ビジネスの場面を想定した情報システムのプログラムを改善することができる生徒を育てる科目「プログラミング」学習指導－思考を可視化する課題解決シートの活用を通して―
産業・情報教育部産業教育班 長期派遣研修員（福岡県立若松商業高等学校教諭） 長嶋 良麿

１ 研究主題についての説明(1) 研究主題の意味
ア 主題について「ビジネスの場面」とは、企業活動を意味する。「ビジネスの場面を想定した」とは、その企業活動の場を、本校文化祭で毎年実施している販売実習に置き換えることである。本研究では特に、販売実習の計画段階に主眼を置く。「情報システム」とは、様々な状況での判断材料を収集する仕組みのことである。「プログラム」とは、コンピュータが人間の意図した処理を行うように指示するものであり、順次・選択・くりかえしという制御構造から成り立っている。「情報システムのプログラム」とは、コンピュータに、判断材料となる情報を収集することができるよう指示を与えたものである。
「ビジネスの場面を想定した情報システムのプログラムを改善する」とは、販売実習における販売計画の立案に当たって、既存の情報システムのプログラムに、試行錯誤しながら制御構造を追加していき、必要な情報が得られるプログラムにしていくことである。
そこで、本研究で目指す生徒像を以下のように設定する。
〇〇〇〇

情報システムの問題に気付き、課題を設定することができる生徒
課題の解決策を制御構造ごとに記述し、まとめることができる生徒
まとめた解決策を、既存のプログラムに追加することができる生徒
仕入数量を決めた理由を、プログラムの出力結果を基に説明することができる生徒

