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2017 年度 実績報告書

日本およびアメリカにおける次世代型STEM教育の構築に関する理論的実践的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H03058
研究機関静岡大学

研究代表者

熊野 善介  静岡大学, 教育学部, 教授 (90252155)

研究分担者 高木 浩一  岩手大学, 理工学部, 教授 (00216615)
今村 哲史  山形大学, 大学院教育実践研究科, 教授 (00272055)
佐藤 真久  東京都市大学, 環境情報学部, 講師 (00360800)
山下 修一  千葉大学, 教育学部, 教授 (10272296)
萱野 貴広  静岡大学, 教育学部, 教務職員 (30293591)
田代 直幸  常葉大学, 教育学部, 教授 (30353387)
畑中 敏伸  東邦大学, 理学部, 准教授 (30385942)
郡司 賀透  静岡大学, 教育学部, 准教授 (30412951)
二宮 裕之  埼玉大学, 教育学部, 教授 (40335881)
松元 新一郎  静岡大学, 教育学部, 教授 (40447660)
紅林 秀治  静岡大学, 教育学部, 教授 (60402228)
片平 克弘  筑波大学, 人間系, 教授 (70214327)
遠山 一郎  国立教育政策研究所, 教育課程研究センター研究開発部, 教育課程調査官 (70806596)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードSTEM教育開発 / 21世紀型資質・能力 / 科学教育改革 / 領域横断的な課題研究 / 自由研究 / 主体的な理科学習 / 主体的な科学学習 / 対話的な学びと深い学びの生成
研究実績の概要

2017年度5月に、先方の予算で静岡市にミネソタ大学STEM教育センターの教員・院生ならびに州教育委員会のSTEM教育担当の専門官を受け入れることができた。さらに日本科学教育学会での年会にSTEMの課題研究を2つ立ち上げ、本科研の研究協力者とともに、ミネソタ大学のSTEM教育センターの副センター長である、ジリアン教授を本基盤研究費で招聘した。ジリアン教授は、同僚の准教授と博士課程の学生、元教え子のミシガン大学の教員と共に、アメリカの予算で参加された。大変インパクトのある発表会となった。
日本の文脈に対応したSTEM実践として、高等学校での実践が1件展開された。また、アメリカASTEでのSTEM教育に関する発表が3件行われた。インフォーマルでの実践が3件実践された。さらに、静岡STEMアカデミーでの実践と宇宙教材のダジックアースを活用したSTEM教室も実践された。そして、静岡県工学系の高等学校との連携で、STEM教育についての教師教育を7月に開催し、2018年の2月に発表会を開催することができた。
既存の教科の中でのSTEM教育の実践モデルは、静岡大学附属小学校にて2017年11月に2回(2時間の実践)、静岡大学附属中学校にて12月に1回(12時間の実践)が附属の理科教師と静岡大学教育学部ならびに創造科学技術大学院の博士課程の院生の協力のもと展開された。ミネソタ大学STEM教育センター所属の博士課程3年のJeanna先生との連携での授業モデルが構築され、日米の融合したSTEMモデル授業が展開された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2017年度は2018年の1月2日から11日間ほどで、アメリカでのASTEの国際会議での発表並びに、アイオワ州とミネソタ州の現地調査を展開できた。参加された先生がたは、松元先生、佐藤先生、熊野と博士課程の院生から、Pramudya、Lely、坂田、小坂の4名、ボストドクの斎藤氏(個人参加)であった。この内容は中間報告書の中に詳しく示されているので、こちらを参照していただきたい。
今年度のアクション研究については、「静岡STEMアカデミー」と題して、学長裁量経費も獲得し、ポストドクターの斎藤氏を中心に、年10数回のアクション研究が展開できた。特に、卒論研究として、ユニークな実践が2件できた。1つはSTEMリテラシーの向上に関する全4回合計8時間の実践研究、もう一つはSTEM教育における自己効力感にどのように影響を及ぼしたかに関する研究であった。さらに、ミネソタ大学STEM教育センターからJSPSの学術研究員の研究費もいただきながら、Jeannaと連携共同研究を展開できたことは、大変価値があった。特に静岡大学附属静岡小学校での研究発表会でのSTEMの教師教育、また、小学校3年生と小学校5年生の理科の先生と、アメリカで展開している、STEMモデル授業を展開することができたことは、日本における初期のSTEMモデル授業となった。これを受けて、附属静岡中学校においても、STEMモデル授業を1年生の理科の授業として3時間×4クラス、合計12時間展開することができたことは、大変意義深い。
分担共同研究者、博士課程の院生、修士・学部の学生とともに、日本理科教育学会・日本科学教育学会・全米科学教師教育学会(ASTE)・ジョグジャカルタ州立大学主催のSTEM教育学会等、多くの学会にて発表できたとともに論文の作成を展開できた。詳しくは、平成29年度の中間報告書にあるのでこちらを参照のこと。

