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高度デジタル技術を用いた新たな理数系評価問題の開発:科学的思考力の育成に向けて

研究課題

研究課題/領域番号 21K18136
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金
審査区分 中区分9:教育学およびその関連分野
研究機関国立教育政策研究所

研究代表者

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)

研究分担者 根上 生也  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 非常勤教員 (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  名古屋大学, 教育基盤連携本部, 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)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円)
2024年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2021年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
キーワードデジタル問題 / 理数 / 科学的思考力
研究開始時の研究の概要

デジタルによる評価問題は,「革新的な問題形式」と呼ばれる新しい問題形式が導入でき,従来の問題形式で測れない重要な特性を測定できる可能性があるといわれている。しかし,現在デジタル問題と言われている問題の多くは,これまでの従来のペーパーテストの問題を電子化したものである。そこで,本研究では,数学・理科(物理・化学)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等の高度デジタル技術を用いたコンテンツを具備した評価問題を開発する。具体的に問題を試作し,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,それによって測れる能力を明らかにする。

研究実績の概要

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。
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。
昨年度に引き続き,本年度も,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及び改修を行った。ベルリン自由大学で開発されたデジタル画像実験(Interaktive Bildschirm-Experimente: IBE)のWebアプリを用いて,物理実験についてのコンテンツ開発に着手した。また,欧州で開発されている動的幾何ソフト(Dynamic Geometry software: DGS)については,開発者とH5P化や操作ログの保持機能などについて方向性を検討し,プロトタイプによるテストを行った。さらに,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。

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

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を行っているが,改修をしなければならないコンテンツが多数あり,改修作業に時間を要した。

今後の研究の推進方策

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。特に,複数の動的幾何ソフト(DGS)によるコンテンツや,画像・動画・音声などによるコンテンツを,汎用的なプラットフォームで利用でき,かつ操作ログの取得ができることを目指す。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 審査結果の所見   実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Digitalizing educational workbooks and collecting handwritten answers for automatic scoring2023

    • 著者名/発表者名
      Tomo Asakura, Hung Nguyen, Nghia Truong, Nam Tuan Ly, Cuong Tuan Nguyen, Hiroshi Miyazawa, Yoichi Tsuchida, Takahiro Yamamoto, Masamitsu Ito, Toshihiko Horie, Fumiko Yasuno, Tsunenori Ishioka, Kokoro Kobayashi, Ikuko Shimizu, Masaki Nakagawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the Fifth International Workshop on Intelligent Textbooks 2023

      巻: - ページ: 78-87

    • 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] 高等学校数学の内容を中心としたCBTの検討2023

    • 著者名/発表者名
      安野 史子
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所 講究録

      巻: 2273 ページ: 91-98

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] SMART Assessment in Geometry using DGS and LMS2023

    • 著者名/発表者名
      Ulrich Kortenkamp
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所 講究録

      巻: 2273 ページ: 99-109

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 高等学校数学の内容を中心としたCBTの検討2023

    • 著者名/発表者名
      安野 史子
    • 学会等名
      RIMS 研究集会「数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究」
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] SMART Assessment in Geometry using DGS and LMS2023

    • 著者名/発表者名
      Ulrich Kortenkamp
    • 学会等名
      RIMS 研究集会「数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究」
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] オンラインLMSのための手書き入力CBTの設計と実装2022

    • 著者名/発表者名
      矢嶋遼,安野史子,中川正樹,清水郁子
    • 学会等名
      電子情報通信学会, IEICE Technical Reportt, ET2021-45(2022-01), pp.13-18 (2022.1).
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2024-12-25  

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