山梨大学教職大学院

令和３年度

教育実践研究報告書

小中接続を意識した理科 e ラーニングシステムの開発

教育学研究科 教育実践創成専攻 教育実践開発コース 教師力育成分野 伊藤雅貴

1. 問題設定

により MOOC は次のように説明されている。

1.1 背景Massive Open Online Course の頭文字を国際学力調査の 1 つである OECD 生徒の学取ったものであり、和訳すると大規模公開オ

習到達度調査 (PISA) の結果を受け、教育のンライン講座となる。米国で提唱され、また情報化が注目されている。COVID-19 によりたく間に世界中に拡大し、MOOC 受講をき

GIGA スクール構想が繰り上げて実施され、そっかけに名門大学に進学する人もいる。の流れが早まっている。こういった状況から、
学校は教育の情報化に対応するための体制を

MOOC に似たものとして、OCW がある。池田 (2017) や京都大学高等教育研究開発推進整えなければならない。本節では、研究の背センターにより、OCW は次のように説明され景である①COVID-19 と②MOOC・OCW、③ている。
Open Course Ware の略であり、大学等でゲーミフィケーションについて述べる。
① COVID-19
新型コロナウイルス感染症 (COVID-19)

正規に提供された講義とその関連情報のイの世界的な大流行が発生し、2020 年には日本

MOOC との違いは通常の大学の講義のよう全国で一斉休校が実施された。これにより、に一定期間が設けられていないこと、課題対面授業を避けながら児童生徒の学習の機会や試験が課されないこと、修了証の授与がを確保する必要性が生じ、オンラインで諸活ないことである。

ンターネット上での無償公開活動である。

動が行われるようになった。本報告書の執筆

本研究で開発する教材は、公開期間を設けず、時には、感染拡大第 6 波が訪れている。第 5
波が過ぎた後、暫く新規感染者数が低い水準

課題や試験を課すことも考えられるため、MOOC・OCW のどちらでもない。

を推移していたが、オミクロン株の出現によ2019 年度の東京都庁 (2020) の調査では、り、第 6 波が訪れ、一部地域では臨時休校が中学生のスマートフォン所有率は 75.4％であ実施された。
「学校の新しい生活様式」(文部科り、山梨県においても少なくとも半数以上の学省,2021) が示されているが、今後も同様の中学生がスマートフォンを所持していると考事態が起こり得ることから、オンライン上でえられる。また、GIGA スクール構想により、学習できる環境を整えておくことが必須であ

1 人 1 台の情報端末が各学校に配備されていると考えられる。

る。こういった状況からも、オンライン上で② MOOC・OCW教材を公開することが、全生徒の学習改善のオンラインでの学習は COVID-19 によって一助となり得る。

注目されているが、その影響で考案されたも③ゲーミフィケーションのではない。小田ら (2021) によると、オンラインでの学習という概念は 1962 年に Douglas

大辞泉ではゲーミフィケーションを「ゲームの要素を他の領域のサービスに適用するこEngelbart が提唱し、その一種の MOOC はと」としている。三重県庁 (2021) によると、2008 年に Dave Cormier と Bryan Alexander「明確なゴール」や「克服可能な課題」、「報によって初めて用いられた。三重県庁 (2021)

酬」等が人々をゲームに没頭させる要素であ－ 510 －山梨大学教職大学院

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教育実践研究報告書るとしている。これに加え、「ルール」や「フを使用するための端末やインターネット環境ィードバック」等もゲームの重要な要素であが必要であり、家庭によってはそれらがなくると McGonigal (2011) は述べ、板生 (2019)てアクセスできない場合がある。この短所をは「競争」や「課題設定」、「交流」も重要で補うには GIGA スクール構想により配備されあるとしている。藤本・荒ら (2019) によってた情報端末を貸し出すことが有効である。学