イ 副題について「思考を可視化する」とは、頭の中で考えたことを言語化したり図式化したりすることである。可視化することによって、自分の考えを説明したり、振り返って見直したり、深めたりすることができる。「課題解決シート」とは、ビジネスの場面に即した課題の設定から、解決までの一連の流れを通して、情報システムのプログラムを改善させるためのシートであり、各段階に応じた「課題設定シート」・「立案シート」・「実行シート」・「振り返りシート」の四つのシートから構成する。「課題設定シート」とは、ビジネスの場面を想定した情報システムの問題に気付かせ、課題を設定させるためのシートである。「立案シート」とは、課題の解決策を出し合い、まとめさせるためのシートである。「実行シート」とは、まとめた解決策の制御構造を、既存のプログラムに追加させるためのシートである。「振り返りシート」とは、課題の設定からプログラムの改善までの一連のプロセスを内省させ、作成したプログラムが課題を解決するものになっているかを考えさせるためのシートである。
(2) 主題設定の理由
ア 高等学校学習指導要領解説商業編から商業科の目標にある「基礎的・基本的な知識と技術を習得」とは、「活用する能力を伴った、具体的なビジネスの諸活動と結び付いた知識と技術の習得のこと」と示されている。また、科目「プログラミング」では、「プログラミングに関する知識と技術を実習を通して習得させ、ビジネスの諸活動においてコンピュータを合理的に活用できるようにする」と示されている。さらに、平成30年 7 月に告示された高等学校学習指導要領解説商業編においても、「企業活動に有用なプログラムと情報システムの開発に必要な資質・能力を育成する」と示されている。そこで、この目標を達成するために、ビジネスに即した課題を設定し、解決策を考え、プログラムを改善していく一連の実習を取り入れる- 1 -本研究は、大変意義深いと考える。ああああああああああああああ
イ これまでの学習指導からこれまでの科目「プログラミング」の指導では、実習を多く取り入れて学習活動を行ってきた。しかし、実習内容が、教科書の例題及び練習問題を解いて、プログラムのエラーを発見し、修正することまでに留まっていた。つまり、ビジネスの場面を想定した手立てが不十分であった。また、本校では、学習内容をビジネスと関連付けて実践する場として文化祭の販売実習がある。これまでも多くの教科「商業」の科目において、学習内容を販売実習と関連付けてきた。しかし、「プログラミング」の授業においてはそれを行っていなかった。さらに、販売実習におけるクラスの目標が、単に商品を売り切ることに主眼が置かれ、仕入数量や販売価格を決めるといったプロセスを曖昧に行っていた。
以上の反省から、生徒が販売実習の計画段階における情報システムの問題に気付き、解決策を考え、プログラムを改善する一連の実習を取り入れることが必要であると強く感じている。
ウ 実態調査の結果から
Ａ県立Ｂ高等学校ビジネス情報科第２学年35名を対象に「プログラミング」の授業に関して、質問紙法による実態調査を行った。「プログラミングの授業内容を、ビジネスの場面で活用できると思いますか」という質問に対して肯定的な回答をした生徒は26％であり、「商業科目の授業を、ビジネスの場面を想定して受けていますか」の質問に対して肯定的な回答をした生徒は17％であった。このことから、学習内容とビジネスの場面が結び付いていないため、学習内容をどのように活用すればよいか、具体的な活用場面まで意識することができていないことが分かった。さらに、「プログラム作成後、もっとよいものにするために改善しようとしていますか」の質問に対して肯定的な回答をした生徒はわずか３％であり、ビジネスにおいて必要不可欠である既存のものをよりよいものに改善しようとする意識が低いことが分かった。以上のことから、「プログラミング」の授業内容を、ビジネスの場面と関連させ、既存のプログラムの問題に気付き、試行錯誤しながら改善を加えていく一連の学習が必要であると考える。
