第5章

情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究

本単元の学習内容
活動例１

情報社会と情報技術

活動例２  コミュニケーションのための情報技術の活用

活動例３  データを活用するための情報技術の活用

活動例４  コンピュータや情報システムの基本的な仕組みと活用

242
244
248
252
256

第

5

情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究

章

本単元の学習内容 【※下記の 4 つの項目から 1 つまたは複数の項目に関わる課題を設定】
5

情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究※以下のア～エは，本教材の 1 章～ 4 章の内容の順番に合わせたため，学習指導要領の記載順とは異なる。

ア

1 現在使われている情報技術により情報社会が受ける効果や影響
情報システムにより個人情報が収集されること，その利便性と危険性などについてまとめる

情報社会と情報技術

2 将来予測される情報技術により情報社会が受ける効果や影響人工知能の発達，人間に求められる能力の変化，社会で必要とされる新たな職業などについて提案するイ

1 コンテンツの編集
文字，音・音声，静止画，動画など

コミュニケーションのための情報技術の活用

2 新しい技術を含めたコンテンツの制作
仮想現実，拡張現実，複合現実，
仮想世界を探検する中で，様々な情報を提供する作品制作

ウ

1 問題の発見や解決

データを活用するための情報技術の活用

2 今後の方向性の予測エ

1 問題の発見と解決

インターネット上で公開されたデータなどの活用
データマイニング，ビッグデータを含むデータの解析

コンピュータの仕組みの活用，情報システムの活用

コンピュータや情報システムの基本的な仕組みと活用

物理現象や数学的事象のシミュレーション
2 機能追加，ユーザビリティやアクセシビリティの向上
画像認識，音声認識，カメラやセンサなどの外部機器の活用
管理に必要なプログラムの作成，機械学習などの外部プログラムの活用

地域や学校の実態及び生徒の状況に応じて情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探

全 体究を通して，情報の科学的な見方・考え方を働かせて，情報と情報技術を適切かつ効果的に活用するための知識及び技能の深化・総合化，思考力，判断力，表現力等の向上を図る。
数学科など他教科とも積極的に連携を図る。

242

▪情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究を通して，情報の科学的な見方・考え方を働かせて情報と情報技術を適切かつ効果的に活用するための知識及び技能を深化・総合化させる。
▪同様に，情報と情報技術を適切かつ効果的に活用するための思考力，判断力，表学習目標

現力等の向上を図る。
▪同様に，情報社会における問題の発見・解決に情報と情報技術を適切かつ効果的に活用しようとする態度，新たな価値を創造しようとする態度，情報社会に参画しその発展に寄与しようとする態度を養う。

▪この科目のまとめとして位置付ける。
▪生徒の興味・関心や学校の実態に応じて，コンピュータや情報システムの基本的な仕組みと活用，コミュニケーションのための情報技術の活用，データを活用す

本単元の
取扱い

るための情報技術の活用，情報社会と情報技術の中から一つ又は複数の項目に関わる課題を設定して問題の発見・解決に取り組ませる。
▪学習上の必要があり，かつ効果的と認められる場合は，指導の時期を分割することもできる。

▪「情報Ⅰ」で身に付けた資質・能力も活用する。
▪「情報Ⅰ」だけでなく，数学科や公民科をはじめ他教科等で学習したことも踏まえて，情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究を行う。

情報Ⅰの
学習内容
との関連

243

活動例

1 情報社会と情報技術研修にあたって情報科における探究活動にあたり，情報社会と情報技術に関わる内容を切り口とした分野横断的な内容を考える。一般的に探究活動では，物事を調べたり考えたりする上で，より広い視野からの「広がり」
や，特定の内容を突き詰めていく「深まり」が重要視され，また，その結果として「新たな知見」が求められることも多い。
ここでは，そのことにはあまり深入りしすぎず，興味関心のある内容を，「情報Ⅰ」や「情報Ⅱ」で学習した内容や手法をもとに，主体的に自由に学習を進めていく例を挙げる。生徒がテーマとして人工
知能（AI，以降AIと表記）を取り上げ，問題を発見・解決していく活動を行うことも想定し，教員がそれを指導できるようにすることを目標とする。

テーマの例「AIなんて怖くない ～ AIと上手に付き合う方法」

1

テーマの設定生徒が探究活動を進める上で，最初に立ちはだかる

をピックアップしたり，また，出てきた疑問を関連付関門が「テーマ決め」である。適切なテーマ設定を行

けて言語化し，新たな疑問やストーリーを導いたりす

うことができれば，探究活動をより効果的・効率的にることが挙げられる。

進めていくことが可能になる。
よく使われる手法としては，身近な疑問をブレーン
ストーミングで出し合い，興味関心の持てそうな内容

ここでは，その結果，AIについての内容に生徒が興味関心を持ち探究を進めようとする，ということを例に挙げることにしよう。
＜生徒のテーマ決め背景の例＞
・情 報の時間でAIについて学習したにもかかわらず，クラスの中で「将来，ロボットやAIが人間の仕事を奪ってしまう」「人類はAIに支配され不幸になってしまう」という話が友人から多く聞かれた 図表１ 。
・そ こで，ロボットやAIが本当に人間の全ての仕事を奪うのか，また，AIに人間は支配されてしまうのかについてより深く研究するとともに，なぜクラスメートが否定的に考えるのかを明らかにし，誤解を解いて，ロボットやAIと上手に向き合ってもら