ゲーミフィケーションを MOOC に取り入れ

校内で使えることはもちろん、一定の制限はた実践が報告されているが、課題もあるためあるものの、自宅への持ち帰りも許可されてにこういった実践を進めていく価値はある。

いる。これにより、オンラインであることのゲーミフィケーションは新しい概念ではな短所はある程度解消できる。学校で教材をダい。きちんと宿題をしてきた児童生徒にシーウンロードしておけば、自宅にインターネッルを与える行為は「報酬」にあたり、スモー

ト環境がなくても、情報を保存するファイル

ルステップで目標を達成させることは「克服の一種である cookie を使用することによって、可能な課題」を与えることになる。

オンラインに復帰した際に学習状況を同期する機能を実装すれば解決できる。

1.2 MOOC・ゲーミフィケーションの課題

ゲーミフィケーションの最大の長所は利用

MOOC の長所と短所を表 1 に、ゲーミフィ者の意欲を喚起できることである。
「報酬」にケーションの長所と短所を表 2 にまとめた。

は外発的動機づけの効果があり、「フィードバック」には学習改善のきっかけを作る効果が

表 1 MOOC の長所と短所

アカウント
メディア
オンラインある。一方で、紙とペンを使って行う従来型

長所短所の学習に対する意欲が低下したり、ゲーム的学習状況をセキュリティな要素に気を取られて肝心の学習が疎かにな把握しやすい問題ったりする短所がある。これらを解決するに気楽に取り気が散りは、取り入れるゲームの要素を絞り、意欲を組みやすいやすい喚起しつつも「ゲームっぽさ」を利用者に感いつ・どこ端末・ネットじさせない環境を構築する必要がある。設備

でも使える環境が必要

面に関しては、MOOC の「オンライン」の部分と同じ対応をする。

表 2 ゲーミフィケーションの長所と短所
長所

1.3 目的短所
従来型学習の研究の目的は基礎学力の定着を図ることで意欲低下ある。その手段として e ラーニングシステム

学習改善の勝つことを優先を開発する。MOOC やゲーミフィケーション

きっかけとなる→学習が疎かにを取り入れた教材は日本オープンオンライン

効率

重要事項の協調

学習時間が長い

環境

安全な場で学習

設備面の制約

意欲効果

学習意欲の向上

参考：藤本 (2015)
MOOC では利用者の学習状況を定量的に計測・記録することができる。だれが、いつ、何を、どのくらい学習したかを正確に把握できることは大きな利点である。反対に、教材教育推進協議会の JMOOC や株式会社ドコモ
gacco の gacco 等、既に数多く存在するが、そのプログラム自体は公開されていない。そこ
で、本研究では筆者が作成した e ラーニングシステムを中学生に実際に使ってもらい、彼らの評価をもとに改善したプログラムを公開する。公開時に実装できていないものも含め、改善すると良いと考えられる点を公表する。
それによって、プログラムを入手した人が学－ 511 －山梨大学教職大学院

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力向上に効果がある e ラーニングシステムをから復号することはできない。生徒がログイ構築できるようにする。

ン情報を忘れた場合・変更したい場合は、その連絡に基づいて筆者が変更を行う。これは、2. 仮説

ログイン情報の紛失を防ぐだけでなく、異常開発した教材では、迅速なフィードバックと競争要素により、学習意欲が喚起され、学な変更に筆者が気付きやすくするためでもある。

力が向上すると考えられる。

アカウント情報には、ID・パスワード・ニ

また、情報端末の操作を好む生徒は、学習ックネームの 3 つがある。ID は筆者が個人をに対する敷居を低くする可能性もある。空き特定しやすいように出席番号をもとに機械的時間に情報端末を使用して学習をする生徒がに割り振ったもので、パスワードはコンピュ多く見られることから、学習のきっかけとしータでランダムに生成したものである。後述て有効であろう。のランキング機能で ID を公開してしまうと、生徒間でランクインしている生徒が特定でき3. 方法てしまう恐れがある。そこで、ID の代わりに3.1 研究対象公開するものとして、筆者が教材公開前に動本研究は山梨県内の公立中学校の第 1 学年

