情報科におけるプログラミング教育―問題解決活動を組み込んだ授業設計―

東京理科大学 教育支援機構 教職教育センター 准教授

おおうら

大浦

ひろ き

弘樹

高等学校学習指導要領の改訂で、情報科では必修科わせてロボットを制作できます。また、Scratch（ス目「情報Ⅰ」と選択科目「情報Ⅱ」の履修となりまし2クラッチ）のようなビジュアルプログラミングだけでた。その 1 つである「情報Ⅰ（3）コンピュータとプなく、上級者向けにテキストプログラミングで直接コログラミング」では「アルゴリズムを表現する手段、ードを書くこともできます。

）

プログラミングによってコンピュータや情報通信ネッ

本ワークショップでは、机の上に散らばった雪に見トワークを活用する方法について理解し技能を身に付立てたブロックを机の外に「できるだけ多く落とす」けること」「目的に応じたアルゴリズムを考え適切なロボットの制作を目標に、2、3 名のグループに分か方法で表現し、プログラミングによりコンピュータやれて問題解決活動に取り組みます。その様子を観察す

情報通信ネットワークを活用するとともに、その過程ると、学生は大きく「形」と「動き」の 2 つのアプを評価し改善すること」と書かれています。つまり、ローチで雪かきの方略を考えます。例えば、できるだプログラミングの基本的な知識・技能を身に付けるとけ広い範囲のブロックを動かすために、左右に広がるともに、問題解決活動の中で活用できる思考力・判断アームを付けます。また、机の上の広い範囲を動き回力・表現力の育成が求められています。2023 年 8れるように、直進と方向転換（回転）を制御するプロ

月 号 の 情 報 の ヒ ン ト で は、Python 指 導 に お け る

グラムを書きます。挑戦的なグループでは、障害物セGoogle Classroom の活用というテーマで、Googleンサーを付けて机の端に近づくと方向転換をするプロ

Colaboratory を用いた授業事例の紹介がありました。

グラムを書きます。

そこで、今回はプログラミング教育における問題解決ロボット制作の制限時間を経過したら、最後は各グ活動を組み込んだ授業設計のヒントについてご紹介しループが制限時間 1 分で制作したロボットを起動し、たいと思います。

どれだけ多くのブロックを落とせたか、重量で測ってプログラミング教材を利用した問題解決活動

勝者を決めます。本ワークショップは主に小学生向けに設計されたものですが、大学生であっても熱心に取り組み、時には歓声が上がるなど、大変盛り上がりまわたしが担当する情報科教育法では、Sony Globalす。学生には、本ワークショップを通してプログラミEducation 社 が 販 売 し て い る プ ロ グ ラ ミ ン グ 教 材

ング教育における問題解決活動のあり方に加えて、楽「KOOV（クーヴ）」を用いた雪かきロボット・ワーク

しさも忘れてはならない要素の 1 つであると指導しショップを行っています 。KOOV は、自由に形を組ています。

1）

み立てられる「ブロック」と、プログラミングでモーターなどの動きを制御できる「電子パーツ」を組み合

問 題 解 決 活 動 を 組 み 込 ん だ 授 業 設 計 の 理 論：
未来の学習のための準備（PFL）
わたしが専門とする学習科学では「未来の学習のための準備（Preparation for Future Learning : PFL）」と呼ばれる理論があります3）。PFL では、多くの授業で通例である、ある単元について基本的な事項を説明してから演習を行う「説明→演習」の順序ではなく、探索的な問題解決活動を行ってから説明を行う「問題解決活動→説明（→演習）」の順序で授業設計をします。