図表 1 「AI」に支配される244

うための方策を考え提案したい。

｜第５章｜ 情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究

2

予備調査の実施

探究活動を進めるにあたり，生徒が疑問を感じて設定したテーマが，実は他の人によって既に解明され明＜生徒の予備調査の例＞
・AIの仕組みについて，教科書や書籍を再度確認する。

らかになっており，調べたらすぐに解決してしまった， ・イ ンターネットの情報から，最新のAIの機能やでということもしばしば見受けられる。
そのため，予備調査として，自分たちが設定したテー

きることを確認する。
・実 際に，AIを用いたソフトウェアなどを操作してマが簡単に解明してしまわないかどうか，また，先行みる。

研究によりどこまで分かっていて何が課題になってい・友 人数人に，なぜ「AIが仕事を奪う」と考えたのるのか等を，書籍やインターネットの情報を調べて明かについて，簡単にインタビューする 図表２ 。

らかにするよう指導するとよい。予備調査を行うこと
により，問題点が明確化され，より具体的で深まりのあるテーマとなることも期待できる。場合によっては，
思い切ってテーマを変更させることも視野に入れさせるとよいだろう。

3

図表 2 予備調査

予備調査から得られた仮説や知見

予備調査の結果，すぐには分からずもっと知りたくを強く持っているのではないか。なので，誤解を解なるような内容であることが判明すれば，テーマとしくためのポイントとなる知識を身に付ければ否定的て十分成立することが想定できる。そして，予備調査な考えが薄まるのではないか。

の結果をもとに，現状を認識するとともに，なぜその・コンピュータやプログラミング自体に興味関心が低ような状況になっているのかという仮説と，どのようく，コンピュータをあまり活用していないのではなにすれば理想の状況に近づけるのか，という解決へのいか。なので，コンピュータやAI自体に親しみを方向性をイメージさせるように指導するとよいだろう。

持ってもらえれば，否定的な考えが薄まるのではな

探究させるレベルにもよるが，「何となく調べただいか 図表３ 。

け」で終わらないよう，予備調査では，あくまでも自分たちの疑問がテーマとなり得るか，ということを確認するにとどめ，概要がつかめたら，目標到達点の設定と解決に向けての手順を吟味させ，本格的な調査に入るように指導するとよいだろう。
＜クラスメートが否定的に考える原因の仮説と解決への方向性の例＞
・実 はAIについての知識が十分ではないのではないか。また，知識が十分でない人ほど，否定的な考え

図表 3 ロボットや AI に親しみを持つ245

4

解決策（目標到達点）の決定と解決に向けての手順

解決への方向性が定まったら，仮説の検証とととも＜仮説の検証の例＞に，具体的にどのような解決策を施していくのか，実・M1：将来，ロボットやAIが人間の仕事を全て奪っ際に何を目的に何をするのか，等といった自分たちのてしまうとどの程度考えているのか

具体的な到達点（ゴール）を設定させるとよい。

・M2：人類はロボットやAIに支配され不幸になって例えば，仮説の検証では，今までに学習した，アン

しまうとどの程度考えているのか

ケート調査に関する手法やネットワークを通じて効果・A ：知識に関する簡単なチェックテスト

的に収集するような技能，また，それをデータベース

・B ：コンピュータやプログラムに対する好き嫌い度として活用する知識，得られたデータをクロス集計し

M1，M2，A，Bに対してクラス全員にアンケート

仮説検定の考え方を用いて信頼性をチェックする方法， をとり，M1，M2，A，Bそれぞれの相関関係を調べ
テキストマイニングなどが活用できると考えられる。

るとともに，クロス集計を行い，有意差があるか検定

また，具体的な解決策としては，情報デザインが意識を行い確認する。

されたリーフレットの作成や，実際にプログラミング
して確認してみることなども挙げられる。

＜目標到達点の例＞
１ AIに対する分かりやすいオリジナル説明資料（リーフレット）の作成
２ WebAPI等を用いてAIを扱うプログラムを作成し，実際に体験してもらって親しみを持ってもらうイ
ベントの実施 図表４

図表 4 問題の解決に向けて

5

解決策の実行

解決策が定まったら，自分たちの目標到達点に向け， ＜目標到達点に向けての活動の例＞

246

実際に探究活動を進めさせる。単なる「調べ学習」で

1 オリジナルリーフレットの作成はなく，今までに情報科で学習した内容を総動員させ・アンケートの結果を参考にしながら，情報デザイン

ることによって，より効果的・効率的な探究活動となの知識を活用し，AIに関する分かりやすい説明をることも体験させたい。

A4サイズ1枚のリーフレットにまとめる。

プロジェクトマネジメントの考え方も意識させ，作業・テキストマイニングの結果やクロス集計の結果をも内容や手順・工程，かけられる時間，納期など，プロジェとに，AIについての知識を得ることによって，よクトを適切に管理させるとともに，グループ作業の場

りAIが身近になることを意識してもらう。

合は，フローモデル等による互いの役割分担や作業の2 PythonでAIを体験する

効率化なども意識させるようにするとよいだろう。

・APIなどを使ってPythonのプログラムにAIを組み

｜第５章｜ 情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究

込み，実際に動作させて理解してもらう。
・AIの動作を通じて，その特徴について理解を深め，親しみを持ってもらう。
・状況によっては，大学の先生や先輩などにも協力してもらい，AIを扱うことを体験するところから実施する 図表５ 。

