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教育DXによる理数の学びシステムの開発と評価:学びの質の変革を目指して

研究課題

研究課題/領域番号 22H00085
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
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)
川添 充  大阪公立大学, 国際基幹教育機構, 教授 (10295735)
西村 圭一  東京学芸大学, 教育学研究科, 教授 (30549358)
寺崎 一郎  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30227508)
中村 泰之  名古屋大学, 教養教育院, 教授 (70273208)
菅原 義之  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50196698)
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) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
41,470千円 (直接経費: 31,900千円、間接経費: 9,570千円)
2025年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2024年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2023年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2022年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード学びのシステム / LMS / CBT / 理数 / 中等教育 / 理数デジタル教材 / 学びシステム
研究開始時の研究の概要

本研究は,理数教育において,デジタルの特性を活かしたデジタル教材(評価問題を含む)を学びの中に取り入れ,リアル空間(人間の思考を含む)とデジタル空間の融合となる「学びのシステム」を設計,実装し,このシステムを利用した実践を通して,性能の評価までを行い,子どもたちの探究的な学びや創造的な学びの促進,強化,向上を目指す。最終的には,このシステムを用いた実践を通し,授業設計も含めた学びの質的変革を目指す。

研究実績の概要

本研究は,理数教育において,デジタルの特性を活かしたデジタル教材(評価問題を含む)を学びの中に取り入れ,リアル空間(人間の思考を含む)とデジタル空間の融合となる「学びのシステム」を設計,実装し,このシステムを利用した実践を通して,性能の評価までを行い,子どもたちの探究的な学びや創造的な学びの促進,強化,向上を目指している。最終的には,このシステムを用いた実践を通し,授業設計も含めた学びの質的変革を目指すものである。
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,本年度は,数学班4回,物理班5回,化学班5回,システム班1回の会合を開催した。
数学班・物理班・化学班では,具体的に,デジタル教材の作成・検討及びその実践活用について議論を行った。作成教材は,動的幾何ソフト(Dynamic Geometry software: DGS)によるもの,動画,アニメーション,3Dといった多岐にわたる。また,今年度後半より,このシステムの全体像となる枠組みにしての検討を開始した。
システム班では,デジタルコンテンツのログの取得及びその活用方法(パフォーマンス評価等)についての議論やログ取得のプロトタイプの作成を行った。さらに,手書き文字,数式,化学式の認識による解答を可能とする学習管理システム(Learning Management System:LMS)のplug-inの開発や電子文具の開発を行った。
海外の動向調査として,イタリアの科学高校での視察調査を行った。また,ドイツの研究協力者と頻繁に,動的幾何ソフト(Dynamic Geometry software: DGS)を学習管理システム(LMS)へ埋め込み,そこからの操作ログや変数取得についての検討を行った。

現在までの達成度
現在までの達成度

3: やや遅れている

理由

作成したデジタル教材の改修に想定以上の時間を要している。高校生による実践結果から様々な修正や機能強化が必要となる。
また,独自開発のplug-inについても,LMSのバージョンアップに対する対応や,ユーザ側のOSや端末種類によるテストで一部の端末で不具合が生じていて,その対応に時間を要している。

今後の研究の推進方策

これまでは,極めて小規模なトライアルであったが,実践実施を目指す。最終年度として,このシステムの全体像となる枠組みを取りまとめる。

報告書

(4件)
  • 2024 実績報告書
  • 2023 実績報告書
  • 2022 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2025 2024 2023

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 電子コンパスを利用した数学教育における作図活動の提案2025

    • 著者名/発表者名
      安野史子, 宮澤寛,朝倉僚,堀江利彦,中川正樹
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 2301 ページ: 122-132

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Singularity以後の未来を見据えた算数・数学教育の設計②ー授業展開の指針ー2025

    • 著者名/発表者名
      根上生也
    • 雑誌名

      神奈川大学心理学・教育研究論集

      巻: 57 ページ: 95-108

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two Experiments for Automatic Scoring of Handwritten Descriptive Answers2024

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa Masaki、Nguyen Hung Tuan、Truong Nghia Thanh、Ly Nam Tuan、Nguyen Cuong Tuan、Oka Haruki、Ishioka Tsunenori、Asakura Tomo、Miyazawa Hiroshi、Yamamoto Takahiro、Horie Toshihiko、Yasuno Fumiko
    • 雑誌名