今後の研究の推進方策

3年目の本研究の目的は、 継続してミネソタ州・アイオワ州の動向をさぐるとともにアリゾナ州についても比較 調査を展開する。そして、最終年度であるので、日本型 STEM 教育の実践の試行を継続拡大する。STEM教育改革を先導する理論と実践の両面から、我が国の教育改革への示唆を抽出し、それらの要素をもとに事例研究を展開するのが目的である。また、21世紀型の資質・能力を理科や学校外での科学教育において、どのように展開することが可能であるかについて、理論と実践を展開し、証拠を集めながら、展開する。
(1)理論面・実践面での先進性の解明について;ミネソタ州・アイオワ州・アリゾナ州における全州規模でのSTEM教育の実践とその後の状況調査・評価。州内の小・中学校・高校の教員のSTEM教育実践に対する考えの抽出。体系的な教員研修機会の解明や州スタンダードへのSTEM教育導入の道筋の解明する。
(2)STEM教育にもとづく教員研修プログラムの開発 実践面については、ミネソタ大学のSTEM教育センターから複数の指導者を静岡に招聘し、先方のセンターの費用もお願いしたりしながら、静岡におけるSTEM教育の教師教育(FD)に参加していただき、共同研究を展開する。工学におけるデザインの考えを取り入れた、ものづくり教材の開発・科学や技術の本質と科学概念とのかかわりについて・数学的な概念(統計や確率等)と数学的な思考(証拠に基づいた推論等)を、積極的に科学の授業の中に取り入れていく方略の検討。特に教員の参加型アクションリサーチにより、 質的・量的なデータをもとに実証的な研究を行う。学校教育と学校外の両面において、STEM教育のような領域横断的な学習を展開する。大学教育における教員養成におけるSTEM教育実現のためのPCKモデルの開発も行う。
(3) 最終報告書をまとめる。

備考

昨年度、一昨年度の中間報告書がデジタルでアップされているだけでなく、各内容にダイジェストで研究内容が示されています。少しずつ更新されます。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 高等学校生物におけるBio-STEM教育を取り入れたPBLによる領域横断的な科学的思考の変容に関する実践的研究2018

    • 著者名/発表者名
      奥村仁一・熊野善介
    • 雑誌名

      静岡大学教育実践総合センター紀要

      巻: 28 ページ: 125-133.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高等学校でのソーラーオーブンを利用したエネルギー教育における実践的研究-領域横断的なPBLの文脈での深い学びの発見-2017

    • 著者名/発表者名
      奥村仁一・熊野善介
    • 雑誌名

      エネルギー環境教育研究

      巻: Vol.11, No.2. ページ: 55-62

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 米国における環境STEM(E-STEM)教育の環境教育学的意義-米国におけるE-STEM教育の取組動向の把握とミネソタ州におけるE-STEM教育実践校の事例研究を通してー2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤真久・熊野善介
    • 雑誌名

      エネルギー環境教育研究

      巻: Vol.11, No.2 ページ: 3-14.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高等学校生物での女子によるPBLの特徴とその有効性についての実践的研究2017

    • 著者名/発表者名
      奥村仁一・熊野善介
    • 雑誌名

      科学教育研究

      巻: Vol.41, No.3. ページ: 303-315.

