Recommended
More Related Content
Similar to 180819 STEMが統合された学習環境における構成概念の導出
Similar to 180819 STEMが統合された学習環境における構成概念の導出 (20)
Recently uploaded
180819 STEMが統合された学習環境における構成概念の導出
- 2. 発表のアウトライン •背景- Eの扱い, SILE, 先行研究, 構成概念 •方法- 切片化, コーディング, ラベル付け •綿密化- 教師の準備と生徒の学習 •SILE- 事例研究 •まとめ
- 3. 背景
- 4. Eの扱いについて NGSSの作成にあたって… • Eを特別に新しいコースをつくって導入することはない. • 既存の教科のスタンダードの中に「導入」「配置」する. • 但, 日本には技術の時間, そして総合的な学習の時間, 理数探究などがある.
- 5. STEMが統合された学習環境 •超領域的 •生徒中心主義 •アクティブ・ラーニング •既存の学問分野との関係 •学習のシステム 私たちは授業の準備のため, そしてスタンダー ド(学習指導要領・評価規準)に沿うために, 何を 教えようとしているのかをはっきりと定義する 必要がある一方で, 生徒中心の学習は彼らの興 味・関心から来るのであって, その学問分野の準 備のためにあるのではない（Saito et al. 2016）. 問いや課題の設定に学習者自身が関わり, 問いや 課題に答える方法の決定や, 学習の評価において も, 学習者自身が参加し, 学習環境を構築すること を意味する（Vasquez, Comer, & Sneider, 2013）. 子どもたちの学習の多 様性を包み込むことの で き る 大 き な 目 標 （Objectivesに対してGoals） が必要（Adler, 1982）
- 6. 先行研究 •静岡STEMジュニアプロジェクト, STEMアカデミー（JST次世代科学者育成プログラム） •インフォーマル（学校外）から試行 • STEMクラス →学校の理科 • STEMキャンプ →総合的な学習の時間 • STEMが統合された学習では, これまでの 内容スタンダード(学習指導要領・評価規 準）によっては評価できない. • それぞれのSTEMクラス, STEMキャンプ に応じた構成概念をボトムアップで導出 する.
- 7. 構成概念 •人間の行動の規則性, 法則性を示す概念 •理論的構成概念と傾性概念 •理論的にも決定できるが, 人間の行動観察が直接概 念と結び付けられるように単純化されすぎている （渡邊ら, 1995） •実際の児童生徒の表れから構成概念を導出する. •この構成概念は, 文脈をまたいで適用されうるとは 限らない. 評価されることになる構成概念を定義 有益な児童生徒の反応を生成するために使われるタスクをデザイン 児童生徒の反応をコーディングし, あるいは得点化するなどして価値づけ タスクを配布し反応を集約 構成概念に従ってそれらをモデリングしたり, 分析したりすること
- 8. 方法
- 9. 学習指導要領の理科の目標 第２分野の目標 (1)生物とそれを取り巻く自然の事物・現象に進んでかかわり, その中に問題を 見出し意欲的に探究する活動を通して, 多様性や規則性を発見したり, 課題を解 決したりする方法を習得させる. (2)生物や生物現象についての観察, 実験を行い, 観察・実験技能を習得させ, 観 察, 実験の結果を分析して解釈し表現する能力を育てるとともに, 生物の生活と 種類, 生命の連続性などについて理解させ, これらの事物・現象に対する科学的 な見方や考え方を養う. (3)地学的な事物・現象についての観察, 実験を行い, 観察・実験技能を習得させ, 観察, 実験の結果を分析して解釈し表現する能力を育てるとともに, 大地の成り 立ちと変化, 気象とその変化, 地球と宇宙などについて理解させ, これらの事物・ 現象に対する科学的な見方や考え方を養う. (4)生物とそれを取り巻く自然の事物・現象を調べる活動を行い, これらの活動 を通して生命を尊重し, 自然環境の保全に寄与する態度を育て, 自然を総合的に 見ることができるようにする.
- 10. 構成概念の導出 •方法論 研究者の目的は, 研究協力者の観点に根付いた形で, プロセスや行為 や相互行為に関する一般化された抽象的な理論を引き出すことにある （Grounded Theory Approach）. →理論と研究協力者の共同 方法 • 切片化 • オープンコーディング（類型化・ラベル付け） • STEM間の関係性矢印（軸足コーディングの応用）
- 11. 切片化 •児童生徒の記述を, 意味を分割しない程度の最小 限の塊に分解する. •分析者自身が, 文脈から距離を取ることが目的. アレキサンダー君は, その自ら名告るところに依 れば, 旧露国帝室付舞踏師で, 革命後上海から日 本へ渡って来たのだが, 踊を以て生業とすること が出来なくなって, 今では銀座裏の, 西洋料理店 某でセロを弾いていると云う, つまり街頭で, よ く見かける羅紗売りより僅かばかり上等な類の コーカサス人である（渡辺, 1929）.