物の名前をランダムに割り当てたニックネーで行った。第 1 学年は 4 クラスあり、実習でムを登録する。ニックネームも希望に基づいは 3 組に配属された。各クラスには 30 名弱のて変更を行う。

生徒が在籍している。配属や時間割の関係か③実装内容

ら 3,4 組を実験群とし、1,2 組を対照群とする。

ⅰ.ランキング

3,4 組は実習期間の前半から教材を使用する

ゲーミフィケーションの要素である「競争」

ことから前半組、1,2 組は後半組と以後呼ぶこを取り入れるために、正解数・学習時間・学ととする。

習回数のランキングを作成し、上位 5 位のみを掲載する。ここに表示される名前は、ニッ

3.2 研究時期

クネームであり、出席番号や本名は公開しな

研究は 2021 年 7 月から 2022 年 1 月までのい。本人が自ら名乗り出ることは制限しない期間に実施した。前半組には 10 月上旬、後半組には 11 月中旬に教材を公開した。

が、ニックネームの持ち主に関する問い合わせは受け付けないことを授業内で伝える。
各ランキングは「累計ランキング」と「週3.3 教材概要間ランキング」の 2 種類を作成する。
「累計ラ①開発環境

ンキング」は、前半組は全クラスを合わせて主な使用言語は、PHP (7.4.3) ・HTML5・集計したもの、後半組は前半組を除いて集計

JavaScript・MySQL (8.0.27) である。サーバしたものが表示される。
「週間ランキング」はーには Ubuntu (20.04.3 LTS) がインストー継続的に競争させることを意図したものであルされ、 Apache (2.4.41) が稼働している。

り、ページを読み込んだ時点から丁度 7 日前

ファイルのアップロードやサーバー管理のたまでの結果を全クラス合わせて集計する。

めにシェルスクリプトも使用している。

ⅱ.学習履歴②アカウント管理

後述の問題ユニットを解き終わったとき、サーバー上にログイン情報を暗号化して保存し、それと入力された情報が合致するかを個人毎に記録が保存され、自身の学習履歴を参照できるようにする。学習履歴に残す内容判定してログイン処理を行う。暗号化にはハは、「学習日時」と「単元名」、「学習時間」、「正ッシュ関数を用いており、サーバー上の情報解数」である。

－ 512 －

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大問は 2 つあり、大問 1 では直前の定期試ⅲ.ログイン履歴
不正利用に気づきやすくするために、アカウ

験の範囲から、大問 2 では次に受ける定期試ントのログイン履歴を IP アドレスとともに参験の範囲から出題する。試験問題の概要は表 3照できるようにする。現在アクセスしているの通りである。

IP アドレスを表示し、身に覚えのないログイ
表 3 試験問題

ン履歴を見つけやすくする。
④扱う内容

第 大問 1
1
回 大問 2

中学校理科とその基礎となる小学校理科を中心に扱う。これは、生徒の実態から小学校理科を復習する必要性を感じていたことと今回実習の中で行う研究として授業進度を考慮

第 大問 1する必要性をなくすことが理由である。

2
回 大問 2生活の中での体験の不足のため、実験操作が苦手な生徒が多いという現職教員の声を耳にする。このことから、マッチのつけ方のよ

第 大問 1

うな基本的な実験操作の解説も行う。理科の3
回 大問 2

有用性を感じさせるため、「日常生活と理科」という教材も作成する。さらに、県立科学館種子植物の分類を表した図に当てはまる分類名を問う
顕微鏡の各部の名称を問う
ガスバーナーの各部の名称と操作手順を問う
水溶液における質量保存、水溶液の共通した性質を問う
溶解度の定義や計算について問う
状態変化と温度や体積の関係について問うの展示を紹介すること等によって、生徒が地②質問紙調査・聞き取り域の中で学ぶきっかけづくりをする。