図表 5 解決策の実行

6

評価と改善，今後の課題

解決策を実行した際には，その解決策が効果的で＜評価と改善，振り返りの例＞

あったのか，また，どこに手を入れるとより効果的な・リーフレットを見てもらい，知識を身に付けてものかなど，自らの問題解決を振り返り改善する機会をらった上で，本当にAIに支配されてしまうのかにつ設けるとともに，更にそれを広く共有させるようにすいて改めて考える。

る。これにより，自らの次の問題解決に向けた糧とな・リ ーフレット自体が見やすく分かりやすいものでるだけでなく，同じような疑問を抱く，他の生徒の糧あったのかについて確認し，色使いやデザインを改にもなることが考えられる。

良する。

更には，今回の問題解決には直接的には関係が薄い
が，進めている段階で発見された新たな疑問や知見な＜今後の課題の例＞

どについても，「今後の課題」としてまとめておくよ・AIに関する法的なトラブルが発生した場合，誰がうにさせると，探究活動の更なる広がりも見込めるだろう。

責任を負うのかについて疑問が生じた。
・あたかも人間のように表情を持ち，反応・応答し，人を和ませる「人型AI」が出現したとき，「人格」

7

をどのように考えるかについて疑問が生じた。

より広く深く学習したい生徒のために情報社会を切り口とした探究では，その方向性が，に意味付けられる可能性があるのか」「人はそれをど情報科学だけでなく，倫理的な側面や社会学的な側面， のように感じるか」など，他教科で学ぶことも含めて
また，心理学的な側面にも及ぶことが十分に想定でき

いろいろな方向からの，幅広いものの見方を学ぶようる。技術だけを学ぶのでなく，例えば，「ジレンマをにアドバイスするとよいだろう。

どのように克服するか」「それは社会の中でどのよう

247

活動例

2

コミュニケーションのための情報技術の活用

研修にあたってコミュニケーションを適切に行うために，情報の科学的な見方・考え方を働かせ，多様なメディアを組み合わせてコンテンツを制作するとともに，コンテンツを発信する方法を理解し，その技能を身に付けるようにする。

テーマの例

1「学校紹介」
学校紹介を行う

自分たちの学校を紹介することを考えたときに，どのように学校紹介をすることが一番学校の良さが伝わ2

ミュニケーションとは何かを考える。

予備調査

学校紹介を行う上では，自分たちがアピールしたい

どが異なる。「学習7 コンテンツの分析とメディアのポイントや，どの層にアピールしたいかを考える。例

組み合わせ」で学習したように，対象に対して適切なえば文化祭をアピールしたい場合でも，対象が入学を

メディアを選択できるようにする 図表１ 。

考えている中学生に対しての場合，保護者に対する場

また，予備調査を行う上でも，インタビュー調査や合，中学時代に同級生だった友人に対する場合では，アンケート調査によって，自分たちが見落としている

アピールするポイントや，素材，使用するメディアな魅力などを発見し，別の切り口を発見できることもある。

図表 1 対象に合わせたメディア
248

るかを検討する。学校の魅力を伝えるために必要なコ

｜第５章｜ 情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究

3

プロトタイプの作成

予備調査に基づいてコンテンツを作成する場合には， だ知識と技能を用いて活動を進めていくとよい 図表２ 。

プロトタイプの作成が重要となる。プロトタイプの作「学習8」で学んだプロトタイプを作るためのプロ成については，「学習8 プロトタイプの作成」で学んセスを参照するとよい。

調 査

問題解決
のための
仮説作成

要件定義

プロトタイプの設計・作成検 証

図表 2 プロトタイプ作成のプロセス

どのような対象に対して，コミュニケーションを行役割があり，学校や商店，駅など人が多く集まる場所

う か に よ っ て， 作 成 す る コ ン テ ン ツ も 変 化 す る。

に掲示されることが多い。しかしその反面，人が動き

Webページを作成したほうがいいのか，ポスターを回って行き来する場所に掲示されるため，ポスターに作成したほうがいいのか，動画を作成したほうがいい

目を向けさせるのは容易なことではない。そのため，のかは，調査した結果や，要件定義に基づきコンテン

人目につく魅力的なイラストや写真や色使い，デザイ

ツを決定する。

ン，キャッチコピーなどを工夫し，ポスターが人の目

例えば，ポスターを作成する場合には，その対象が中学生であるのか，高校生であるのか保護者であるのを引くように，その内容が分かりやすく明確になるよ
うにする。

かといった，ポスターを見てもらいたい対象によってWebページの場合には，そのページを見る人の環

構成や表記する内容が変化してくる。対象に対してど境も配慮する必要がある。Webページを見る情報端のような目的で作ったのかを明確にすることが重要と末がパソコンであるのか，タブレットやスマートフォ

なる。

ンであるのか，どのような端末であっても見やすい

ポスターは，多くの人の目に触れやすいため，人をページでなければならない。そのため，Webページ

惹きつけることが重要になる。視界から少し外れていのデザインを考える場合には，どんな大きさの画面でても気になるような構成で，インパクトがあり記憶やも見やすく，使いやすい，インタラクティブなWeb