２ 研究の目標
ビジネスの場面を想定した情報システムのプログラムを改善することができる生徒を育てるために思考を可視化する課題解決シートの有効性を明らかにする。
３ 研究の仮説
科目「プログラミング」の学習指導において、思考を可視化する課題解決シートを活用すれば、ビジネスに即した課題を設定し、個人やグループで試行錯誤しながら課題の解決に取り組むことができるため、ビジネスの場面を想定した情報システムのプログラムを改善することができる生徒が育つであろう。
４ 研究の具体的構想
本研究では、既習内容を活用し、ビジネスの場面を想定した情報システムのプログラムを改善することができる生徒を育てるため、思考を可視化する「課題解決シート」を活用する。研究構想図を図１に示す。
(1) 課題設定段階
課題設定段階では、図１ 研究構想図「課題設定シート」を活用する。まず、文化祭の販売実習における既存のプログラムで出力される情- 2 -報から仕入数量を考えさせることで、その理由が曖昧なことに気付かせ、問題の発見につなげる。次に、考えた問題について、「なぜ」を繰り返させることで、問題を深掘りさせて課題の設定を行わせる。「課題設定シート」の活用においては、前年度の販売実習の売上データから得た情報を基に、個人の考えをグループで出し合わせる。個人の考えを他の生徒の考えと比較させることで、共通点や相違点を見出し、考えを見直したり深めたりして課題を設定させる。
(2) 立案段階
立案段階では、「立案シート」を活用する。まず、課題の解決策を「課題設定シート」の内容を基に話し合わせ、実現可能な解決策を絞り込ませていく。解決策を出し合う際は、既習内容や調べさせた商品知識を基に、仕入数量の決定に必要な要素にはどのようなものがあるかを考えさせる。次に、制御構造ごとに記述した実現可能な解決策を箇条書きにしてまとめさせる。
(3) 実行段階
実行段階では、「実行シート」を活用する。まず、「立案シート」で絞り込んだ、解決策となるプ
ログラムの具体的な出力結果を記述させる。次に、それを実現するために必要な制御構造のプログラムを、用意すべき識別子も含めて記述させていく。その後、プログラム全体の流れを把握させるために、記述した制御構造の番号を既存の流れ図に追加させ、それに対応したプログラムを作成させていく。プログラムの作成は個人で行い、テストランには前年度のデータを使用させる。文法エラーや論理エラーは、グループで共有し正しい出力結果となるように試行錯誤しながら修正を行わせる。
(4) 振り返り段階
振り返り段階では、「振り返りシート」を活用する。まず、課題の設定からプログラムの作成までの一連のプロセスを内省させることで、作成したプログラムが課題を解決するものになっているかを考えさせる。ここでは、「課題設定シート」・「立案シート」・「実行シート」の記述内容を基に、学習プロセスを評価させる。その後、プログラムの出力結果を基に本年度の仕入数量を考えさせ、その理由を説明できるように、主張と参照データと理由を明確に記述させる。最後に、実際に自分たちの班の発表内容を基に、仕入数量を決定してもらえるように工夫して発表させる。
本研究においては、課題の解決策として作成したプログラムの出力結果を基に、本年度の販売実習における商品の仕入数量を決めた理由を説明することができれば、ビジネスの場面を想定した情報システムのプログラムを改善することができたこととする。
５ 研究の実際(1) 実証授業の学年及び単元
ビジネス情報科 第２学年 科目「プログラミング」 単元「条件判定とくりかえし処理」(2) 各シートの指導の実際と考察
ア 課題設定段階
