micro: bitを活用した
統計的探究に関する
授業実践

大阪教育大学附属天王寺中学校
数学科 教諭今澤 宏太

授業モデルの開発
国立大学附属中学校の１年生（N=144）を対象に実践をおこなった。
時

相1Pr

2
3Pl
D

4D

56

A
A

７A

8・910・1112A
C
C

学習活動
事前アンケートに回答する。
「学びのもり」の現状と課題について知る。
仮説を生成し，その検証のためのデータの収集計画について，思考支援ツールを用いて策定する。
センサーを用いて，データを収集する。
収集したデータの整理やデータクリーニングを行う。必要に応じて，追加でデータを収集する。収集したデータの整理やデータクリーニングを行う。
データの分布を読みとるために，データを度数分布表にまとめる。
度数分布表をもとに，ヒストグラムを作成し，データの傾向を読みとる。
大きさの異なる2つのデータの分布の傾向を比較するために，度数分布多角形を作成したり，相対度数や累積相対度数を求めたりする。
データの傾向を表すために，代表値などを求める。分析に活用するべき代表値について検討する。
図表や分析結果を基にして，仮説及び学習課題に対する結論をまとめ，資料を作成する。
資料を基に発表を行うとともに，導かれた結論について考察し合う。事後アンケートに回答する。

相批判的思考の働き（例）Problem•

課題の設定方法は正しいか。

•課題の設定方法を見直す。

Plan

•

収集する方法は妥当であり，信頼性があるか。

•

収集する方法を見直す。

Data

•
•

データの収集は的確に行われたか。
課題に照らして除いたほうがよいデータはないか。

••

観察・実験・測定方法を修正する。
無答や無意味だったり誤ったりしたデータを取り除く。

••

選択した図表やグラフの軸の設定は，各グラフの特徴や課題解決に照らして妥当か。
代表値の選択や計算は妥当か。

•••

図表を修正する。
代表値を選択し直す。
計算を修正する。

•

グラフや代表値などから導かれた結論は妥当か。

•

結論を修正する。

AnalysisConclusion

Problemの相
リアルな文脈を設定し，知的好奇心を刺激し想像力を喚起することによって，学習者の知識や技能を発揮させることを目的とした「GRASPS」の手法を活用する。
要素

内容

目的と役割

私たちの学校にあるビオトープ「学びのもり」には中核となる池があります。ビオトープの管理・維持・運営は部活動である情報科学部の部員によって行われていることは周知のとおりです。この池は時代とともに管理がされなくなり，現在情報科学部で再整備が行われています。また，情報科学部では池を整備するとともに，大和川水系の動植物を飼育し，大和川水系を学びのもりで再現しようと取り組むことになりました。あなたは，４人で１つのグループを組織し，グループ単位で大和川水系再現の手伝いをしてほしいと情報科学部員から依頼されています。

相手
状況

あなたが対象とする相手は，情報科学部員です。
大和川水系を再現するにあたって，まず学びのもりの環境がどのような状態であるのかについて，データを収集し，分析する必要があります。その上で，どのような動植物を飼育すればよいのかについて，アイデアの提供を情報科学部から求められています。なお，アイデアを提案するにあたっては，真に動植物が飼育できるかどうか，データをもとにした提案が必要です。
あなたはデータをもとに検討したアイデアを，プレゼンテーションソフトを用いて，情報科学部員に明らかにしなければなりません。
あなたのアイデアは，信頼性・妥当性のあるデータをもとにした生育可能な動植物に限られる必要があります。

完成作品・実演
スタンダードPlanの相➢ ２種類の思考支援ツールを活用し，Planの相において，計画を立てる際の思考を支援する。
➢ 特性要因図は，特性（魚の頭，調査の対象）・大骨（特性に至る大きな要因）・小骨（大骨に影響する細かな要素）から構成され，物事の関連性や因果関係について整理をする。
➢ 計画立案図では，「学びのもりの環境を調べる」を囲む形で5W1Hそれぞれの六角形のパーツのパーツに検討内容を記入し，それをグループで吟味することで，具体的な計画が策定されていく。
準備するもの，評価の方法まで全部書いている。

特 性 要 因 図

計 画 立 案 図

大日本図書（2021）

Dataの相データが取れていない。（返り値が0）データクリーニングがていねいにされている。

大日本図書（2021）

BBC micro:bit

小数点以下の値。

いろいろなセンサー
音センサー

超音波センサー水センサー

防水温度センサー

気温・湿度・気圧センサー

初期設定では、気温・湿度（←気温気圧湿度センサー用）・照度（←本体）・水温（←防水温度センサー用）を計測しています。他のセンサー使う人は、計測する変数の名前を英語で追加します。
計測する単位時間を設定します。
単位はマイクロ秒（ms）です。得タイミ
ングを変える場合、3600000ms（1h）を30分間隔なら1800000へ、10分間隔なら360000へ変更します。
変数を追加した人は、STEMからどのセンサーでデータを読み込むかについて、品番を見ながら、指示を追加します。

Aボタンを押すと随時データを取得します。変数を追加した人は、STEMからどのセンサーを起動するか指示を追加します。
Bボタンを押すとデータ取得が動いていれば「♡」マーク、データが満タンになり、停止していれば「×」マークが表示されます。

設定が完了したら、ダウンロードし、micro:bitに読み込ませます。

Analysisの相どのように階級の幅を設定するべきか。
大日本図書（2021）

GIGA端末使用の必然性。

Conclusionの相単に研究結果をまとめるだけでなく，データを基にした意思決定の場を持たせる。

評価と考察➢ IoTセンサで生のデータを収集することにより，データクリーニングの必要性が生じ，教科書にある与えられたデータやインターネット上のデータベース等に収録されている整理されたデータでは学べないプロセスを経験させることができた。
➢ 大量のデータを整理するために，表計算ソフトを活用する必然性が生じ，GIGAスクール構想にある生徒1人1台端末を有効活用することができた。
➢ こうした学習によって，アンケートや学習感想への記述内容の分析から総合的に統計的問題解決能力に関する生徒理解の深化が示唆された。

今後の課題① 課題設定今回は，部活動での課題をきっかけとして問題解決能力を図ることとしたが，SDGｓや地域の課題など，より社会的事象にも目を向けていきたい。
② 他教科との連携環境を扱う点から理科・社会科との連携やmicro:bitのプログラミングを技術・家庭科，さらには本校の総合的な学習の時間で取り組んでいる「自由研究」と関連させ，カリキュラム・マネジメントを進め，より学習者にとって効果的なカリキュラムの開発を行っていきたい。
③ 他校との連携
同じ課題をもった学校同士が連携して，対照実験を行うことも可能である。（今回の実践でも，松原市立松原小学校の池でデータをいただいた。）④ 授業の取りまとめ
自由度を上げたことによって，生徒の学習の進度に差異が生まれる。そのため，授業の取りまとめに難しさがある。また，各班が異なるテーマを調査する場合，教員の高い指導スキルが求められる。