    • 著者名/発表者名
      荻窪光慈
    • 学会等名
      Webスクレイピング技術とLINE Notifyを活用したイベント予約における問題解決
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] イギリスGCSE テキストに見るキャリア教育的要素の分析2021

    • 著者名/発表者名
      山田哲也,山岡武邦
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会近畿支部第38回 研究発表会,滋賀大学(オンライン)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] STEM/STEAM領域の科学絵本に見られる発問に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      山岡武邦,山田哲也
    • 学会等名
      日本産業技術教育学会近畿支部第38回 研究発表会,滋賀大学(オンライン)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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