課題設定段階では、「課題設定シート」を活用し、ビジネスの場面を想定した情報システムの問題に気付き、課題を設定することができる生徒の育成を目指した。まず、文化祭の販売実習とビジネスの場面を関連付けるために、商業で学んだ知識を生かすことができるビジネスの場面を挙げさせ、そこから学校行事における販売実習の位置付けを認識させた。そして、「プログラミング」の授業内容が、販売実習のどの場面で活用できるのかを考えさせ、販売実習仕入数量を決めたにおける計画段階の重要性を話し合わせた。次に、本年度に販売理由を、記入できていないする商品の仕入数量を前年度の来場者数と仕入数量を基に考えさせたところ、「課題設定シート」に仕入数量は記述することがで 資料１ 既存のプログラムから考えた仕入数量
きていたがほとんどの生徒が理由を記述できていなかった（資料出し合った個人の考え１）。その後、なぜ記述できなかったのかを考えさせたところ、気付いた情報システムの問題として過去の販売におけるデータの必要性を考えの共通点記述していた。このことは、「課題設定シート」に記述してある既存のプログラムの出力結果から仕入数量を考えさせたことで、資料２ 考えをグループで出し合った内容- 3 -既存のプログラムでは仕入数量を決定するために必要な情報が不十分であることに気付いたためであると考える。また、個人で考えた問題をグループで出し合わせたところ、「資料が足りない」といった既存のプログラムの問題に気付く記述が見られた（資料２）。このことは、個人で考えた内容を「課題設定シート」に記述し、それを基にグループで話し合ったことで、考えの共通点が見えてきたためであると考える。次に、問題について「な改善の必要性に関する記述ぜ」を繰り返させたところ、「文化祭の販売実習を一回だけのものでなく、来年のことも考えて、プログラムを改善する」といった記述が見られた（資料３）。このことは、「課題設定シート」を活用し、問題について「なぜ」を繰り返させ、その背景を深堀りさせたことによ 資料３ 問題の分析と課題の設定り、思考が深まり、販売実習全体を考えた課題を設定することができたと考える。
イ 立案段階立案段階では、「立案シート」を活用し、課題の解決策を制御構造ごとに記述し、まとめる実現
可能ことができる生徒の育成を目指した。まず、これまでの既習内容や調べた商品知識を活用し、課題の解決策をグループで出し合うことができた（資料４）。このことは、課題設定段階にお 資料４ 出し合った解決策
資料５ まとめた解決策
いて、仕入数量を決めるために必要な情報を、「課題設定シート」に記述していたためであると考える。次に、出し合った意見について実行可能であるのか、必要な情報であるのかを話し合わせたとこ
ろ、必要であると判断した内容を「何時に売り切れたか集計する」など、箇条書きにしてまとめることができた。さらに、「仕入数量の７割以上売れたら人気と表示する」など、特色のある解決策を立案するグループもあった（資料５）。このことは、出し合った課題の解決策をばらばらに記述するのではなく、「立案シート」に順次、選択、くりかえしの制御構造ごとに記述したことで、箇条書きでもどのような処理なのか整理することができたためであると考える。
ウ 実行段階実行段階では、「実行シート」を活用し、まとめた解決策を、既存のプログラムに追加することができる生徒の育成を目指した。まず、課題の解決策となるプログラムの出力結果を、グループで考えさせ「実行シート」に記述させた（資料６）。この記述した出力結果が、既存のプログラムを改善するものになっているのかを再度グループで考えさせたところ、「立案シート」で考えた解決策と結び付けながら話し合う姿が見られた。考える際は相手意識を持たせ、誰が見ても分かる出力結果となるように留意させた。その後、教科書の既習内容やこれまでの実習において作成したプログラムを活用し、解決策となるプログラムの制御構造を必要な識別子とともに記述することができた（資料７）。
このことは、「立案シート」に課題の解決策を箇条書きで記述していたため、実行させたい処理が具体的になり、必要な制御構造と既習内容を結び付けやすかったためであると考える。次に、既存の流れ図に記述した制御構造の番号を追加させ（資料８）、その流れ図に沿って、既存のプログラムに直接、制御構造のプログラムを入力することができていた（資料９）。このことは、グループで考えた

