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STEAM教育の実践に向けた科学授業のリデザイン
- 3. 教育⼯学研究プロジェクト •開発系（VR/ARなど） • 仮想学習環境の開発 • 教育ゲーム開発 •実践系（学習⽅法など） • 教育実践・授業改善 • STEAM・プログラミング教育 •実験系（⽣理指標など） • 映像教材＋⽣体情報 • VR環境＋⽣体情報 開発 実践 実験
- 4. 背 景 • ⽶国連邦政府によるSTEM教育の推進 • 科学教育改⾰においてエンジニアリングが強調 （⿑藤智樹「Eはいかに強調されたか」pp45-68） • NGSS（Next Generation Science Standard）における 領域横断的な概念におけるエンジニアリングの位置付け • ⽇本におけるSTEAM教育の推進 • ⽂部科学省「Society 5.0に向けた⼈材育成」（2018） • ⽇本STEM教育学会STEAM教育研究会（2019） • 経済産業省「STEAMライブラリー事業」（2020） • 東京⼤学⽣産技術研究所次世代育成オフィス（2020） etc... 参考︓熊野善介（2018）⽇本及びアメリカにおける次世代型STEM教育の 構築に関する理論的実践的研究．http://hdl.handle.net/10297/00025699 2015 ⽶国 STEM教育法
- 5. 0 2 0 0 3 5 3 5 8 7 16 27 37 44 63 68 125 155 230 0 50 100 150 200 250 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 STEM/STEAM関連論⽂数の増加 Li, Y., Wang, K., Xiao, Y., Froyd, J. E. (2020) Research and trends in STEM education: a systematic review of journal publications, International Journal of STEM Education, 7: 11. doi: 10.1186/s40594-020-00207-6
- 6. STEM （Science, Technology, Engineering, and Mathematics） にアート（Arts：デザイン、芸術、教養） を加えたSTEAM教育 • 既存の教科の枠組みを超えて横断的かつ探究的に学ぶだけでなく 問題発⾒・解決のプロセスを実践する新しい学びのフレームワーク • 学習内容やスキルの修得だけでなく、学習者の活動を⽀える 4Cs（コミュニケーション、コラボレーション、批判的思考⼒、 創造性）やプレゼンテーションなど、21世紀型能⼒を育成 • ⽇本では、科学教育、技術教育、数学教育、情報教育 （プログラミング教育を含む）などの研究領域と関連 2021/02/27 ©2021YusukeMorita 6
- 9. •Robot Game • ロボットデザイン＋プログラミング • クリエイティビティ •プレゼンテーション •Project • 探究 • プレゼンテーション •Core Values • Discovery, Innovation, Impact, Inclusion, Teamwork, Fun 21C-Skills など教育的な 視点や配慮 Engineering Technology Mathema1cs Science Arts FLL: First Lego League
- 11. 探究活動 （理学的アプローチ） 課題解決・ものづくり活動 （⼯学的アプローチ） 発表・共有 結果の分析 研究の実施 研究計画 仮説⽣成 研究・探究 課題の 理解 発表・共有 分析と説明 デザイン 計画 デザインと 再デザイン 組⽴とテスト Need to Do Need to Know 参考︓Janet L. Kolodner (2002) Learning by DesignTM: Iterations of Design Challenges for Better Learning of Science Skills, Cognitive Studies, 9(3), 338-350 研究課題の 明確化 発表・共有 STEM/STEAM教育のプロセス 2021/02/27 ©2021YusukeMorita 11