表 4 の内容で前半組に質問紙調査を行う。

⑤教材形式
最初に 3～5 分程度の動画教材を視聴した後、動画で解説された内容を中心とした問題の演

表 4 質問紙調査の内容 (一部)習を行う。動画は小学校の単元 1 つにつき 1

あなたがもっと教材を使いたくなるためつ作成する。ただし、問題演習のみを行いた

利 の工夫は何かありますか。

い場合を考え、動画視聴を必須とはしない。

用 また、どのような工夫があると、周りのまた、問題は小学校理科レベル・中学校理科レベル・発展レベルから選択できるようにす

者 人はもっと使ってくれると思いますか。
(自由記述)

る。問題への回答が終わると、各問題の正誤判定が表示され、不正解の場合はヒントも表

あなたは、教材がどのようなものなら未 使うと思いますか。 (選択式)示される。最後まで回答が終わると、学習の使 学校の勉強に役立つ・気軽にできる・成記録が保存される。動画リンクのページから用 績に反映される・中学校の内容が含まれ正誤判定のページまでのまとまりを問題ユニ者 る・予習ができる・小学校の復習が含まットとする。教材を作成した単元等は 21 個、れる・学校の課題になっている・その他問題ユニットは 28 個である。
これに加え、質問紙調査で気になった記述を3.4 評価方法

した生徒や利用回数の多い生徒には聞き取り①試験調査を実施した。

教材の学習効果を、学年内での偏差値変容と教材の利用状況から調べる。そのための試4.運用した教材

験を 7 月下旬と 10 月中旬、1 月中旬の計 3 回①教材の選択教材にアクセスすると図 1 の認証フォーム実施する。

－ 513 －

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教育実践研究報告書が表示される。認証されると図 2 のトップペ

動機づけの効果があまりなく、実装時にはージにアクセスできる。中学校理科の単元を「リゲル」もしくは「カペラ」等の特定の生クリックすると、関連する小学校理科の単元

徒 1 人のみ掲載される状態が続いた。定期試が表示されるので、そこから使用する教材を験直前に、教材の学習が定期試験に向けて良選ぶ。また、トップページの上部右側には、

い復習になる旨を伝えた際には、ランキング

啓林館 (2011) を元に作った、単元のつながりがすべて埋まったが、すべて埋まったのはそを表す系統図を掲載したページヘのリンクがの時のみである。

ある。これを選択すると、図 3 のページが表
表 5 (a)示され、ここからも教材を選択できる。
②教材による学習

取り組み時間トップ 5
名前記録

単元を選択すると、図 4 のページが表示さ1位

シリウス

32859 秒れる。画面中央の画像は動画教材へのリンク

2位

リゲル

16121 秒である。必要に応じて動画を視聴した後、難3位

ベガ

3705 秒

易度選択をして図 5 のような問題の演習がで4位

デネブ

2551 秒きる。最大 3 問の問題を終えると、問題毎の5位

カペラ

1157 秒

正誤が表示され、不正解の場合はヒントが表示される。問題の形式は文章選択式・記述式・

表 5 (b)

画像選択式の 3 つである。
5. 取り組みの様子
教材の公開終了時のランキングを、実際のニックネームから変更して表 5 に示す。取り組み時間が 1 位になっている「シリウス」は配属クラスの生徒である。教材公開日の翌週に声を掛けると、その日のうちに取り組み始途端に教材の使用をやめてしまった。これは、ゲーミフィケーションの効果面で挙げた短所が顕在化した例である。
取り組み回数が 1 位になっている「リゲル」
は配属クラスではないクラスの生徒である。
ス」の正体を何回も問い合わせてきた生徒である。さらに、「使用時間では勝てそうにないので、使用回数では絶対に負けません」と宣言もした。このことから、ゲーミフィケーシ
ョンにおける「競争」の機能をランキングが果たし、学習意欲を喚起していることがわかる。

