情報処理学会第 73 回全国大会

4F-4

教員養成系大学におけるコンピュータサイエンスアンプラグド実践の試み
櫨山淳雄

森本康彦

新藤茂

宮寺庸造

加藤直樹

南葉宗弘

伊藤一郎

山崎謙介

東京学芸大学
1. はじめに

表 2 に「情報」の単元と、適用した CS アンプラグドの学習項目との関係を示す。
表 2． CS アンプラグドを試行した「情報」の単元

平成 21 年 3 月公示の学習指導要領で、高等学校「情報」は科目「社会と情報」と「情報の科学」に「情報」における単元
CS アンプラグド学習項目改訂されることになった [3]。これを受けて、今後
第 3 回 数と文字の表現「点を数える(2 進数)」，伝言ゲー
大学における情報教育のあり方が問われることにな
ムと「カード交換の手品(エラー検出とエラー訂正)」ると考えられる。東京学芸大学では、2000 年度から
第 4 回 マルチメディアデータ
「色を数で表す(画像表現)」
１年生全員に「情報処理」が必修科目として開講さ第 8 回 情報通信ネットワークの仕動的ルーティング (自作)組みれてきた。そして 2010 年度のカリキュラム改訂にお(1)「数と文字の表現」の学習目標は以下のとおりでいて、科目名を「情報」に変更し、高等学校で改訂ある：される学習指導要領を念頭に入れて講義内容の見直しを行った。具体的には、情報の科学的理解と、情  コンピュータが扱える情報はビット及びビット列であること、ビット列と 2 進数による表現を知る
報通信技術を活用した問題解決を主たる学習目標とした。一方、本学の学生は全員が情報科学の専門家  コンピュータによる数、文字の表現の方法(符号化)を知るを目指すわけではないので、特に情報の科学的理解講義としてコンピュータ内部では数字や文字が 2を身につけさせる工夫も必要である。
進数で表現されていることを説明した。その後文献情報科学の諸概念を、ゲームを通して楽しく学ば[2]を参考に、伝言ゲームにより通信において誤りがせる手法として「コンピュータサイエンスアンプラ発生しうることを確認させた後、エラー訂正へと話グド(以下、CS アンプラグドと記す)」が提案されて題をつなげた。伝言ゲームでは、ゲームの手順と、いる[1]。本稿では「情報」に CS アンプラグドを試
ひらがなとそれに対応するコード(6 ビット)を記し行的に導入した実践とその結果について報告する。
た資料を全員に配布した。また、伝言の先頭者用、2. 東京学芸大学における「情報」の概要
末尾者用、中継者用の 3 種類のワークシートを作成
東京学芸大学における「情報」の講義内容の概要
し、各自の役割に応じたワークシートを配布した。
として単元名を表 1 に示す。
伝言ゲームを行う 1 グループは 5～7 人で構成した。
表１.「情報」の単元名
続いて 2 色のマグネットシールを用意し黒板にシ回数
単元名
回数
単元名
ールを 3x3 に適当に配置し、パリティビットを付加
第1回
オリエンテーション
第9回
インターネットの利用した。1 人の学生に 1 枚のシールを異なる色に置き
第2回
コンピュータの仕組み
第 10 回
情報視覚化
第3回
数と文字の表現第 11 回
情報発信と伝達換えるよう依頼した。そして、学生が色を変えた場
第4回
マルチメディアデータ
第 12 回
情報と社会所を教員が当てた。なぜ教員は色を変えた場所を言第5回
ICT を活用した問題解決
第 13 回ICT を活用した問題解決(発表)
い当てることができたのかを学生に考えさせた。何第6回
情報収集
第 14 回ICT を活用した問題解決
人かが気付き始め徐々に皆が納得し始めた頃に、教(発表)第7回
プログラミング
第 15 回
まとめ員から種明かしをした。
第8回
情報通信ネットワークの(2)「マルチメディアデータ」の学習目標は以下のと仕組みおりである：
3. 「情報」における CS アンプラグドの実践 アナログデータとディジタルデータの違いを理解「情報」において情報の科学的理解の側面を扱う
し、変換(標本化、量子化、符号化)と復元(復号化)
3 つの単元に CS アンプラグドの試行を行った。の概念を知る
 画像、音のディジタル化について理解する†
Trial Practice of the Computer Science Unplugged in an
画像のディジタル化、符号化・復号化に対して、
Education University, Atsuo HAZEYAMA, Yasuhiko
CS アンプラグドの「色を数で表す(画像表現)」を行
MORIMOTO, Shigeru SHINDO, Youzou MIYADERA, Naoki
った。文献[1]に掲載されている画像データとその符KATO, Munehiro NAMBA, Ichiro ITO and Kensuke
YAMAZAKI, Tokyo Gakugei University.
号化されたものを提示し、符号化の規則を受講者に4-361

