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。

本研究的目的是验证学习者的科学推理和思维能力是否可以通过学习编程来提高。科学推理和思维能力是科学学习中必备的素质和能力，但据报道，日本的孩子在这些技能上存在问题。另一方面，在日本的编程教育中，目的是培养编程思维能力，这是基本素质和能力之一，并保证学生掌握学科内容。在本研究中，我们认为编程思维技能的发展将有助于科学推理和思维能力的发展，我们与初中科技部门合作实施跨课程编程教育来培养这些技能和能力。分析能力提升程度之间的相关性。今年，我们验证了以下两点。 (1)我们对编程能力和科学推理/思维能力的测量方法进行了文献调查，验证了本研究中使用的评估方法。 (2)准备平板设备并用其对大学生进行编程课，验证大学生编程能力与科学推理能力之间的相关性。在文献调查（1）中，我们重新审视了科学课中编程教育的有用性。我们还研究了一种定量评估计算思维作为编程能力的方法，以及评估科学推理能力的调查试卷。利用这些，我们通过（2）中的编程学习研究了编程能力和科学推理能力之间的相关性。在这里，我们在我们的大学提供了平板电脑终端，并用它们来教授初中理科学生气象领域的编程。结果发现，两种能力之间存在正相关关系，科学推理能力较高、形式化运算能力较好的学习者，编程能力较高。这些研究成果已在多个学术会议上发表。