理数系教員統計・データサイエンス 授業力向上研修集会（宮城）（2023.3.23 東北大学川内北キャンパス）宮城県仙台第三高等学校におけるデータを活用した各教科での取組について① SSデータサイエンス（情報科・数学科）② STEAMライフサイエンス（家庭科・保体科・情報科）③ 日本史探究（地歴科・情報科）

宮城県仙台第三高等学校

主幹教諭

佐光 克己

仙台三高とは・進路決定状況（R5.3）：国公立大学 205名、私立大学 55名、その他（進学準備など） 56名
・SSH 第３期２年目
尚志ヶ丘フィールドを舞台にした
持続可能な社会を共創する
科学技術人材の育成（三高型STEAM教育の実践）

・PBL教育 及び ICT活用 を推進
生徒一人１台端末（Chromebook）

・ICTを活用した学びの共創推進事業（県教委R5～）（リーディングDXスクール事業：文科省）
コア授業改革推進校 及び 学校独自テーマを設定しての実施

01実践内容の紹介

03

１SSデータサイエンス※学校設定科目、TT（情報１、数学１）（１学年） SSデータサイエンス（２単位）① 情報社会、情報デザイン【情報Ⅰ】② データ分析（分散、標準偏差、散布図、回帰分析）【情Ⅰ･数Ⅰ】③ 統計的な推測（標準化、正規分布、z 検定、t 検定）【数学ⅡＢ】④ ネットワークの活用【情報Ⅰ】（２学年） SSデータサイエンス（１単位）① プログラミング 及び モデル化とシミュレーション【情報Ⅰ】② 確率分布、正規分布【数学ⅡＢ】※ 参考（１年）SS数学Ⅰ（５単位）、（２年）SS数学Ⅱ（文系６単位、理系７単位） 04

例１ 分散や標準偏差（ヒストグラム、箱ひげ図など）

05

農家A，B，Cでは，新種のみかんの栽培を行っている。
・みかん1個の重さの平均値は，いずれの農家も100g
・消費者は100gに近いみかんを好む。
（大きすぎても小さすぎても売れない）
・できるだけ，100gに近いみかんを栽培している農家からみかんを仕入れたい。
各農家から無作為に50個ずつみかんを抽出し，その重さを測定店長として，どの農家と契約するのが妥当か？