    • 査読あり
  • [学会発表] Establishment of the STEM experimental materials in Japan -using Vargula hilgendorfii.2018

    • 著者名/発表者名
      Naoko Kosaka & Yoshisuke Kumano
    • 学会等名
      Poster Session A, ASTE 2018 International Conference, Baltimore, Mryland
  • [学会発表] STEM Education through Project Based Learning Lesson in Wastewater Issue,2018

    • 著者名/発表者名
      Lely Mutakinati & Yoshisuke Kumano
    • 学会等名
      ASTE 2018 International Conference, Baltimore, Mryland January
  • [学会発表] Pedagogical Content Knowledge in STEM Education for Pre-Service Teachers: Meta Analysis Data2018

    • 著者名/発表者名
      Pramudya Dwi Aryistya Putra & Yoshisuke Kumano
    • 学会等名
      ASTE 2018 International Conference, Baltimore, Mryland
  • [学会発表] Indonesian Pre-Service Science Teachers' STEM Conceptualization related Self-efficacy and Energy Content Knowledge2018

    • 著者名/発表者名
      Pramudya Dwi Aryistya Putra & Yoshisuke Kumano
    • 学会等名
      The 4th International Symposium toward the Future of Advanced Researches in Shizuoka University
  • [学会発表] Importance of Development of Earth Science STEM Education2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Takebayashi & Yoshisuke Kumano
    • 学会等名
      The 4th International Symposium toward the Future of Advanced Researches in Shizuoka University
  • [学会発表] アメリカのミネソタ州とアイオワ州におけるSTEM教育改革の教育政策の展開とミネソタ大学STEM教育センターとアイオワ州知事STEM教育審議会の具体的展開と評価2017

    • 著者名/発表者名
      熊野善介
    • 学会等名
      日本科学教育学会第8回研究会
  • [学会発表] 「STEM教育改革と21世紀型資質・能力の関係と静岡における理論と実践からみえてきたこと-理系科目における探究的学びやSTSとの関連を視座に入れて-」2017

    • 著者名/発表者名
      熊野善介
    • 学会等名
      夏の合宿研究会、日本教育工学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 21世紀型スキル(資質・能力)とSTEM教育改革 -連邦レベルでの議論,ワシントン州・ミネソタ( 州・アイオワ州の事例から-,日本型STEM教育構築のための理論的・実践的研究に向けて:Part I2017

    • 著者名/発表者名
      熊野善介
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会論文集41
  • [学会発表] 電気エネルギーを教材として活用した高等学校数学の授業構築,日本型STEM教育構築のための理論的・実践的研究に向けて:Part I2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤陽菜・高木浩一
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会論文集41
  • [学会発表] 科学教育研究におけるSTEM教育に関連する研究領域の解明、課題研究、日本型STEM教育構築のための理論的・実践的研究に向けて:Part I2017

    • 著者名/発表者名
      畑中敏伸
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会論文集41
  • [学会発表] Evaluating the Quality of Integrated STEM Curriculum、課題研究、日本型STEM教育構築のための理論的・実践的研究に向けて:Part I2017

    • 著者名/発表者名
      G.H. Roehrig, E.Ring, & J. Wieselmann
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会論文集41
  • [学会発表] STEM が統合された学習環境における創造性の構成概念、課題研究、日本型STEM教育構築のための理論的・実践的研究に向けて:Part I2017

    • 著者名/発表者名
      齊藤智樹
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会論文集41
  • [学会発表] STEM の枠組みを生かした人工心臓弁についての理科授業開発、課題研究、日本型STEM教育構築のための理論的・実践的研究に向けて:Part Ⅱ2017

    • 著者名/発表者名
      山下修一・野村恵伍
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会論文集41
  • [学会発表] 日本の中学校理科教育における技術的内容の選択-教材等調査研究会議事録の分析を中心に-、課題研究、日本型STEM教育構築のための理論的・実践的研究に向けて:Part Ⅱ2017