印象に残るほうがポスターとしての効果が高い。ポス

ページを作成することが重要となる 図表３ 。

ターはその性質上，不特定多数の人に知らせるという249

パソコン用CSS

HTMLタブレット用CSS

スマートフォン用CSS

図表 3 情報端末によって見え方が変わるインタラクティブな Web ページのイメージ

インタラクティブなWebページにすることで，表に比べて，短時間で多くの情報を伝えることができる。

示する端末に応じた，分かりやすい画面が表示される。 また情報量が多いだけでなく，様々な人に見てもらい
また，複数の情報端末に対して，一つのHTMLファ

やすいという特徴もある。ポスターやWebページは，

イルを複数のCSSファイルで制御するため，制作後の情報をユーザーが能動的に読み進めていく必要があっメンテナンスが容易になり作業工数の軽減にもつながたが，動画の場合は再生するだけで情報が流れてくるる。しかし，その反面，新たな情報端末が誕生したとため，閲覧の敷居が低いとも言える。動画は，そのきや様々な情報端末に対応させるためには，ページ全

URLをメッセージに入れることで，拡散も容易にで体の設計やデザインを慎重に行う必要があり，単一のきる。近年急速に普及したSNSとも相性がよく，タイ

情報端末に対するページを作るより時間やコストがか

ムライン上に流れてきた動画を拡散させることで，よかるといったデメリットも存在する。

り多くのユーザーに情報を伝えることが可能となる。

動画を利用したコンテンツは，動画を扱うサイトやその反面，制作コストが大きいといった問題もある。

スマートフォンの普及によってより手軽に視聴できる

スマートフォンなどで手軽に動画が撮影できるとはいようになったため，私たちにとって身近な存在となっえ，撮影した動画を公開するためには，一定の編集がている。

必要となり，オフィシャルな宣伝として動画を使用す

多くの広告で動画が利用されるようになった背景としては，インターネットの普及に伴い通信回線が高速化し，動画をストレスなく視聴できる環境が整ったことが大きい。
動画は情報量が多く，視覚と聴覚から情報を与えることができるため，写真や文章だけで構成されたもの

250

る場合には，肖像権や著作権をはじめ，その内容など，様々な点で注意が必要となる。
以上のことを踏まえて，学校紹介を行う場合には，複合的にこれらのコンテンツを組み合わせて，プランを考えプロトタイプを作成することが必要となる。

｜第５章｜ 情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究

4

コンテンツの制作と改善

コンテンツを制作する上では，ペルソナを意識するとなる。

ことが重要で，「このコンテンツは誰に何を伝えるた

そのためには，制作する学校紹介に対して，コンテめに作るのか」ということをあらかじめきちんと理解

ンツに必要な情報を整理し，どのようなコンテンツがした上で作業に着手する必要がある。制作する学校紹必要となるか定義をした上で，制作に取りかかる。制介に対して，情報の受け手が学校の様子や，学校が提作したコンテンツは，第三者の目で内容や誤字脱字を供する授業や授業外の学習などについて知り，最終的チェックし，必要に応じて編集や校正を行う。

に行動を起こすまでのプロセスを意識することが重要

5

コンテンツの発信と改善制作した学校紹介を発信する場合には，その情報をあることが理想となる。発信したコンテンツによる成発信する目的は何であるかを明確にする必要がある。

果によっては，コンテンツを改良したり，更新したり

まず，受け手側から見ると，必要な情報があったとしする必要も生まれてくる。コンテンツは発信したら終て，それを理解し行動に移すことにつながるかが重要

わりではなく，その後どうするかが一番重要となることなる。送り手側から見ると，紹介したい内容が相手とを忘れてはいけない。

に分かりやすく伝わり，それによって何らかの反応が6

新しい技術を含めたコンテンツの制作

コミュニケーションのための情報技術の活用としてすることや，拡張現実を使ってCGで作られた3D映は，情報を適切に伝えるために文字，音・音声，静止

像やキャラクターなどを現実の風景と重ねて投影する

画，動画などを編集して用いることが基本である。そような現実世界に新しい情報を追加するコンテンツでの上で，必要に応じて，仮想現実（Virtual Reality)， 学校紹介をするなどが考えられる。
拡 張 現 実(Augmented Reality)， 複 合 現 実(Mixed

更に活用を進めて，複合現実を用いて，複数人が同Reality)などの技術も含めてコンテンツを制作したり， 時に体験をするようなコンテンツを制作する可能性も制作したコンテンツを組み合わせて用いたりすることが考えられる。

ある。
また，文化祭や学校説明会などで，パフォーマンス

例えば，
仮想現実の技術を使い，ヘッドマウントディの即興性や双方向性を強めるためにインタラクティブ

スプレイなどを用いて，360度の視点で現実世界にいなプロジェクションマッピングを導入するなど様々なるような感覚を与えるようなコンテンツを製作したり活用が考えられる。

【参考文献・参考サイト】●「【入門】
レスポンシブ Web デザインとは？概要と作り方を丁寧解説」https://www.kagoya.jp/howto/webhomepage/responsive/