06

表計算ソフト（スプレッドシート）で計算すると…
農家A

農家B

農家C

平均値

99.66

平均値

100.04平均値

103.10

中央値

101.5

中央値

108

中央値

106

分散

414.66

分散1030.84

分散

224.09

標準偏差

20.36

標準偏差

32.11

標準偏差

14.97

最小値

45

最小値

46

最小値

60

第１四分位数88.25

第１四分位数68.25

第１四分位数94.25

第３四分位数114.75

第３四分位数

125.75

第３四分位数

113.5

最大値

133

最大値

152

最大値

130

生徒がプログラム関数を用いて調べます0799.66

平均値
中央値

101.5

分散

414.66

標準偏差

20.36
45

最小値
第１四分位数
第３四分位数

最大値

88.25

114.75133

平均 ±20.36
08

平均値
中央値

108

分散

1030.84

標準偏差

32.11

最小値
第１四分位数
第３四分位数最大値

平均 ±32.11

100.044668.25125.7515209

平均値

103.10

中央値

106

分散

224.09

標準偏差

14.97

最小値
第１四分位数
第３四分位数

最大値

60

94.25
113.5
130

平均 ±14.97

10

例２

回帰分析（単回帰）
ビッグデータの活用

13

（練習）飲料 と 気象データの散布図から分析

正？負？の相関，相関係数？
データの散らばり具合？ など

14

（目的）来客が少ない月や日、曜日の「入店客数」を平均並みに増やす手立てを考え提案する。
１

実際のデータから傾向を読み取る（１）散布図・「入店客数」と「気象」の相関関係などから分析する。
・必ず何かは採用する。

（２）その他のグラフ・グラフ化（ヒストグラムや箱ひげ図、折れ線グラフなど）

・他サイトなどからの引用可

仮説の検討
16

例３

仮説検定（ｔ検定）19はじめに…（邦・洋画）映画の興行収入（５年分）
２７6作品
邦画
洋画
邦画アニメ（外れ値あり）
洋画アニメ

正規分布

平均：29.2億円
標準偏差：27.7億円
20はじめに…（邦・洋画）映画の興行収入（５年分）
邦画アニメ

平均：29.2億円
標準偏差：27.7億円

平均：37.5億円
標準偏差：38.1億円
20

全作品の正規分布

平均：29.2億円
標準偏差：27.7億円（問題）それぞれが正規分布を満たすとして…

全作品の興行収入の平均（29.2億円）を超えている邦画アニメ作品は、「〇〇％」に及びますか。

邦画アニメの正規分布

平均：37.5億円
標準偏差：38.1億円標準化すると
Z= (29.2-37.5) / 38.1= -0.21784･･･
正規分布表より、u(0.21)=0 .083166 なので、0.5 + u(0.21) = 0.5 + 0 .083166 = 0.583166
したがって、58%が超えている。

21仮説検定（ｔ検定）サンプル

生徒の実践例・スマホの利用時間
・学習時間
・睡眠時間
・起床時間
・ゲーム時間・LINEのスタンプ数
・メロンパンの重さ
・通学時間
・風呂の時間 など（学年）母集団
アンケート
Googleフォーム（学級）標本

全数

母平均
推定
標本平均
23

２

STEAMライフサイエンス（１学年３単位、理数科）※学校設定科目、TT（家庭科１、保体科１）（テーマ）異次元の少子化対策への挑戦
出産前（保体科）

出産後（家庭科）① 厚生労働省① 総務省

・診療に関するデータ（受診数や手術など）・所得に関するデータ（勤労所得，貯蓄など）
・生活環境に関するデータ（保育所，学校など）
・その他（食品，購買など）
27② 総務省
・出生に関するデータ（出生数，結婚数など）

例29

仮説（例）
私たちは子育てしやすさの要因として保育所の数に注目し、「保育所が多ければ合計特殊出生率は上昇する」と仮説を立てました。

育てやすさ

病院の数

保育所の数

出勤・退勤時間

ゆとり合計
特上殊昇出生率の30

生徒の発表内容 … あるグループの調査結果 ①

自由な時間が多い程、子供が多い傾向にある。
（負の相関）帰宅時間を早めると合計特殊出生率は高くなる。
相関係数：-0.58949379

現在は若者に自由な時間が少なく、子供にあてる余裕がないのではないか31

生徒の発表内容 … あるグループの調査結果 ②31

生徒の発表内容 … あるグループの調査結果 ②

結婚願望を持たせる事象 と 合計特殊出生率 との相関

カラオケ利用者数

子供を対象とした
ボランティア活動

音楽鑑賞の利用者数

テレビの利用者数

ゲーム
利用時間

娯楽施設数32

恋愛関係の言葉が時代とともに減少
考察と提言⇒ 日本人の恋愛に対する関心の薄れ？
⇒ 国民同士が関わることのできるイベント開催 アニメソングが・愛す,愛する・恋、 ・いとしい・好きだ、・恋しい

1980年代①恋、②異邦人、③舟唄④昴、⑤贈る言葉・愛、 ・恋・愛しい、・恋しい・好きだ

2000年代①TSUNAMI、②桜坂、③SEASONS、④愛情、⑤恋のダンスサイト・愛・好き・愛す多い（恋愛の好きとは別？）

2023年①怪獣の花唄、②アイドル、③ドライフラワー、④シンデレラ
ボーイ、⑤残酷な天使のテーゼ
33

３

日本史探究

（２学年２単位）（データを活用し、生徒に時代背景や特徴などを考察させる）① 奈良時代
古代社会の特徴や制度の運用の実態を考察② 平安時代貴族の肖像画から特徴を考察③ 江戸時代（中期）
米相場や金相場から当時の経済政策などを考察
37