      Proc. DAS 2024

      巻: LNCS 14994 ページ: 3-19

    • DOI

      10.1007/978-3-031-70442-0_1

    • ISBN
      9783031704413, 9783031704420
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Moodleに埋め込まれた動的幾何コンテンツに対するJavaScriptを用いた学習分析に向けて2024

    • 著者名/発表者名
      斉藤準
    • 雑誌名

      日本ムードル協会全国大会発表論文集

      巻: 12 ページ: 21-27

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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 実績報告書
    • 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
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Integrating Handwriting User Interface and Recognition into Moodle for answers in Japanese, English, Mathematical and Chemical Formulas2025

    • 著者名/発表者名
      Nghia Thanh Truong, Hung Tuan Nguyen, Masaki Nakagawa, Fumiko Yasuno
    • 学会等名
      電子情報通信学会教育工学研究会(ET)
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] 数学教育におけるコンパスを使用した作図活動の電子ペーパー入力の利点2025

    • 著者名/発表者名
      宮澤寛, 朝倉僚, 伊藤雅充, 堀江利彦, 安野史子, 中川正樹
    • 学会等名
      情報処理学会言語処理学会INTERACTION
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] STACKとGeoGebraの連携によるラーニング・アナリティクスの応用としてのパフォーマンス評価の実現に向けて2025

    • 著者名/発表者名
      斉藤準
    • 学会等名
      2025年日本ムードルムート
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] JavaScriptによるレッスン・モジュールの機能改善2025

    • 著者名/発表者名
      斉藤準
    • 学会等名
      2025年日本ムードルムート
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] データベース・モジュールでWebアプリを作成しよう2025

    • 著者名/発表者名
      斉藤準
    • 学会等名
      2025年日本ムードルムート
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] GeoGebra を活用したオンラインテスト問題開発とログデータ分析の試み2025

    • 著者名/発表者名
      中村泰之, 斉藤準, 安野史子
    • 学会等名
      教育システム情報学会2024年度第6回研究会
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] Two Experiments for Automatic Scoring of Handwritten Descriptive Answers2024

    • 著者名/発表者名
      Masaki Nakagawa, Hung Tuan Nguyen, Nghia Thanh Truong, Nam Tuan Ly, Cuong Tuan Nguyen, Haruki Oka, Tsunenori Ishioka, Tomo Asakura, Hiroshi Miyazawa, Takahiro Yamamoto, Toshihiko Horie and Fumiko Yasuno
    • 学会等名
      Document Analysis Systems
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 手書き幾何図形解答の自動採点に向けた正答例の記述2024

    • 著者名/発表者名
      宮澤寛,朝倉僚,グエントゥアンフーン,トルンタンギア,リートゥアンナム,安野史子,堀江利彦,中川正樹
    • 学会等名
      日本教育工学会春季全国大会
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] 電子コンパスを利用した数学教育における作図活動の提案2024

    • 著者名/発表者名
      安野史子,宮澤寛,朝倉僚,堀江利彦,中川正樹
    • 学会等名
      「数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究」RIMS 共同研究(公開型)
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] 電子コンパスを利用した算数・数学教育における作図活動の提案2024

    • 著者名/発表者名
      安野史子,宮澤寛,朝倉僚,堀江利彦,中川正樹
    • 学会等名
      日本科学教育学会第48 回年会
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] Mathematics Curriculum Reform and University Challenge in Japan2024

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Kawazoe
    • 学会等名
      SEAMS Forum: Undergraduate Mathematics Curriculum Reform in the Era of Big Data and Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] デジタル画像実験(Interaktive Bildschirm-Experimente)教材の開発2024

    • 著者名/発表者名
      前直弘, 安田淳一郎, MICHAEL M. HULL
    • 学会等名
      日本物理学会第79回年次大会
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] 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
    • 学会等名
      The 24th International Conference on Artificial Intelligence in Education
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [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
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 自動採点装置、プログラム、及びシステム2024

    • 発明者名
      宮澤,朝倉,堀江,山本,土田,伊藤,安野,中川,他3名
    • 権利者名
      宮澤,朝倉,堀江,山本,土田,伊藤,安野,中川,他3名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-12-26  

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