251

活動例

3

データを活用するための情報技術の活用

研修にあたってデータを活用するための情報技術の活用に関しては，第3章「情報とデータサイエンス」の本教材と一部重複するものがある。学習指導要領解説においては，「情報Ⅱ」の（3）の（ア）（イ）（ウ）の中で，データの収集，整理，整形，処理，解釈，表現，評価のデータ分析における過程が分割して書かれているが，実際にデータ分析を行う場合は，対象とする問題と分析の目的に応じて，一連の過程を実施することになる。そのため，第3章においては，分析手法に応じて分割した章立てとして書いている。第3章の各単元だけでも問題発見・解決を意識した研修内容としているが，（3）だけでなく，他の単元で学んだ内容も総合的に活用でき，かつ探究活動として実施できるものを例示する。
本来，探究活動では，生徒が自ら興味・関心をもった題材，テーマ，問題に関して，データを収集し，分析，評価を行うことが望ましい。そのため，生徒が興味・関心をもったテーマに関して探究するためにはどのようなデータが必要か，そのデータは入手可能か，そのデータを処理・分析・可視化・評価するためにどのような手法があるかを「情報Ⅱ」で学んでほしいのである。データの分析手法は多種多様である。しかし，問題や解決方針が明確にならなければ，分析方法を選ぶことはできない。そのような判断力や思考力を育むことも「情報Ⅱ」を学習する目的となるだろう。
この学習項目で使用するプログラミング言語は R です。

テーマの例「学校における教育の情報化の実態等に関する調査」

1

データを収集，整理，整形する

本教材は教員研修用教材なので，情報科の先生方の関心に寄り添って考えてみる。文部科学省は，「学校における教育の情報化の実態等に関する調査」を毎年実施している。この毎年の調査結果は，e-Statに掲載されている。これを使って分析をしてみよう 図表１ 。
まず，平成30年度（2019年12月公開）の「都道府県
別『コンピュータの設置状況』及び『インターネット
接続状況』の実態（高等学校）」のExcelデータをダウンロードしよう。最初にRで分析する前にデータク
リーニングの作業が必要である。データクリーニング
は，表計算ソフトウェア上で行うのが有効である。今
回は次のような整理，整形を行った。
252

図表 1 政府統計総合サイト e-Stat https://www.e-stat.go.jp

｜第５章｜ 情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究

・不必要なヘッダー，フッターの削除

データの各項目は，pref（都道府県別），school（学・不必要な項目の削除校数），student（児童生徒数），room（普通教室数），

・デ ータをCSV形式にするため桁区切りのカンマ

PC（学習者用PC総台数），spp（学習者用PC1台当の除去たりの児童生徒数），prj（普通教室の大型提示装置整・項目名を作業しやすいように英字に変更

備率），lan（普通教室の校内LAN整備率），wlan（普・CSV形式に書き出した後，文字のEncodingの変更

通教室の無線LAN整備率）である。

Rから以下の命令で読み込む。読み込んだデータは次のようになっている（ファイル名やパスは，データの置き場所に応じて変更する）。また，表計算ソフトで UTF-8 の CSV形式のファイルを作成した場合，fileEncoding = "Shift_JIS" は付ける必要はない。
入力コード
01
02

pc<-read.csv("c:/Users/shinya/Desktop/pc/pc_sjis.csv",fileEncoding = "Shift_JIS")head(pc)

出力結果
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6

2

pref school student room
pc
spp
prj
lan
北海道
229
94992 3102 21431 4.747701 0.10219213 0.9722760
青森県
6025711 887 6075 4.665396 0.11950395 0.9909808
岩手県
6726944 882 6043 4.972135 0.06009070 0.9943311
宮城県
77
43878 1361 10830 4.733333 0.29169728 0.9595885
秋田県
4921515 760 5106 4.465546 0.06842105 0.9421053
山形県
4720980 653 7437 3.048975 0.19142420 0.9954058
wlan
0.05222437
0.01127396
0.00000000
0.64952241
0.11447368
0.27105666

データを眺める，そして分析，可視化する

これらから，どのような傾向が読み取れるか，分析したい問題が明確でない場合には，まず，散布図行列

01plot(pc)

で表示してみよう 図表２ 。
生徒数と教室数のように直線傾向が明確に見えるものは，「情報Ⅰ」で学んだ相関係数や単回帰分析などの対象になる。今回は，直線傾向を見るのではないので，wlan（無線LAN）とspp（PC1台当たりの生徒数）を対象に考えてみよう。何となく分布が散らばっているように見えるが，今回は二つのクラスタに分割して考えてみよう。
「学習16」で学んだクラスタリングで，
k-means法（k平均法）などを用いる際は，距離が重要になるので，対象とする値のみを取り出し，スケーリングする。
図表 2 各データの散布図行列253

入力コード01
02

pcs<-scale(pc[,c("wlan","spp")])head(pcs)

出力結果
[1,]
[2,]
[3,]
[4,]
[5,]
[6,]

wlan
-0.8914352-1.0164713-1.0508946
0.9323263-0.7013661-0.2232631

spp-0.19669670-0.24795405-0.05692415-0.20564451-0.37241652-1.25462472

k-means法でクラスタリングをしてみる。クラスタリングした値を元のファイルの列に追加する。
01
02

km<-kmeans(pcs,centers = 2)
pc$cluster<-factor(km$cluster)

次にggplot2パッケージを呼び出し，グラフを色分けしてかいてみよう 図表３（ggplot2がインストール
されていない環境では，インターネットが接続されている環境で，最初にinstall.packages("ggplot2")とする必要がある。また，Macで実習する場合は，別途日本語フォントの設定が必要である）。
01
02
03

library(ggplot2)
ggplot(pc,aes(x=wlan,y=spp,color=cluster))+
geom_text(aes(label=pref))