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情報処理学会第 73 回全国大会考えさせた。ゲームには文献[1]の 16x16 のワークシートをそのまま使用した。最初に教員はワークシー
トの説明を行い、その後学生に絵を描かせ、符号化させた。符号化されたものを別の学生に渡し、受け取った学生に符号から元の絵を復元させた。復号化したものをオリジナルの作者に渡して確認させた。
(3)「情報通信ネットワークの仕組み」の学習目標は以下のとおりである：
 情報伝達にはプロトコルとプロトコルの階層化が重要であることを理解する インターネットのプロトコル階層を理解する インターネットにおけるデータの流れについて、インターネットを構成する機器を含めて理解する
インターネットのルーティングについて、著者らが開発した学習項目で学習を行った。RIP (RoutingInformation Protocol)によりルーティングテーブルが作成され、作成されたテーブルを参照しながらメールが送信されることをアンプラグドとした。

ついて分析を行った。アンケートは主要単元に対してその内容の理解度を 3 段階(「説明できる」、「少し説明できる」、「説明できない」)で問ったものである。その回答を、CS アンプラグドを試行した 2クラスとそれ以外のクラスで検定を行った(有意水
準 5%)。その結果、設問「数や文字のビット列による表現形式とその特徴」に関して、CS アンプラグドを試行した 2 クラスの理解度がそれ以外のクラスよりも有意に高いことが明らかになった。

図 1．クラス B の CS アンプラグド難易度評価

4. 実践の結果と分析(1) CS アンプラグド実践結果
前節で述べた CS アンプラグドの学習項目を 2 つのクラス (いずれも文科系専攻)において実施した(以下、クラス A、クラス B と呼ぶ)。各実施において文献[2]を参考に、難しさ、楽しさ、興味に関して4 段階で評価し、学んだことと感想を記述する振り返りシートを作成し、各授業後に記入させ回収した。
紙面の関係から、クラス B での実践後の振り返り
図 2．クラス B の CS アンプラグド楽しさ評価
シートから得られた各学習項目の難易度と、各学習項目の楽しさの分布をそれぞれ図 1 と図 2 に示す。
図 1 から、学習項目「エラー検出とエラー訂正」(伝
5. おわりに
本稿では、教員養成系大学における必修科目「情言ゲームを含む)と「画像表現」について、学生は報」での CS アンプラグド試行について報告した。
さほど難しさを感じていないことがわかる。一方、アンケート評価から CS アンプラグドは概ね有効で著者らが独自開発したルーティングに関する学習項あった。
目は難しさを感じているようである。しかし図 2 から全学習項目とも 80%以上の学生が楽しく学習を行っていたことがわかる。
謝辞
本研究は東京学芸大学重点研究(2009 年度、2010
振り返りシートに記述された学んだことや感想の年度)の助成のもとで行われた。記して謝意を表す。
中に、「2 進数で色々表現できて面白い」(「数と文字の表現」でのコメント)や、「絵を数字で表現できるのが不思議・面白い」(「マルチメディアデー
参考文献[1] Tim Bell, Ian H. Witten and Mike Fellows, 兼宗進監訳，タ」でのコメント)など学習目標を理解しているコ
コンピュータを使わない情報教育アンプラグドコンピュ
メントが多数記述されており、CS アンプラグドのータサイエンス，イーテキスト研究所，2007.
効果を表しているといえる。
[2] 井戸坂幸男，西田知博，兼宗進，久野靖， 中学校にお(2) 全クラスにおける位置づけ
ける CS アンプラグドの授業提案，情報処理学会研究報告
コンピュータと教育 Vol.2009-CE-98-24，pp.163-170, 2009.
授業終了後に「情報」の全クラスの受講生を対象[3]http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/newに行ったアンケート項目から、CS アンプラグドを
cs/youryou/kou/kou.pdf
試行した 2 クラスとそれ以外のクラスの理解状況に

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