令和元年度 岩手県立総合教育センター

研究主題

中学校技術・家庭科〔技術分野〕における情報活用能力の育成に関する研究－ネットワークを利用した双方向性のあるコンテンツのプログラミングの学習を通して－【研究担当者】宮沢 一裕 小野寺 基 高橋 光広 三田 正巳
千田 満代 佐々木昭子 太田崇 新沼 智之【この研究に対する問い合わせ先】
TEL/FAX 0198-27-2254
E-mail joho-r@center.iwate-ed.jp

Ⅰ はじめに中学校学習指導要領（平成29年告示）（以下「学習指導要領」）では，技術・家庭科〔技術分野〕（以下「技術分野」）の「Ｄ 情報の技術（２）」において，「生活や社会における問題を，ネットワークを利用した双方向性のあるコンテンツのプログラミングによって解決する活動」が示されました。本研究では，災害時を想定したメッセージ交換プログラムの制作を題材として設定し，ネットワークを利用した双方向性のあるコンテンツのプログラミングの学習の指導計画と学習展開例を示し，生徒の情報活用能力を育成する指導に役立てたいと考え，研究に取り組みました。
Ⅱ 研究構想学習指導要領では，情報活用能力が学習の基盤 【表１】IE-School における実践研究を踏まえた情報活用能力の要素の例示となる資質・能力として示されました。情報活用能力は「教育の情報化に関する手引き」（平成22年度）で示されるなど，これまでも育成が求められていましたが，「カリキュラム・マネジメントの在り方と授業デザイン 平成29年度 情報教育推進校（IE-School）の取組より（平成30年３月発行 文部科学省）」では情報活用能力の要素の例
示【表１】と体系表例が示され，「知識及び技能」，「思考力，判断力，表現力等」及び「学びに向かう力，人間性等」の「三つの柱」ごとに整理され，プログラミングの内容も盛り込まれています。
学習指導要領解説 技術・家庭編（以下「解説」）の「Ｄ 情報の技術」では，『「ディジタル作品の設計と制作」に関する内容について，プログラミングを通して学ぶこととした。また，制作するコンテンツのプログラムに対して「ネットワークの利用」及び「双方向性」の規定を追加している。』とされています。
このことから，技術分野の「Ｄ 情報の技術」において扱うプログラミングは，中学校段階での情報活用能力の育成と大きく関係していると考えられることから，本研究は，中学校段階で育成を目指す「情報活用能力」の効果的な指導法について明らかにしていくこととしました。
Ⅲ 授業実践と考察
１ 授業実践
(1) 題材の設定
題材の設定にあたっては，生徒自身が自分事として考えるような問題を設定することで，より主体的に取り組めるのではないかと考えました。本県は東日本大震災の被災県であり，県をあげて防災復興教育に取り組んでいます。また，東日本大震災以降も，全国各地で台風や地震などの自然災害による被害を受けている地域もあります。そこで，情報通信ネットワークの有益性を，災害時の避難所等を想定した題材として取り上げることとしました。