図表 3 二つのクラスタ

254

｜第５章｜ 情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究

3

データを解釈，評価して，更に分析する

ほぼ，無線LANの導入数を基準に分割されているようである。佐賀県と千葉県は極端な値である。これは何を意味しているのだろうか。解釈してみよう。
次に明らかに正の相関関係が読み取れる生徒数と学0102

習用PCの台数で，先ほどのクラスタで色分けしてグラフをかいてみよう 図表４ 。
直線傾向だけに目を奪われていてはいけない。これを見て何が読み取れるだろうか。

ggplot(pc,aes(x=student,y=pc,color=cluster))+
geom_text(aes(label=pref))

図表 4 クラスタを考慮した散布図

4

おわりに

ここでは，データ収集，整理，整形，分析，可視化， 容によって，一部手順が異なることもあるが，様々な解釈，評価等の一連の流れを考え，実習に関連付けて手法を試みることにより，今まで気が付かなかったも説明した。これらのプロセスに関しては，データの内のが見えてくることがあることも理解したい。

【参考文献・参考サイト】●「政府統計総合窓口（e-Stat）」https://www.e-stat.go.jp

255

活動例

4

コンピュータや情報システムの基本的な仕組みと活用

研修にあたって「情報Ⅰ」と「情報Ⅱ」の内容が身に付いたとき，コンピュータの簡単なシステムが制作できるようになっているだろう。探究的な活動として，生徒自身が思い描いた情報システムを作成することについて，指導の観点や発展の方向性を考えていく。例えば生徒の通学する学校での生活を便利にするシステムとして，どのようなものを発想できるか，そして作成できるか。情報システムの作成をとおした問題解決を以下の段階を踏んで進めていく。
問題解決のステップシステム作成のステップ

解決したい課題（現実と理想の差）を挙げる

情報の収集，整理，課題の設定

その課題を実現するシステム要件を決める

要件定義

決定した要件からシステムを作成する

システム設計，システム作成

そのシステムで課題解決したかを評価システムの評価

ここであげた問題解決のステップは，「課題を解決するためにはどのような情報システムが必要か」を考える視点と，「要件からシステムを作成していく途中で判明する困難さの解消」という視点のそれぞれについて問題解決的な学習を体験するという特徴を持つ。ここでは，学校におけるデジタルサイネー
ジを例に挙げてその流れを述べる。

テーマの例

1

「学校デジタルサイネージの作成」
テーマの設定と背景

情報システムの作成においては，「学習21」の研修「そのコミュニティの多数のメンバーが困っているこで触れたように，要件定義でシステムに必要とされると」や「それ以外の社会の人が困っていること」を要件をある程度決めてから作成に入る。初めてシステ

ICTで解決したいという気持ちになれるテーマ設定かム作成を行う生徒にとってはウォーターフォールモデ

どうかがポイントとなる。

ルの考え方が取り組みやすいだろうが，現実的に情報自由に発想できない場合には，共通のデバイスを用システムの作成をする場合は，アジャイル的な手法を意して「そのデバイスで作ってみたいプログラミング

利用して開発していくことになるだろう。

作品」や「そのデバイスの活用でどんな課題が解決で解決したい課題を情報システムで解決するという視点を持たせる際に，自分だけが便利なものではなく，社会に役立つものという視点を持たせたい。学校やクラスというコミュニティに所属しているのであれば256きるか」といった視点からの問いかけをするとよいだ
ろう。
ここでは，
「マイコンボードやPCを組み合わせた学校デジタルサイネージの作成」について考える。

｜第５章｜ 情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究

なお，この研修では，ネットワークに接続されたどが授業における制約となってくる。

PCを想定したデジタルサイネージで実現しようとす対象とする課題（問題）の設定や，その課題を解決するが，その他にも「生徒一人一人が使用するスマート

るための情報技術の活用や情報システムの作成を結び

フォンアプリ」「利用者がアクセスして使用するWeb付けるためには教員からのヒントを要する場面が多い。

アプリケーション」でも，課題の解決は可能である。

そのために教員自身が日常や社会におけるシステム

使用できるハードウェアにはどのようなものがあるの利用場面や課題解決のための技術要素について，情か，そのハードウェアを扱うことができるプログラミ

報を収集する姿勢が望まれる。

ング言語や連動できるソフトウェアに何があるか，な2

課題の整理（要求定義）と基本設計

教室で利用するシステムの場合は，自分が欲しい機

関連：学習21

機能を絞り込んで作成していく 図表１ 。

能や自分で使うインタフェースだけではなく，クラス

また想定するハードウェアや使用するソフトウェア，

メートが利用するという視点に立つことが必要となる。 「情報Ⅰ」と「情報Ⅱ」で学んだこと以外でも，生徒インタビューやアンケート，ヒアリングなどを経て，が学びたいと思う要素については，可能な限り認めてこのシステムに必要な機能をリストアップし，重要ないく柔軟さも必要とされる 図表２ 。