資料６ 出力結果の記述

資料７

制御構造の記述 資料８- 4 -流れ図の記述資料９

作成したプログラム

出力結果を「実行シート」に記述し、それを基に既存のプログラムの出力どんな制御のプログラムにした？
結果と比較させ、既存のプログラムの変更・追加箇所を流れ図に追加させたことで、作成するプログラム全体の流れを把握することができたためであると考える。また、プログラムの作成においても、文法エラーや論理エラーが発生し、思うような出力結果が得られていなかったが、グループで試行錯誤し、修正を加えながら改善している様子が見られた（資料10）。
このことは、「実行シート」を活用することで、課題の解決策をグループ
資料 10 グループ交流の様子で共有できていたためであると考える。
エ 振り返り段階
振り返り段階では、「振り返りシート」を活用し、仕入数量を決めた理由を、プログラムの出力結果を基に説明することができる生徒の育成を目指した。まず、課題の解決策として作成したプログラ
ムの出力結果が仕入数量の決定に必要な情報を収集することができるのかを確認させるため、問題の発見からプログラムの作成までの一連の流れを振り返らせた。次に、作成したプログラムの出力結果（資料11）を基に本年度の販売実習の仕入数量を考えさせたところ、「振り返りシート」に考えた仕入数量（主張）とプログラムの出力結果主張（参照したデータ）とそれを基にどのように考えたのか（理由）を記述できていグループが考えた理由た（資料12）。このことは、「課題設定考えの基にシート」・「立案シート」・「実行シーなるデータ
ト」に記述した内容を基にプログラムの作成に至るまでの流れを振り返らせたことにより、課題を解決する目的を明確に 資料 11 プログラムの出力結果 資料 12 仕入数量を決めた理由の記述することができたためであると考える。また、発表
では、「プログラムの出力結果から、この商品は早く売り切れたので仕入数量を増やしました」など、主張と参照したデータと理由を明確に説明する姿が見られた（資料13）。このことは、「振り返りシート」に、主張と参照したデータと理由を分けて記述 資料 13 シートを使った発表 資料 14 発表を聞いて考えた課題したことで、仕入数量の決定に至るまでの思考の流れを整理することができたためであると考える。
さらに、「振り返りシート」に他グループの発表から自グループの解決策に改善点を付加する記述が見られた（資料14）。このことは、「課題解決シート」を活用したことで、ビジネスの場面に即した課題を設定し、その解決に取組むことにより、ビジネスを円滑に行うためにはプログラムを改善していくことは重要な要素であることを理解できたためであると考える。
(3) 全体考察
ア 情報システムの問題に気付き、課題を設定することができる生徒「情報システムの問題に気付くことができましたか」という質問（事後）に対して、97％の生徒が肯定的な回答をしており、「課題を設定することができましたか」の質問（事後）に対しては、95％の生徒が肯定的な回答をしていた。その理由としては「少ない情報で考えたから」や「なぜを繰り返して考えたから」などの記述が見られた。この結果から、課題設定段階において「課題設定シート」を活用することは、情報システムの問題に気付き、課題を設定することができる生徒の育成に有効であったことが分かる。その要因として、個人の考えを「課題設定シート」に記述し、それを基に他の生徒の考えと比較することで、共通点や相違点を見出し、考えを見直したり、深めたりすることができたためであると考える。
イ 課題の解決策を制御構造ごとに記述し、まとめることができる生徒「課題の解決策を出し合うことができましたか」の質問（事後）に対して、97％の生徒が肯定的な- 5 -回答をしており、「解決策をまとめることができましたか」の質問（事後）に対しては、89％の生徒が肯定的な回答をしていた。その理由としては「必要な情報を先に考えていたから」や「処理を内容別に箇条書きで記入していたから」などの記述が見られた。この結果から、立案段階において「立案シート」を活用することは、課題の解決策を制御構造ごとに記述し、まとめることができる生徒の育成に有効であったことが分かる。その要因として、「課題設定シート」で記述した内容を基に、制御構造の処理内容を整理して「立案シート」に記述することができたからであると考える。
ウ まとめた解決策を、既存のプログラムに追加することができる生徒「解決策を既存のプログラムに追加できましたか」の質問（事後）に対して、94％の生徒が肯定的な回答をしていた。その理由としては「出力結果を先に考えたから」や「流れ図の通りに追加できたから」などの記述が見られた。この結果から、実行段階において「実行シート」を活用することは、まとめた解決策を、既存のプログラムに追加することができる生徒の育成に有効であったことが分かる。その要因として、「実行シート」において出力結果から既存の流れ図に追加するプログラムを考えていくことで、解決策のプログラム全体を把握することができたためであると考える。
エ 仕入数量を決めた理由を、プログラムの出力結果を基に説明することができる生徒「課題の設定から、プログラムを改善していくまでの流れを振り返ることができましたか」の質問（事後）に対して、すべての生徒が肯定的な回答をしており、「仕入数量を決めた理由をプログラムの出力結果を基に説明できましたか」の質問（事後）に対しては、77％の生徒が肯定的な回答をしていた。その理由としては「自分たちの考えや参照したデータを、シートに記入していたため」などの記述が見られた。この結果から、振り返り段階において「振り返りシート」を活用することは、仕入数量を決めた理由を、プログラムの実行結果を基に説明することができる生徒の育成に有効であったことが分かる。その要因として、仕入数量の決定に至るま プログラムの作成後よりよいものに改善しようとしていますか
での思考の流れを「課題解決シート」に記述していったこ
3%91%とで、個人やグループの考えを整理することができたためであると考える。さらに、「プログラムの作成後、よりよいものに改善しようとしていますか」の質問に対する、事前と事後のアンケート結果を比較すると、88ポイント増加 資料 15 プログラムの改善に関する質問（事前・事後）していた（資料15）。また、「プログラミングの授業内容 プログラミングの授業内容をビジネスの場面で活用できると思いますかをビジネスの場面で活用できると思いますか」の質問に対91%26%しては、65ポイント増加していた（資料16）。この要因として、「課題解決シート」を活用したことでビジネスと関連付けることができ、課題の設定から解決までの一連の流れの中で、個人やグループの考えを可視化しながら既存の 資料 16 プログラミングの授業内容に関する質問（事前・事後）
プログラムの問題を発見し、プログラムを改善することができたためであると考える。
以上のことから、「課題解決シート」はビジネスの場面を想定した情報システムのプログラムを改善することができる生徒を育てるために有効であった。
６ 研究の成果と今後の課題(1) 研究の成果
思考を可視化する課題解決シートを活用し、ビジネスに即した課題を設定させ、試行錯誤しながらその解決に取り組ませることで、ビジネスの場面を想定した情報システムのプログラムを改善することができる生徒を育てることができた。
(2) 今後の課題
他の単元においてもビジネスの場面を想定した課題を設定し、解決策を見出し、プログラムを改善していけるように課題解決シートの工夫改善を行う。
<参考文献>
・堀 公俊（平 28）『ビジュアルアイデア発想フレームワーク』 日経文庫

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