(2) 指導計画と授業実践【表２】指導計画（案）
題材の指導は，解説に示された学習過程を
時
学習内容
学習過程
第１時
情報通信ネットワークが果たす役割踏まえ，９時間で計画しました【表２】。
第２時 情報通信ネットワークのしくみ
第１時から第４時までは，学習過程におけ
インターネットにおける情報を伝えるしく
既存の技術の理解
第３時
みる「既存の技術の理解」としてコンビニエンネットワークを利用するときのマナーやルスストアを例に挙げ，情報通信ネットワーク 第４時 ールなどの情報モラル
災害時を想定して問題を見いだし，双方向が社会や生活の中でどのように利用されてい 第５時 でメッセージをやりとりできるプログラム 課題の設定で解決できる課題の設定
るのか，ネットワークで情報を伝えるしくみ
災害時に避難所で予想される状況を想定
技術に関する科学的な理解はどのようになっているのかなどの知識を習 第６時 し，課題解決のためのサンプルプログラム に基づいた設計・計画課題解決に向けた製作・制得する時間としました。第４時は，第５時か 第７時 のアクティビティ図を改善・修正及びプログラム作成
作・育成
らの学習に向け，ネットワークを利用すると 第８時 課題を解決するために作成したプログラム 成果の評価についての発表
きのルールやマナーなどの情報モラルについ生活や社会の中でネットワークを使ったプ
第９時 ログラミングに関する技術の適切な評価と次の問題の解決の視点て学習する時間としました。
活用
第５時は学習過程における「課題の設定」の時間です【図１】。地域の防災マップを提示し，中学校が避難所に指定されていることや，災害時に備えてメッセージ交換アプリの改良に取り組む自治体を紹介し，避難所の状況から避難者がどのような情報や物資が得られれば困らずに生活できるかについて，学習シートを使用し，グループ毎に課題を設定させました。対象とする避難者の人物像から解決すべき課題を具体的なものとすることで，情報の技術の見方・考え方を働かせて生徒が課題を設定し解決 【図１】第５時の授業の様子するために，学習シートにアクティビティ図を作成するよ
うに進めました。
第６時と第７時が，課題解決に向けたプログラムを制作する時間です。高齢者や障がい者が受信したことを分かりやすいように改良したり，受信したメッセージを確認しやすいようリストに残したり，車いすや紙おむつなどのキーワードに対して自動返信のプログラムを追加するなど，グループ毎に設定した課題を解決するため，ヒントカードを参考にしながら様々なアイデアを講じていました【図２，図３】。第８時は学習過程の「成果の評価」として，作成【図２】第６～７時の様子したプログラムの発表と評価の時間，第９時では，これからの生活や社会で，ネットワークをどのように活用していくべきかを考えさせる時間とし，この時間の最後に，題材を通した振り返りと発表を行いました。
(3) プログラミング教材の選定「ネットワークの利用」と「双方向性」を学習内容として扱うことができるプログラミング教材として，「Studuino」（ArTec社）を選定しました。ビジュアル
プログラミング言語で，命令ブロックを組み合わせてプログラム作成するため，直感的に操作することが可能で，プログラムの修正・変更も比較的容易に行うことができます。また，ソフトウェアのダウンロードが無料で，複数のコンピュータのうち１台をサーバ，その他の複数台をクライアントとして機能を持たせることができ，サーバ・クライアントの設定操作が容易であることから，本実践で使用することとしました。
【図３】プログラムの例

(4) ヒントカード
生徒は，小学校でのプログラミングの経験がないため，本実践では追加できる機能のいくつかをヒントカード【図４，図５】として掲示・配付しました。スプライトと呼ばれるキャラクターに動きを追加したり，メッセージが届いた際に音を鳴らしたり，新しい変数を作成する方法な
ど難易度を３段階とし，６種類を例示しました。このヒントカードを参考に，生徒はプログラムの作成・改良に取り組みました。
【図４】ヒントカードの例【図５】ヒントカードの例
２ 考察(1) 第１時と第９時の振り返りシートの分析と考察【図６】，【図７】は，第１時と第９時に生徒がOPPシートやプリントに記述した内容に対して語句のつながりを分析し，共起ネットワーク図として出力したものです。語句の出現回数を円の大きさで表し，線で結ばれている円は近い「距離」にあり，共通に出現していて共起関係があるものです。【図６】では，「私たち」，「ネット」，「存在」，「通信機器」という語の共起関係ができていますが，【図７】では，「私たち」，「ネット」，「ルール」，「生活」が共起関係にあり，それぞれを示す円が大きくなっていることから，学習した内容を理解し，学んだ語を用いて振り返りを記入した生徒が増えたことを示しています。
また，【図７】では，共起関係にあるグループの数は減っていますが，それぞれの円が大きくなっており，生徒の記述が共通した内容にまとまってきたことが読み取れます。さらに【図７】では「フローチャート」，「送受信」，「メッセージ」が共起関係にあることから，生徒自身が双方 【図６】第１時 共起ネットワーク図 【図７】第９時 共起ネットワーク図
向性のあるコンテンツのプログラミングの学習内容を理解し，既習の内容を使って記述しようとする意識が高まり，９時間の授業で学んだ語をつなげて振り返りの記入ができるようになったと考えられます。
振り返りシートの記述では，「プログラムを作ってみて，インターネットは楽しむことだけではなく困っている人を助けるのにも使われるということがわかった。」「よくネットワークを利用しているのに知らないことだらけだった。今の時代は使い方さえ知っていれば，どうしてそうなっているかなど知らなくても使える。しかし，ちゃんと理解してから使うことが大切だと思った。」など，今後，情報技術をどのように活用していきたいかなどの記述が多く見られました。このことから，本題材の学習活動を通して，「学びに向かう力，人間性等」の育成に一定の効果があったと考えられます。
(2) 技術分野（情報活用能力）に関する事後調査の分析と考察
２学年の生徒114名に，題材の事前と事後で情報活用能力に関するアンケート調査を行いました。アン
ケートの質問項目は，情報活用能力の体系表例の区分と本題材で実施する内容を踏まえたものとし，χ２検定の結果，多くの質問項目について有意差が認められました（p<0.05）。