記録

1位

リゲル

880 回

2位

シリウス

487 回

3位

デネブ

142 回

4位

ベガ

123 回

5位

カペラ

26 回

正解数トップ 5
名前

翌週に 3 時間ほど使用していた。しかし、一旦 1 位になり、それが越されないとわかると、「シリウス」をライバル視しており、「シリウ名前

表 5 (c)めた。1 週間のうちに 5 時間程度使用し、その取り組み回数トップ 5

記録

1位

リゲル

73 問

2位

ベガ

50 問

3位

シリウス

45 問

4位

デネブ

43 問

5位

カペラ

33 問

教材公開日に教材を使う生徒はいなかった。
次の実習時に使用法の問い合わせがあり、その生徒はその日から教材を使うようになった。
その他はページへのアクセス方法とログイン方法に関する問い合わせが多かった。
6. 結果
①試験

週間ランキングについては、生徒に対して－ 514 －

全 3 回行った試験のクラス毎の正答率を前山梨大学教職大学院

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半組と後半組に色分けをして表 6 に示す。

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あるか、あるとしたら他のどの単元と関連するかが分かりにくかったが、系統図ではそれ表 6 試験結果らが簡単にわかるという利点がある。小・中

第1回

第2回

第3回の内容を分けてほしいという意見は、小学校

全体

51.6%

45.0%

39.8%の単元の解説動画や演習問題に、中学校理科

1組

52.4%

49.3%

43.7%の内容に触れるものがあったため、これを別

2組

45.7%

36.4%

32.4%

3組

49.4%

49.6%

45.8%

4組

57.2%

46.6%

39.2%にしてほしいという意味である。未使用者の意見には気軽にできる (ものにすべき) というものがあり、詳細を尋ねるとログインを簡単にしてほしいということであった。

3 組を除き、大幅に正答率が下降している。3

表 8 質問紙調査の代表的な回答組も第 3 回は第１回と比べて 3.6 ポイント正答率が下がったが、統計的に有意差はない。配利属クラスということもあり、3 組は利用率が高用いことが影響していると考えられる。

者

また、使用時間の 1 位である「シリウス」

未と使用回数の 1 位である「リゲル」、正解数の使2 位である「ベガ」の試験の偏差値変化は表 7

用者の通りである。

トップページを見やすくしてほしい
小・中の内容を分けてほしい
問題数を増やしてほしい
難易度を選んで回答したい
学校の課題になっている (べき)
気軽にできる (ものにすべき)中学校の内容が含まれる (べき)
括弧内は筆者の補足

表 7 抽出生徒の偏差値変化
第1回

第2回

第3回

また、質問紙に関して聞き取りをすると、シリウス

37.9

66.3

52.4

動画視聴をしている生徒は約半数であった。

リゲル64.670.4

66.8

中には、動画は最初に見るのではなく、問題ベガ

60.2

68.3

65.7

を間違えたときに、確認として使えるように
問題ユニットの正誤判定のページにほしいと

第 1 回と第 2 回を比較すると、抽出生徒の偏差値は上がっていたが、第 3 回には下がった。

いう声もあった。

第 1 回から第 2 回までの間には教材を多く作

7. 考察成したが、第 2 回から第 3 回の間にはあまり試験結果から、筆者が開発した教材には一作成しておらず、生徒は新たな教材を得られ定の学習効果があると考えられる。それと同なかったため、利用回数も少なかった。この時に、生徒の発言等から学習意欲を喚起することから、教材の継続的利用が偏差値の維持効果もあったと言える。しかし、これは一時または向上に必要であることが確認された。

的なものであった。継続的に教材を利用させ②質問紙調査・聞き取りるためには、学習に取り組むことによって苦表 4 の問いに対する回答のうち、代表的な手意識がなくなったり、学習の面白さを感じものを表 8 に示す。利用者の意見には概ね対たりするという体験が必要である。従来型の応済みである。系統図から教材を選択可能に教材と同様に、わかりやすさや内容の興味深したことによって見やすくなったという声があった。従来のページでは、任意の小学校のさも追求していく必要があると考える。

単元について、中学校の複数の単元と関連がことである。前半組の利用率は 20%程度であ研究の上で困難だったのは利用率を上げる－ 515 －

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教育実践研究報告書る。生徒の多くにログイン処理に難しさを感Ware,OCW?」,じ、教材の使用を避けていた様子が見受けられた。この問題の解決としては、ID の成り立

https://www.cscd.osaka-u.ac.jp/user/rosald
o/070410OCW.html (2017 年 7 月 23 日閲

ちを教え、自分が覚えやすいパスワードに変覧)

