Analysis of qualities and abilities necessary for science learning through the practice of cross-curricular programming education

通过跨学科编程教育实践分析科学学习所需的素质和能力

基本信息

批准号：
22K13786
负责人：
板橋克美
金额：
$ 3万
依托单位：
Sojo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は、プログラミング学習をすることにより、学習者の科学的推論力・思考力は向上するか検証することである。科学的推論力・思考力は、理科学習において必要な資質・能力であるが、我が国の子どもたちはこれらの力に課題があることが報告されている。一方で、我が国のプログラミング教育では、基盤的な資質・能力の一つであるプログラミング的思考力の育成と、教科の内容をより確実に身につけさせることがねらいとされている。本研究では、プログラミング的思考力の育成が科学的推論力・思考力の育成に資するのではないかと考え、中学校理科と技術科が連携した教科横断的なプログラミング教育を実施し、これらの資質・能力の向上度の相関について分析する。本年度は、以下の2点について検証した。（1）プログラミング能力および科学的推論力・思考力の測定の方法に関して文献調査を行い、本研究の評価方法について検証した。（2）タブレット端末を整備し、それを活用した大学生対象のプログラミング学習を実施し、大学生のプログラミング能力と科学的推論力との相関を検証した。（1）の文献調査では、理科授業でのプログラミング教育の有用性を改めて検証した。また、プログラミング能力としてComputational Thikingを定量的に評価する方法、および科学的推論力を評価するための調査問題紙について検証した。これらを用いて、（2）におけるプログラミング学習を通して、プログラミング能力と科学的推論力との相関を調査した。ここでは、本学にタブレット端末を整備し、それらを活用した中学校理科の気象分野におけるプログラミング学習を実施した。その結果、2つの能力には正の相関があり、科学的推論力が高く、形式的操作に長けている学習者ほど、プログラミング能力が高いことが明らかとなった。これらの研究成果については、複数の学会にて報告している。

这项研究的目的是验证编程学习是否可以提高学习者的科学推理和思维能力。科学推理和思维能力是科学学习所需的素质和能力，但据报道，这些技能是日本儿童面临的挑战。另一方面，在日本的编程教育中，目的是发展编程思维技能，一种基本素质和能力之一，并帮助学生更可靠地获取主题的内容。在这项研究中，我们认为，发展编程思维技能将有助于发展科学的推理和思维能力，并且我们将实施跨主题的编程教育，初中科学和技术部门合作，并分析这些素质和能力之间的相关性。今年，我们检查了以下两点：（1）对测量编程能力，科学推理和思维能力的方法进行了文献调查，并验证了这项研究的评估方法。（2）我们准备了一种平板电脑设备，并为大学生使用IT进行了编程学习，并研究了大学生的编程能力与科学推理技能之间的相关性。（1）中的文献调查再次研究了科学课程中编程教育的有用性。我们还研究了定量评估计算thiking作为编程能力的方法，以及评估科学推理能力的研究论文。使用这些，我们通过（2）中的编程学习研究了编程能力与科学推理能力之间的相关性。在这里，我们已经准备了我们大学的平板电脑设备，并用它们在初中科学的天气领域学习编程。结果表明，这两种能力是正相关的，并且具有更高科学推理能力和更好正式操作的学习者具有更好的编程能力。这些研究结果已在几个学术社会报道。