学生が制作した雪かきロボット例

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情報科教育のヒント

意外に思われる方もいるかと思いますが、従来の説明

→演習の順序よりも問題解決活動→説明の順序で授業を行う方が、特に応用力が高まる実験結果がいくつも出ています。

従来

説明→演習の順序による授業では、説明を通して学習した内容が他の状況で活用される「学習からの転移（応用）」をねらいますが、PFL では学習したい内容を必要とする問題解決活動を説明に先行させるこPFL 型授業の流れのイメージとで、目的とする「学習への転移」を促そうとします。プログラミングの世界では、1 つのプロ連する既有知識を活性化するのがねらいです。これは、グラミング言語を習得している人は、何も習得してい人は新しい内容について学習をする際、既有知識に関ない人と比べると、新たなプログラミング言語を習得連付けて理解する（学ぶ）という「構成主義」の考えしやすい、という話がよく聞かれます。その視点を授方に基づくものです。また、あれこれ試してみてもう業設計に取り入れたのが PFL なのです。

まくできないことで既有知識では足りないギャップ、PFL 型の授業設計と「生産的な失敗」の重要性あるいは新たな内容を学習する必要性に気づくことで、説明を聞くことへの「動機づけ」にもつながるのがポイントです。

では、どのように PFL 型の授業を設計すればよい

探索的な問題解決活動を通して既有知識が活性化さのでしょうか。その設計原則として、まず 1）学び手れ、新たな内容の学習への動機づけがなされた状態で、が問題をイメージしやすく（すでに知っている）既有知いよいよ説明を行います。その際に重要となるのは、識を活用しやすい状況を設定する必要があります。前自身が先行して考えたアイデアと、説明に基づく正し述のワークショップでは「雪かき = ブロックを机かいアイデアを比較しながら「振り返る」ことです。こら落とす」というイメージしやすい目標が設定されての振り返りによって、自身が考えたアイデアのどこがいます。次に、2）これから学習する知識を活用しな足りなかったのか、正しいアイデアで行うとどのよういと解決できないが既有知識を活用して試行錯誤できなメリットがあるのかを比較しながら考えさせることる問題の設定が必要です。雪かきワークショップでは、で、構成主義的な学びを促すとともに、学習の意義やブロックで形を作ることで工夫はできるものの、順価値に気づくきっかけを作ることができます。

次・分岐・反復処理を組み合わせたプログラミングを

今回の記事では、プログラミング教育における問題しなければより多くのブロックを落とすことはできま

解決活動を組み込んだ授業設計というテーマで、問題せん。そして、3）グループで協調（協働）し試行錯

解決活動の設定や説明を与えるタイミングについてご誤しながら取り組める活動にします。各個人で問題解紹介しました。本記事の内容がプログラミング教育に決に取り組むと、どうしても自身のアイデアに限られ加え、他の単元の指導でもお役に立てば幸いです。てしまいます。2、3 名のグループで取り組むことで、自身のアイデアに対するフィードバックをメンバーから得たり、メンバーから自身では気づかなかったアイデアに気づく機会が得られます。
一方で、これから学習する内容に関する説明（知識）が与えられていなければ、問題の解決はうまくいきません。通常、授業は生徒が失敗しないように設計するものですが、説明を与える前の問題解決活動で「生産的な失敗」をさせることで、説明による学習効果を高めることをねらいます 。具体的には、うまく
3）

参考文献

1）SONY（2023.08.18）CurioStep 子どもたちの好奇心を育む教育
プログラム「キュリオステップ」ワークショップ
https://www.sony.com/ja/SonyInfo/csr/ForTheNextGeneration/
curiostep/activity/workshop/022.html
2）SCRATCH https://scratch.mit.edu/
3）大島純，千代西尾祐司（編）益川弘如，河﨑美保，山口悦司，大浦弘樹，望月俊男，北澤 武，大島律子，河野麻沙美，大﨑理乃 著（2019）主体的・対話的で深い学びに導く学習科学ガイドブック 北大路書房

いくかいかないかにかかわらず、できるだけ多くのアイデア（案）を出してもらいます。まず自分でやってみることで主体性を高め、これから学習する内容に関理大

科学フォーラム

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