扱う情報

情報の登録

情報の表示
ホームルームや休み時間など，授業以外•その日の連絡事項•部活動や委員会からの告知•その日の予想最高気温•夕方までの天気予報や週間予報

朝のホームルームの時間まの時間にサイネージの画面にクラスへのでに，教員または担当生徒

情報を表示する。

が表示させたい連絡事項を表示する内容が多いときは，スクロール

入力画面から入力する。

や画面切り替えを一定時間ごとに行い，連絡の徹底をはかる。

図表１ 教室で利用するシステムでの情報の整理

有線 LAN
ルータ
モニタ

マイコン
ボード

データ登録
サーバ

校舎 2 階有線 LAN
スイッチ
モニタ

マイコン
ボード

校舎 1階

図表２ 構築するデジタルサイネージの構成例
257

3

情報の収集と整理

関連：学習22，学習23

作成するシステムの要件が固まったら，必要な機能せることを考える。例えば天気予報や最高気温についについても既存のAPIやライブラリの活用は推奨したて は， 利 用 登 録 が 必 要 で あ る が 観 測 地 点 単 位 でい。

WebAPIとして提供されているものがある 図表３ 。

プログラミング言語の参考文献，作りたいシステムの先行事例，利用できそうなAPIやライブラリについ図表４ のように学校生活と気象情報を関連させたメッセージを表示させることなどが考えられる。

て調査し，利用できそうなものをまとめさせる。既存

現在では，スマートフォンのアプリケーションや多のものを利用するだけでは，何かを作成したことにつくのWebアプリケーションが存在し，細かいニーズ

ながらないが，まずは課題解決につながる機能を生徒に対しても柔軟に対応できる既存アプリケーションがが動かせることに達成感を感じて学習意欲に結び付け

見つかることもあるかもしれない。そのときに，課題て欲しい。

をもう一度検討するか，それでも情報技術の組み合わ学校デジタルサイネージに，登録された予定以外に
その日の予想最高気温と夕方までの降水確率を表示させで実現を目指すかは，どちらも意味のある活動になる。

Yahoo! デベロッパー
ネットワーク気象情報API

https://developer.yahoo.co.jp/webapi/map/openlocalplatform/v1/

OpenWeatherMap API

https://openweathermap.org/

weather.html

図表３ 気象情報が取得できる API の例

今日の天気

今日の最高気温25℃
降水確率0パーセント

今日の一言「4時間目の体育では熱中症に注意しましょう！」

図表４ API からの情報と入力された情報とを混ぜて表示するイメージ図

4

システムの稼働と評価システムを実際に稼働させると様々な不具合を見つけることになるだろう。
・ネットワーク上のセキュリティの不備

258

設計から作成まででは気付いていなかった問題点が分かるだろう。
例えばコンピュータネットワークを実際に構築して・よりよいデータ構造やより効率的な通信の必要性

みてうまくいかないこと，入力や表示について想定通・マニュアル等のドキュメントの不備や未整備

りにいかなかいこと，想定していないケースが現れる・システムを停止させたメンテナンスの必要性ことなど， これらの解決に向かって取り組んでいく

実際に取り組んでみて初めて難しく感じることや，ことも問題解決の経験を生徒にもたらしていく。

｜第５章｜ 情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探究

また，開発者ではない人間が操作した時の反応や閲システムの作成で課題解決がどの程度達成できたかを覧した際の反応をもとに，ユーザインタフェースの改

生徒自身に評価させるところまで含めたい。そのため善や出力する情報の整理だけでなく，他にも必要な機には自己評価のみではなく，ユーザ評価や事例発表に能があるということに気付くかもしれない。

おける質疑応答などの多様なフィードバックを活用す探求活動における学習としては，情報の活用や情報5ることが重要である。

システムの改善や機能の追加

プロジェクトについて振り返り，評価したシステム

現可能か，またユーザーにとって便利か，機能と使いについては，システムの改善や機能の追加に取りかかやすさのバランスをどう保つかといったことについてることになる。このときに，自分たちが便利だと思っ学習することができる。

た点や当たり前だと考えた点と，教員やクラスメート機能の追加として，サイネージシステムの連絡事項

からの意見を比較して，利用するユーザーの感覚としが対象となる生徒の予定につながるものであれば，リて反映していけるようにしたい。

マインダーなど，生徒個人に対して忘れないよう伝え機能の追加としては音声で操作したり案内したりすてくれる仕組みの構築なども考えられる。

る音声認識機能などがあるだろう。日本でも普及が進

生徒一人一人が部活動や委員会活動，選択科目など

み つ つ あ る ス マ ー ト ス ピ ー カ ー は，VUI（Voiceの属性を入力するようなクライアントアプリケーショ

User Interface

音声ユーザインタフェース）を基本

ンを作成できれば，委員会の開催や授業科目での連絡としている。これらの製品で使われているAPIは開発事項などを自分自身に関わりのある連絡事項として，者登録を行うと利用が可能で，作成しようとする情報

各クライアントでの強調表示も可能である。または表システムにAPIを利用した音声機能を追加することも示される内容をネットワーク経由やQRコード，非接

難しくない。既存のスマートスピーカー向けのAPIを

触ICカード通信を経て，各自のスマートフォンへ読活用することで，どのような応答がシステムとして実み込むことも可能である。

6

更なる活動に向けて情報技術や情報システムで，やってみたいこと，実グコンテスト

際に動かしてみたいことに関連してこれまで学習した・企業インターンシップへの参加

知識を総動員したり，それを更に深めた学びへとつな・各種学会イベントへの参加や学会での研究発表げられたりするだろう。
プログラムやシステムの作成で，更に高度なことがしてみたい生徒や深く学んでみたい生徒には・ハッカソンやプログラミングコンテストなどの大会などを検討するとよい。その際，学習指導要領では，５章の内容について，「学習上の必要があり，かつ効果的と認められる場合は，指導の時期を分割することもできる」としているので，検討の際は留意したい。

