A2-2

プログラミング教育における反転授業の実践と評価
Practice and Evaluation of Flipped Classroom
in Computer Programming Education
林 康弘, 深町 賢一, 小松川 浩
Yasuhiro HAYASHI, Ken-ichi FUKAMACHI, Hiroshi KOMATSUGAWA
千歳科学技術大学 理工学部
Faculty of Science and Technology, Chitose Institute of Science and Technology
Email: {yasuhiro,k-fukama,hiroshi}@photon.chitose.ac.jp
あらまし：プログラミングでは，学生は，制御フロー表現，文法の正確さ，アルゴリズム，という知識と技能を一体として習得する必要がある．この効果的な教授に向けて，我々は 2013 年度より授業での知識定着・確認を図る確認テストや知識活用・創造を図るアクティブラーニングのための反転授業を実践してきた．今回，この実践を通じて得られた課題を踏まえて反転授業の実施手順を改善し，その評価を行った．
キーワード：コンピュータプログラミング，反転授業，アクティブラーニング，e ラーニング

1.

はじめに

本学では 2013 年度より学部 2 年生を対象にコンピュータプログラミングの必修科目「プログラミングスキル（春学期）」と「オブジェクト指向プログラミング（秋学期）」においてそれまでに開発した e ラーニング教材を用いて反転授業を実践している．プロ
グラミングスキルでは C 言語，オブジェクト指向プ
ログラミングでは Java 言語を取り扱う．毎週の授業
前に学生に e ラーニング教材を予習として割り当て
る反転授業により，教員は学生全体に対して自学自習に適した学習環境と技能習得に向けたアクティブラーニングを提供し，さらに個々の学生に対して学習指導を行っている．成果として本取り組みにより学生の中間層の学力向上に寄与できることを確認した[1, 2]．
しかし，反転授業を実践する中で以下の課題も生じた．2014 年度における取り組みの目的は，これらの課題を踏まえて反転授業の実施手順を改善し，今後，反転授業とアクティブラーニングによるプログ
ラミング技能習得に向けた教授方法の確立と学習支援の仕組みを構築するための要件の抽出にある．
（1）学生が予習した内容をどれくらい理解できたかその時に確認できなかった．今回，学生のニーズに応えるために予習用確認問題を設定した．
（2）教材内容が分かりにくい，授業進度を変更する
等の場合，教員が次の授業前までに予習用教材の内容を容易に変更できなかった．今回，教材作成に用いた PowerPoint データから動画を生成し対応した．
（3）実習時に他の学生との協調作業を伴うアクティ
ブラーニングの内容が充実していなかった．今回，この実施方法を改善した．

2.

上で閲覧できるようにする
2. 教員は e ラーニング教材を用いて学生にその週に学習する内容を予習として割り当てる
3. 学生は予習を行い，確認問題を解く
4. 授業では，開始直後に教員は出席確認と予習の理解度を図るための確認テストを実施する
5. 授業前半，教員は約 15 分程度で学習内容を説明する．説明が長い場合，説明を 2 回に分ける
6. 学生はその週の内容の課題に取り組み，教員は個別指導と課題確認カードの配布を行う
7. 課題確認カードは，学生が課題終了後に TA による課題の確認を経て，回収される．出席確認と課
題確認カードが揃って出席と見なされる．課題が授業中に終わらない場合，翌週までの宿題となる
8. 授業後半から次週までに，学生はグループに分かれて協調学習に取り組む．1 グループは 3〜4 名で構成される．毎週，グループのリーダーを変更し，リーダーはその週の活動報告を行う
9. 授業時間外の自主学習で質問がある場合，時間外TA が大学にて対応する
穴埋め形式の予習用確認問題にはヒントと関連教材へのリンクがあり，学生が回答できない場合，再度予習を促すようにしている．授業で学生に提示される一連の問題の難易度は教員によって学生の学習意欲を考慮し，予習用確認問題は易しく，確認テス
トは難しく，実習課題は程良く，設定されている．

本取り組みにおける反転授業とアクティブラーニングの実践方法

本取り組みでの実施手順は次の通りである．
1. 教 員 は 授 業 進 度 に 合 わ せ て ， PowerPoint か ら
MPEG4 形式の動画教材を生成し，e ラーニング― 97 ―