(1) 奈良時代 （古代社会の特徴や制度の運用の実態を考察）

東京大学史料編纂所
より（現存する）
奈良時代の戸籍から…

性別や年齢などの情報を採集
データベース化38

生徒が作成した表4人1組で1枚の表を作成
班員各自で気になったことを挙げて、グループとして調べることを決めます。
男性全体のうち兵士として徴発された人数を調べ、その比率からどのような基準で兵士が徴発されているか、結論を出しています。

39

生徒が作成したグラフ

4人1組で1枚の表を作成

福岡県

岐阜県（美濃）40

(3) 江戸時代 （米や金相場から当時の経済政策などを考察）「...太宰春台は、経世論を発展させて『経済録』を著し、武士も商業をおこない、専売制度によって利益を上げるべきだと主張した。」 ※ 教科書p189 「元禄文化」
春台は当時の社会の現状をどうみて、その問題点をどこに指摘し、どのような解決策を提示しようとしたのか。
• 経済が発達し、商人が成長する• 武士身分は貨幣経済の成長とともに困窮もあり得た。
商人として「米の値動き」を見て、どう動くべきか。
幕府として、どのような「経済対策」を行うべきか。
三井家大坂両替店の記録「日記録」は、18世紀中期から明治初年にわたる日々の米価や、金銭比価、天候を採録してある。

「～するはずだ」や「～するべきだ」という視点で、データに基づいて考えてみましょう。
44

商人として「米の値動き」を見て、どう動くべきか。
幕府として、どのような「経済対策」を行うべきか。

三井家大坂両替店の記録「日記録」は、18世紀中期から明治初年にわたる日々の米価や、金銭比価、天候を採録してある。

45

46飢饉後の改革で米相場は下がったが、金相場が変化しなかった
ことで他の物価は高いままになってしまった。
この解決策として酒などの他の商品をつくってはどうか。

天保13年の銭相場の急激な上昇に対し、アヘン戦争の勃発で銭の流通が止まったことが影響していると考えたが、国内の銭が無くなったわけではないので、アヘン戦争が直接の原因とは考えにくい。
米相場は幕府の思惑通り下がったが、本来リンクするはずの物価は下がらなかった。その点において、本質の問題を解決できなかった寛政の改革は不十分であり失敗と言える。
様々な事象や要因が関連して値段が大きく変動する米相場は、株価や日銀や政府の公開市場操作や金融政策にもつながるところがあって日本史を学ぶ意義を感じた。
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その他の…

三高でのデータを活用したPBL（問題解決型学習）について
Project Based Learning48

① 政治経済（３学年、２単位）上場企業の株式を購入（７月）

購入株の売却（８月末）

原因や社会背景の検討
49

② 修学旅行RESAS（地域経済分析システム）
指定地域の目的地一覧（京都）

指定地域の目的地一覧
（仙台）

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③ 生物基礎（１学年、２単位）

各地域の暖かさを平均気温のデータ（気象庁）を用いて、「暖かさ指数」を求める。
（1963年と2023年）→暖かさの指数より、「バイオーム」を推定する。
（植物による気候区分）

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成果と課題①教科横断的な学びの実現（多面的・多角的な視点での考察）
成果

・ 生徒は、それぞれの課題や問題について、単一の教科にとどまらず、複数の側面や要素から分析をすることができた。
・ 生徒は、科目間のつながりを理解しながら学ぶことができた。
・ 教員同士で専門知識や経験を共有することができた。

②データを用いることによって、解決方法の客観性や信頼性が向上
・ 主観的な主張ではなく相手を説得することができた
・ 生徒が物事の本質について、客観的に理解を深めていくことができた
課題

・ 教科横断的な学びを促進（各教科の目的や手法などの理解）・ 教材の準備（ビッグデータなどの収集、データの教材化）
・ 評価について（ルーブリック）・ 共通テストの対策
・ 社会の動向を把握（生成AIとの共生）
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理数系教員統計・データサイエンス 授業力向上研修集会（宮城）（2023.3.23 東北大学川内北キャンパス）宮城県仙台第三高等学校におけるデータを活用した各教科での取組について
ご清聴
ありがとうございました

生徒と教職員がともに「進化」する

学習する組織・学習する学校をこれからも目指します。

宮城県仙台第三高等学校
主幹教諭 佐光 克己