- 12. 活動分類 探究型 課題解決型 デザイン型 STEM/ STEAM 関連 教科 算数・数学 理科 技術・家庭科 情報科 技術・家庭科 図⼯，美術、⾳楽 総合的な学習の時間・総合的な探究の時間 理数探究基礎・理数探究 基礎教科 国語（表現・プレゼンテーション） 英語（国際化、CLIL Content and Language Integrated Learning） 校外・ イベント ・ 競技会 など 理科実験教室 科学博物館 プログラミング教室 ロボット教室 ものづくり教室 国際科学技術 コンテスト WRO（World Robot Olympiad） ⾼校⽣ものづくり コンテスト ex. STEM QUEST，First Lego League (FLL), RoboCup (Junior) STEM/STEAM教育と教科の関わり 2021/02/27 ©2021YusukeMorita 12
- 13. STEAM教育の類型 • STEAMカリキュラムアプローチ • S・T・E・A・Mの各カリキュラムを軸 • デザイン教育基盤型STEAMアプローチ • デザイン思考と創造的な問題解決過程をキーとした分野連携・分野包括的 • 協働型のSTEAMアプローチ • コラボレーションを中⼼としたもの • 美術統合による（Through Arts Integration）STEAMアプローチ • 美術（造形、創造⼒、感性などの表現）とエンジニアリング・デザイン • プロジェクト学習とメーカームーブメントを通したSTEAMアプローチ • デジタルDIY、オンラインコミュニティでの共有など ⼭崎貞登，磯部征尊（2020）⽇本発STEAM教育におけるEngineering，Designと他学術分野との関 係性と担当教員の継続的専⾨職能発達の条件整備．上越教育⼤学研究紀要 第40巻第１号
- 14. 飢餓 貧困 健康 福祉 教育 環境 エネルギー SDGs（持続可能な開発⽬標） 探究 課題解決 デザイン ⾔語スキル・数量スキル・情報スキル 基礎的な学術的知識 空間的能⼒・創造性 仮説検証的探究活動 実験的検証活動 芸術的創作活動 情動的活動 ものづくり活動 メタ認知 適応的学習⼒ コミュニケーション コラボレーション 課題の設定 （例） 2021/02/27 ©2021YusukeMorita 14 論理的思考⼒・批判的思考⼒ プログラミング的思考 課題発⾒・解決的活動 「問い」 が重要︕
- 15. 姿勢制御 海洋観測 データ分析 宇宙⼈材育成（⼩型衛星の活⽤） 探究 課題解決 デザイン ⾔語スキル・数量スキル・情報スキル 基礎的な学術的知識 空間的能⼒・創造性 仮説検証的探究活動 実験的検証活動 ものづくり活動 回路シミュレータ 軌道計算ソフト CAD メタ認知 適応的学習⼒ コミュニケーション コラボレーション 課題の設定 （例） 2021/02/27 ©2021YusukeMorita 15 論理的思考⼒・批判的思考⼒ プログラミング的思考 課題発⾒・解決的活動 「問い」 が重要︕ 電磁波観測 何をしたい のか発想︕
- 16. 探究1 省察1 探究活動 課題解決 デザイン 活動 活動の 深度 活動の 発展性 課題解決・ デザイン1 探究2 省察2 課題解決・ デザイン2 探究3 省察3 課題解決・ デザイン3 個別最適化された学びによる学術的知識の深化 空間的・論理的・批判的・創造的思考力の高度化 コラボレーション・コミュニケーションスキルの高度化 プログラミングやデータサイエンスのスキルの高度化 学年（時間） プロジェクト学習（PBL） ⾃⼰調整学習（Self-Regulated Learning） 飢餓 貧困 健康 福祉 教育 環境 エネルギー SDGs（持続可能な開発⽬標） 2021/02/27 ©2021YusukeMorita 16 STEM/STEAMの活動の深化（例）
- 17. •効率よく記憶する勉強 •⼈間の情報処理モデル •記憶の⼆重符号化理論 •認知負荷理論 •メタ認知 •訓練/修得させる指導 •効果の法則（飴と鞭） •強化の法則（ドリル） •板書&ノート 教授・学習観の変遷（⽇本の場合） ⾏動主義 認知主義 •知識を構成する学び •協調学習（グループ） •実践共同体 •認知的徒弟制 知識伝承 学習効率 1950〜1990年代 1980〜2010年代 2000〜2030年代 構成主義 2020〜2040年代 学習⽀援 Copyright@Yusuke Morita 2021 ⾼度経済成⻑期の ⼯場労働者の育成 情報社会における 知的労働者の育成 ファシリテータ としての教員
- 18. まとめ︓STEM/STEAM教育にむけた 科学教育のリデザイン •領域横断型の学びの実現 • 教育の再⽣産からの脱却 • ⾃分が受けた教育に対する批判的検討 • 新しい教育を受け⼊れていく柔軟な感性 • 教科教育（学問体系の継承）制度の解体 • 教科＝学者が考える学問体系の継承 • 社会の問題を解決する教育を導⼊ • 教師の役割の再考 • 「教える教師」ではなく「学びを⽀援する教師」 • ⽣涯学習者＝学び続ける学習者としての教師 18