・インターネット上で開催される競技プログラミン

259

令和元年度 文部科学省委託「次世代の教育情報化推進事業」
高等学校情報科教員研修用教材の作成

有識者名簿

１検討委員
主査

中川

一史

放送大学

副査

石田

淳一

株式会社アールジェイ

副査

小澤

美紀

神奈川県立総合教育センター

委員

大橋

真也

千葉県立千葉中学校・千葉高等学校

委員

小原

格

東京都立町田高等学校

委員

兼宗

進

大阪電気通信大学

委員

能城

茂雄

２WG委員
WG １

WG ２

WG ３

WG ５

260

代表取締役
主幹（兼）指導主事
主幹教諭

指導教諭

教授

東京都立三鷹中等教育学校

主幹教諭（グループごとに五十音順）

稲垣俊介

東京都立江北高等学校

主任教諭

小原

格

東京都立町田高等学校

指導教諭

小松

一智

東京都立石神井高等学校

梅沢崇

東京都立新宿山吹高等学校

主幹教諭

能城

茂雄

東京都立三鷹中等教育学校

主幹教諭

阿部

百合

二松学舎大学附属柏中学校・高等学校

大橋真也

千葉県立千葉中学校・千葉高等学校

春日井

WG ４

教授

指導教諭

優

埼玉県立川越南高等学校

渡辺美智子

慶應義塾大学大学院 教授

兼宗進

大阪電気通信大学

鎌田高徳

神奈川県立茅ケ崎西浜高等学校

天良

和男

東京学芸大学沼崎拓也

千葉県立柏の葉高等学校

三井栄慶

神奈川県立横浜翠嵐高等学校

大橋真也

千葉県立千葉中学校・千葉高等学校

小原格

東京都立町田高等学校

沼崎拓也

千葉県立柏の葉高等学校

能城

茂雄

東京都立三鷹中等教育学校

教諭

主幹教諭

教諭

教授
教諭

特任教授
教諭
総括教諭

指導教諭
教諭
主幹教諭

主幹教諭

学会等連絡先（注）研修講師を依頼する際などの窓口としてご利用ください。
（学会名

五十音・アルファベット順）❶（一社）情報処理学会
担当者：萩原恵子

メールアドレス：sig@ipsj.or.jp

電話番号：03-3518-8372
住所：〒101-0062

東京都千代田区神田駿河台1-5（一社）情報処理学会研究部門

化学会館4階HP：https://www.ipsj.or.jp/❷日本教育工学会
担当者：長尾正子

メールアドレス：office@jset.gr.jp

電話番号：03-5549-2263
住所：〒107-0052

東京都港区赤坂1-9-13

日本教育工学会事務局

三会堂ビル8階

HP：https://www.jset.gr.jp/❸日本教育情報学会

担当者：若杉祥太

メールアドレス：jsei@ashiya-u.ac.jp

電話番号：090-1026-1413

住所：〒659-8511

兵庫県芦屋市六麓荘町13-22

芦屋大学技術研究棟若杉研究室

日本教育情報学会運営本部事務局

HP：http://jsei.jp/home/❹（一社）日本産業技術教育学会
担当者：岡田和美

メールアドレス：jste@nacos.com

電話番号：075-415-3661
住所：〒602-8048

京都府京都市上京区下立売通小川東入西大路町146

学会部内 （一社）日本産業技術教育学会事務支局

中西印刷株式会社

HP：http://www.jste.jp/main/❺日本情報科教育学会
担当者：阿濱茂樹

メールアドレス：ahama@yamaguchi-u.ac.jp

電話番号：083-933-5392
住所：〒753-8511

山口県山口市吉田1677-1

日本情報科教育学会

HP：http://jaeis.org/

山口大学教育学部阿濱研究室

教員養成・研修委員会❻（一社）日本統計学会 統計教育委員会
担当者：竹内光悦

メールアドレス：（事務局）sesjss@stat.k-junshin.ac.jp

電話番号：03-3234-7738

住所：〒101-0051

東京都千代田区神田神保町3-6

能楽書林ビル5階（公財）統計情報研究開発センター内

HP：https://estat.sci.kagoshima-u.ac.jp/cse/

日本統計学会統計教育委員会❼（一社）日本品質管理学会TQE 特別委員会

メールアドレス：（事務局）sec@jsqc.org
電話番号：03-5378-1506
住所：〒166-0003

東京都杉並区高円寺南1-2-1

日本品質管理学会事務局

日本科学技術連盟 東高円寺ビル内

HP：https://suzukilab.wordpress.com/jsqc-tqe/

261

「 情 報Ⅱ 」 教員研修用教材
高等学校情報科

高等学校情報科

情報Ⅱ

教員研修用教材

高等学校情報科「情 報Ⅱ」
教員研修用教材発行日

令和 2 年 3 月

発

行

文部科学省

制

作

株式会社学研プラス