    • 著者名/発表者名
      郡司賀透
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会論文集41
  • [学会発表] アメリカ合衆国における低学年での STEM 教育の現状と日本での実践可能性についての検討、課題研究、日本型STEM教育構築のための理論的・実践的研究に向けて:Part Ⅱ2017

    • 著者名/発表者名
      坂田尚子・熊野善介
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会論文集41
  • [学会発表] STEM における“Argument”、課題研究、日本型STEM教育構築のための理論的・実践的研究に向けて:Part Ⅱ2017

    • 著者名/発表者名
      萱野貴広
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会論文集41
  • [学会発表] 米国ミネソタ州オワトナ市における環境 STEM(E-STEM)教育の取組、課題研究、日本型STEM教育構築のための理論的・実践的研究に向けて:Part Ⅱ2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤真久
    • 学会等名
      日本科学教育学会年会論文集41
  • [学会発表] 生涯学習センターにおける「砂」をテーマとしたSTEM教育の試み2017

    • 著者名/発表者名
      坂田尚子・熊野善介
    • 学会等名
      日本地学教育学会第71回全国大会兵庫大会講演予稿集
  • [学会発表] 地球・宇宙科学教育の要請に関する日米比較-21世紀型資質・能力を育成するダジック・アースやSOSの使用方略の比較を通して-2017

    • 著者名/発表者名
      熊野善介
    • 学会等名
      日本地学教育学会第71回全国大会兵庫大会講演予稿集
  • [学会発表] Assessing Pedagogical Content Knowledge in STEM Education Literature Review2017

    • 著者名/発表者名
      Pramudya Dwi Aristya Putra & Yoshisuke Kumano
    • 学会等名
      3rd International Seminar on Science Education, Proceedings of 3rd Internatonal Seminar on Science Education, Yogyakarta State University
  • [学会発表] Development of STEM Learning Materials and Lessons Through Project Based Learning Model for Middle School; NGSS Framework2017

    • 著者名/発表者名
      Lely Mutakinati & Yoshisuke Kumano
    • 学会等名
      3rd International Seminar on Science Education, Proceedings of 3rd Internatonal Seminar on Science Education, Yogyakarta State University
  • [学会発表] Establishment of the STEM experimental materials in Japan using Vargula hilgendorfii-2017

    • 著者名/発表者名
      Kosaka and Yoshisuke Kumano
    • 学会等名
      Seminar on Science Education, Proceedings of 3rd Internatonal Seminar on Science Education, Yogyakarta State University
  • [学会発表] Importance of Development of STEM Education for Petrology and Mineralogy2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Takebayashi & Yoshisuke Kumano
    • 学会等名
      International Seminar on Science Education, Proceedings of 3rd Internatonal Seminar on Science Education, Yogyakarta State University
  • [学会発表] Keynote Speaker; “Analysis and Discussion on STEM Education for Innovation in Science Education in the US and Possible Implication to the Japan and Asian Contexts”2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshisuke Kumano
    • 学会等名
      The 3rd International Seminar on Science Education(ISSE) 2017, theme; Enhancing Interdisciplinary Practice of Science Education in the Realization of NGSS
    • 招待講演
  • [図書] 第1章1.2 エネルギー環境教育の新しい考え方と実践ー米国との比較を通してー;改訂版静岡県における防災減災と原子力2018

    • 著者名/発表者名
      熊野善介(分担執筆;他の章の分担者;大矢恭久・奥野健二・原田賢治・山本章生・神村典浩・鈴木誠之・高塚秀和・萱野貴広・矢永誠人・郡司賀透・小杉素子)
    • 総ページ数
      13-25(1-206)
    • 出版者
      静岡学術出版
    • ISBN
      978-4-86474-093-7
  • [備考] 平成28・29・30年度 文部科学省 科学研究費補助金【基盤研究(B)】

    • URL

      http://edykuma12.ed.shizuoka.ac.jp/2017%E5%9F%BA%E7%9B%A4%E7%A0%94%E7%A9%B6b/

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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