残差分析の結果【表４】より，本題材 【表４】事前事後のアンケート残差分析結果（一部抜粋）
における「知識及び技能」，「思考力，判断力，表現力等」，「学びに向かう力，人間性等」に関する設問のいずれにおいても，事前では「できない」，「あまりできない」と回答している生徒が多い状況から，事後には「できる」，「ややできる」と回答している生徒が多くなっている状況が認められることから，本研究の範囲内における情報活用能力の習得については，一定の効果があったものと推察します。
Ⅳ 研究のまとめ１ 成果(1) 技術分野「Ｄ 情報の技術(２)」における情報活用能力をリストアップし，それらを指導計画に位置づけて育成することができました。
(2) 技術分野「Ｄ 情報の技術(２) 」の指導計画，学習展開例を作成できました。
(3) 災害時の避難所を想定し，技術に関わる問題として提示したことで，課題を生徒が自分事として捉えられるものとすることができ，問題発見・解決能力を育成することができました。
(4) ネットワークを利用した双方向性のあるコンテンツのプログラミングを有効に活用することができました。
２ 課題(1) ９時間の指導計画をもとに実践しましたが，プログラミングの時間が実質２時間しか確保できませんでした。第４時までの学習内容や第５時での課題設定，第８時の発表方法等を精選し，プログラミングの時間を確保する工夫が必要と考えられます。
(2) グループ毎の課題解決としたため，それぞれのグループで設定した課題が異なり，作成したプログラムも異なることから，各自がどのような取組をしたかの評価や，授業者の生徒個々への対応が難しかったことが挙げられます。生徒が設定する課題を事前に想定し，ソフトウェアの操作や機器不具合への対応等について，授業者が十分に把握しておく必要があります。
(3) プログラミングに初めて取り組む生徒が多かったことから，PCの画面上でプログラムを作成しながら考える時間が多くなり，アクティビティ図の作成にあまり多く時間をかけることができませんでした。自分の考えを整理し，より良い発想を生み出せるよう，課題の解決策を構想する時間を充分に確保する必要があります。
(4) ビジュアルプログラミング言語を用いて，プログラミングによる問題の解決を行いました。基本的な操作の習得や，プログラミング的思考，情報モラル，情報セキュリティ等に関する学習を通して，高等学校情報科の下地となる資質・能力を育成できたのではないかと考えます。しかし，高等学校における情報科
では，様々なテキストプログラミング言語でのプログラミングも想定されることから，中学校の段階で機会を捉えて体験させておく必要があると考えます。

「指導の手引き」の紹介
本研究を基にした「指導の手引き」を作成しました。
単元指導計画，教師の主発問と生徒の主な反応を明記した全時間分の学習指導案，各授業で使用された学習シートで構成しています。
岩手県立総合教育センターの web ページからダウンロードできますのでご活用ください。
https://www1.iwate-ed.jp/04kenkyu/110gika.html