更する時間を設けることが考えられる。また、

板生研一, 「ゲーミフィケーションによる顧客部活動や宿題等に時間が取られる中、web 教の行動変容と社会課題の解決」, 経営論集,材を使う必然性がなかったことも原因である

2019
啓林館, 「小・中・高 理科の学習内容系統表」,と感じている。学習中の単元の補助教材では扱われていない内容を多く扱ったり、課題の 1つにしたりすると教材を使う必然性が生まれhttps://shinko-keirin.co.jp/keirinkan/tea/pdf/rika_list.pdf (2011 年 5 月 10 日)

ると考えられる。

京都大学高等教育研究開発推進センター,

本研究では取り扱わなかったが、全学習者の「MOOC｜Projects｜CONNECT」,大量の学習履歴を解析し、個人毎に苦手としそうな単元や興味を持ちそうな単元を提案でhttps://www.highedu.kyoto-u.ac.jp/connect/
projects/mooc/ (2021 年 4 月 19 日閲覧)

きるアダプティブラーニングの実現を見据え

McGonigal Jane, 「Reality is broken: Whyたシステムの構築を今後は目指していく。
最後に、教材プログラムの公開場所等につgames make us better and how they canchange the world.」, 2011

いて記す。システムを構築するために必要な三重県庁, 「世界の教育トレンドに関するキーファイルは以下に保存してある。

ワード」,

URL https://drive.google.com/drive/folders/1

https://www.pref.mie.lg.jp/common/content/000545827.pdf (2021 年 4 月 7 日)

4GxB-otHVPCefLQHdQGl9Wb6Bsy_jp0G
説明書をよく読んだ上で、利用や他の教員へ

文部科学省, 「中学校学習指導要領解説 理科の紹介をしてほしい。利用率を上げるには、編」, 2017

学校の端末を用いてアクセスが可能であるか

文部科学省, 「学校における新型コロナウイルが重要な要素になる。学校の端末にはフィルス感染症に関する衛生管理マニュアル~学校タリングが施されており、個人で作ったサイの新しい生活様式~」,トにはアクセスできない場合がある。詳細は説明書に記載するが、サイトとの通信方式がhttps://www.mext.go.jp/content/20210514-関係しており、環境に大きく依存することか(2021.4.28 Ver.6)
日本オープンオンライン教育推進協議会,

ら、運用前には試行しておくことを推奨する。

mxt_kouhou01-000007426_1.pdf「JMOOC -無料で学べる日本最大のオン
引用・参考文献等

ライン大学講座 (MOOC) 」,

株式会社ドコモ gacco, 「トップページ | 株

https://www.jmooc.jp/ (2021 年 7 月 19 日

式会社ドコモ gacco」, http://gacco.co.jp/

閲覧)(2021 年 7 月 19 日閲覧)

小田弘美ほか,「バーチャルユニバーシティに藤本徹,「ゲーム学習の新たな展開」, 放送メおけるキャンパスライフの現状と課題」, 東ディア研究, No.12, 2015, pp.233-252

京通信大学紀要, No.3, 2021

藤本・荒ほか, 「大規模公開オンライン講座

東京都庁, 「家庭における青少年のスマートフ(MOOC) へのゲーミフィケーション導入に関する研究の動向」, 日本教育工学会論文誌,ォン等の利用 調査結果｜東京都」,

No.43, 2019, Vol.3, pp.267-273
池田光穂, 「What is the Open Course

https://www.metro.tokyo.lg.jp/tosei/hodoha
ppyo/press/2020/04/06/02.html (2020 年 4月 6 日)

－ 516 －

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図1

令和３年度

教育実践研究報告書

図4

認証フォーム図 2 トップページ

図3

(一部)

系統図 (一部)

図5

問題例－ 517 －

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