図1e ラーニング教材（左: Flash, 右: 動画）

使用教材は PowerPoint にて原稿を作成され，Flash教育システム情報学会 JSiSE2015
第 40 回全国大会 2015/9/1～9/3を用いて e ラーニング教材化される（図1 左）．この変換作業は学内の情報教育部
門が担当する．今回，「オブジェクト指向プログラミング」では，教員が PowerPointのナレーション機能により解説を録音し，PowerPoint 2013 から対応された MPEG4形式でのファイル出力により動画を作成し，e ラーニングにアップロードした（図1 右）．これにより授業進度に合わせた教材内容を自由に変更可能とした．
実習では，教員が提示する仕様書に従って実装を行うだけでなく，グループでサンプルプログラムの内容理解を図るた
図 2 予習用演習課題の平均達成度と確認テストの平均点
めの議論，自分たちのソフトウェアの設い 7 人，全くそう思わない 0 人（有効回答数：36）計と実装，作成したソフトウェアのプレゼンテーシという結果となった．
ョンと仕様書作成をアクティブラーニングとして行3.3 アクティブラーニングへの学生の反応わせた．
プログラミングスキルの履修者 49 名に対して，反3. 実践結果と考察
転授業とアクティブラーニングに関するアンケート
プログラミングスキルとオブジェクト指向プログを実施した（有効回答数：22）．「反転授業を採用しラミングはいずれも 2 コマ/週で，履修者数はそれぞた場合と採用しない場合を比較して，どちらがプロれ 49 名と 59 名（再履修者含む）であった．
グラミング技能を高めるのに役立つか？」という問
3.1 予習用演習問題の学習状況
いに対して，22 名全員が「反転授業を採用した授業」
プログラミングスキルでは，10 週にわたって反転と回答した．またそれ以外に得られた有益なコメン授業を実施した．その際，新たに設定した予習の成トは次の通りである．
果を学生自ら確認する問題（予習用演習問題）に学l 個人だと面倒臭がってやらなかったり，プログラ生が取り組んでいるか確認した（図 2）．達成度 Pi
ミングがわからず手が進まない人でもグループは一人の学生 i が出題された問題数（Q）に対してい内で聞きあったり，先生や TA さんに相談して教くつ正解したか（A）を表し（Pi=A/Q*100），平均達えてもらうことで理解も深まりよいと思った
成度 P は履修者全体 N での達成度の平均を採ったもl 高度なものを作る，欠点を無くすならばもう少しのである（P=1/N*ΣPi, i=1..N）．平均達成度が高けれ
アクティブラーニングの時間を増やすべき
ば，履修者全体が予習を行い，予習の時点で予習用
l 実際に行うことにより対応力や経験力が高まる
演習問題を通じて最低限の知識を身につけたと見なl 次週のやることが明確にわかるので今週どの程す．約 8 割の平均達成度で推移していることがわか
度復習と予習に時間を費やせばよいかわかる
る．学生は予習を継続し演習問題に取り組んでいることが分かる．また併せて，その週の授業冒頭に実
4. まとめと今後の課題施した確認テストの平均点も示す．確認テストは授2013 年度より実践しているプログラミング教育
業を通じて最終的に理解すべき全ての内容が含まれにおける反転授業の取り組みの中で生じた課題を踏ており，予習用演習問題よりも難しく設定されていまえて，2014 年度はその実施手順を改善し評価を行る．第 7 週以降，確認テストの平均点が低くなってった．今後は，得られた知見に基づき，反転授業といるのは学習内容が関数，構造体，ポインタと抽象
アクティブラーニングによるプログラミング技能習的理解が必要となるためと考えられる．
得に向けた教授方法の確立と学習支援の仕組みの構
3.2 動画教材の生成と学生の反応築を図る．

オブジェクト指向プログラミングでは，15 回の授業のうち，教員が授業進度を調節した回数は 5 回あり，予習教材の内容を変更した．遅延なく予定された日時で予習教材を提示できた回数は 3 回であった．
残り 2 回は，新規にスライド作成しなければ対応できない内容，動画変換にトラブルがあったため，予定の日時で予習教材を提示できなかった．
履修学生 59 人に動画教材に関してアンケートを実施した．設問「教材は内容の理解に役立ちましたか？」に対して，強くそう思う 5 人，ややそう思う
16 人，どちらとも言えない 8 人，あまりそう思わな(1) 林 康弘, 深町 賢一, 小松川 浩: “e ラーニング利用による反転授業を取り入れたプログラミング教育の実
践,” 社団法人私立大学情報教育協会, ICT 利用による教育改善研究報告第 16 巻, pp.19-23, 2013 年 11 月.
(2) Y. Hayashi, K. Fukamachi and H. Komatsugawa:“Collaborative Learning in Computer Programming
Courses that Adopted the Flipped-classroom,” The 3rdInternational Conference on Learning and Teaching inComputing and Engineering (LaTICE2015), April 2015.

参考文献― 98 ―