2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an Elementary and Secondary Model Curriculum for Fostering AI and Digital Fabrication Literacy
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21H00860
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| Research Institution | Joetsu University of Education |
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Principal Investigator |
山崎 貞登 上越教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (40230396)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
人見 久城 宇都宮大学, 共同教育学部, 教授 (10218729)
磯部 征尊 愛知教育大学, 教育学部, 准教授 (70736769)
大森 康正 上越教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (80233279)
東原 貴志 上越教育大学, 大学院学校教育研究科, 教授 (10370850)
岡島 佑介 上越教育大学, 大学院学校教育研究科, 講師 (40754734)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | STEM教育 / STEAM教育 / AIリテラシー / 小学校 / 中学校 / プログラミング学習 / カリキュラム / Society5.0 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
教育版（登録商標）レゴ・マインドストーム（登録商標）EV3を教材としたJ教育大学附属中学校第3学年３クラス（計６時間）の2021年度研究実践では，Pythonによるプログラミング学習とともに，データの収集から訓練は，TensorFlowを用いた深層学習で，画像認識による自動運転が可能な教材を用いた。事前・事後質問紙調査とマインドマップ調査結果から，AIに対する興味・関心，ビッグデータ，学習処理，推論といったAIリテラシーの基本概念の理解に効果があることを明らかにした。また，マインドマップ調査の結果から，本実践後は，データの量に加え，データの特徴や質的側面から説明する生徒が増加した。
小型人型ロボット「シャープ（登録商標）ロボホン」を教材としたAIリテラシー育成のための研究授業は，A県公立A小学校第５，６学年，K県私立S小学校での教育課程外活動，N県公立J中学校第３学年で行った。
A小学校第５学年34人の児童に対しては10時間，同６学年34人に対しては13時間の構想カリキュラムを立案し，実践した。第５学年では，Society5.0で必要な技術，条件分岐と繰り返しを使い，ロボホンを動作させるプログラミング（ブロック型），音声認識を中心にAIの活用方法について学習した。第６学年では，画像認識の仕組みや活用方法などを行い，観点別学習状況の評価から，学習効果が高いことがわかった。
S小学校では，小学生を対象に，研究協力者の川原田（当時，同校校長）が教育課程外の学習活動で５時間実施した。J中学校の実践（５クラス，計５時間扱い）では，COVID-19による臨時休校のために，予定していた授業実践計5時間のうち，２時間のみしか行えなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2021年度は，COVID-19感染拡大により，米国STEM/STEAM教育に関する現地調査が実施できなかった。そこで，2022年度，研究分担者の人見は，アメリカのボストン科学博物館におけるSTEM/STEAM教育に関する現地調査を実施する予定である。
2021年度の英国STEM/STEAM教育の現地渡航調査については，COVID-19の影響で現地調査ができなかった。そこで，2022年度に，研究分担者の磯部が英国エクスター大学に渡航することが決定している。AIリテラシーについては，AI perceptionについて研究しているスタッフと，現地でセミナーを行う。コーディング教育におけるComputational thinkingのための学習機会はどのように考えられるかということについて，意見交換を行うセミナーを実施する。さらに，エクスター市内の小学校と中学校のコンピューティングの授業を参観する予定である。
ロボホンを教材とした研究において，2021年度は，J中学校がCOVID-19による臨時休校で実践ができなかった。2022年度では，2021年度と同じ構想カリキュラム（５時間）をすべて実践する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究分担者の磯部は，2023年６月20日に英国ロンドン経由で，エクスターに渡航する。エクスターに，６月28日まで滞在し，エクスター大学教育学部藤田研究室をホストに，英国のAIリテラシー教育の現状と課題，今後の方策について聞き取り調査とセミナーを行う。また，イングランドのナショナル・カリキュラムは，2014年に改訂されたために，近い将来に改訂の時期をむかえることが予想される。そこで，特に教科「コンピューティング」と「デザイン＆テクノロジー」を中心に，改訂に向けた準備の動向について調査する。イングランドにおいても，カリキュラム・オーバーロードの克服が大きな課題になっているため，脱カリキュラム・オーバーロードの取組について聞き取り調査を実施する。また，英国は，教育と労働市場におけるレリバンスとスキルアップの要求を重視している。コンピューティング教育では，コーディング教育とともに，コンピュテーショナル・シンキング(CT)教育を重んじている。英国の義務教育段階を一貫したCT育成やコンピューティング教育及びAIリテラシー教育の実態と，今後の方向性について現地調査を行う。さらに，エクスター市内の初等学校と中等学校を視察する。
2023年度は，３年間の研究の最終年度であり，３年間の成果をまとめる。第１点は，米国ボストン科学博物館のSTEM教育とSTEAM教育の実践をまとめる。第２点は，英国のAIリテラシー教育とデジタルファブリケーションリテラシー教育についてまとめる。第３点は，レゴ・マインドストームEV3とTeacherable Machineを教材としたAIリテラシーの研究実践成果をまとめる。第４点は，シャープ・ロボホンを教材としたAIリテラシーの研究実践成果をまとめる。第５点は，３Ｄプリンタを教材としたデジタルファブリケーションリテラシー教育の研究実践をまとめる。
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