- 12. オープンコーディング •記述の類型化 •ラベル付け 概念 具体的な記述 火力の 調整 穴をたくさん開けると火力が強くなり, 袋が溶ける. 缶の下に穴をあけると火が強くなる. あけすぎると火力が強くなった. 穴の個数→火力 缶の下に穴をあけると火が消えにくい. 缶二つだと威力が強くなる. 熱の集約 光をたくさん集めるにはアルミホイルのある面を多くして, 面積も大きくする. 面が多いほど熱が上がる. 齊藤・熊野 (2015) 技術的な発見について
- 13. オープンコーディング •記述の類型化 •ラベル付け 表3.1.8 規則性の発見と課題の解決を示す概念 規則性の発見 課題の解決 ・技術的な発見 ・素材の変化に関する発見 ・科学の知識につながる発見 ・課題解決の障害の発見 ・規則に反する例の発見 ・技術的な調整 ・科学的あるいは数学的なモデル化によ り見出された規則に基づく解決策 ・デザインの変更 表3.1.9 科学技術と人間生活の関わりを示す概念 ・安全 ・人間の欲求 ・解決策そのものへの追究 ・商業あるいはクライアントとしてのニーズ 齊藤・熊野 (2015)
- 14. 矢印（軸足コーディングに対応） •STEM分野間の学習の関係性を示す矢印 概念 具体的な記述 火力の 調整 穴をたくさん開けると火力が強くなり, 袋が溶ける. 缶の下に穴をあけると火が強くなる. あけすぎると火力が強くなった. 穴の個数→火力 缶の下に穴をあけると火が消えにくい. 缶二つだと威力が強くなる. 熱の集約 光をたくさん集めるにはアルミホイルのある面を多くして, 面積も大きくする. 面が多いほど熱が上がる. 齊藤・熊野 (2015) E→S エンジニアリングの活動により 科学的な発見が導かれた. 「規則性の発見」に相当
- 15. 綿密化
- 16. 綿密化 先行研究における課題 1. 学校での実践にもとづいていなかった, 2. 集団としての学習だけに焦点を当てていた, 3. システムとしての学習環境を捉えるために 個の STEM の関係性を十分に捉えることが 課題であった.
- 17. 綿密化 対策 1. 中学校で実践, 2. 個人の記述も確認, 3. 個の STEM の関係性を捉えることを明確か つ容易にするために, ワークシートにS, T, E, Mを付す.
- 18. SILE
- 19. 事例紹介(ワークシート) 1. 誰が何を何のために？ （E） 2. この活動の疑問・課題 （E/S） 3. どんな方法をとりますか？ （S/M） 4. 結果とわかったことは何だろう？ （S） 5. うまくいかなかった点があるとすればどん な点ですか？ （E） 6. あとどんな工夫をすれば課題は解決しそう ですか？ （E) 7. まとめ証拠に基づいた推論（S/T)
- 20. 事例紹介（誰が何を何のために？; E） 「Who need what because why?」 誰が：農家・デンプン生産者・消費者 何を：デンプン（生産を早くさせてデンプンを速くた くさん作る） 何のために：利益を上げるため（農家・生産者）, 野菜をたくさん手に入れるため. 私たちが考えたニーズは, でんぷん生産者が植物 の成長をはやくし, たくさん入手する方法を, 利 益を上げるために欲しがっている. T→E S→E
- 21. 事例紹介（この活動の疑問・課題; E/S） 課題：植物の光合成を活性化させ, 生長を速くさ せる！（生長を速くさせることでデンプンとなる ものをより多く, 効率的に収穫することができ, デンプンがたくさん取れて, でんぷん工場も農家 の利益も上がる）. 疑問：光源装置・白熱電球・日光の中では, どれ が一番光合成をさかんにすることができるのか. E→E E→S
- 22. 事例紹介（どんな方法をとりますか？; S/M） ① 暗い場所に種を置き発芽を待つ(９個) ② 3個ずつに分け, それぞれ「日光」「白熱電球」「光源装置」の光を 当てる. ③ ７日間光を当てた状態で水もあげる. ④ それぞれの３個ずつののびた長さ, 葉の大きさの平均値を求める. 条件：他の光が当たらない場所で実験する. 光をあてる時間は月火木金 7:40～17:00, 水 7:40～15:40 とする. 水は朝昼放課後に 2mL ずつ与える. くもりや雨の日でも他の電気を当てる量は変えない. 予想：室内で野菜を栽培している会社では, 白い電気を使っているとこ ろを見たので, 「白熱電球」が一番よく育つのではないか. もともと植物 は日光で育ったので, 植物は日光に適応しているのではないか. だから 「日光」が一番よく育つのではないか（一つに決められなかった）. M→S T→E
- 23. 事例紹介（結果とわかったことは何だろう?; S） 結果 考察：総合してみると両方とも一番伸びているのは「光源 装置」である. よって光合成が一番さかんになるのは「光源 装置」の光であるといえる（予想と全く違う!!）. 計算方法 （現在の茎の長さの３つの合計）-（発芽したときの３つの 長さの合計）÷３→少数第二位で四捨五入. 日光 白熱電球 光源装置 茎の成長した長さ（発芽したとき の長さとの差：1 つ辺り） 3.5 3.3 4.5 葉の成長した長さ（発芽したとき の葉の長さとの差：1 つ辺り） 2.1 2.7 3.0 M→S×
- 24. 事例紹介（うまくいかなかった点があるとすればどんな点ですか？; E） • 温度が明らかに違う点：「白熱電球」や「光源装置」はと ても熱くなり、温度も高くなってしまう←脱脂綿が乾きや すくなる。それに比べて日光はこれほどに熱いわけではな く、温度も高くない。温度が違うことで条件も違ってしま う。条件が違ってしまうと、私たちがやろうとしていた 「対照実験」は失敗ということになってしまう。 • 雨やくもりの日が多くて、日光がうまく当たらなかった点。 光の量が電気類と全く違ってしまった。 T→S
- 25. 事例紹介（あとどんな工夫をすれば課題は解決しそうですか？; E） ・電気を当てる際はなるべく離す。そうすることで 温度の上昇をおさえることができると思う。やはり 条件を同じにすることが大事。 ① 日光が当たらない日はかわりになり光を当てる ようにする ② 日光が当たらない日は、他の光も少なくする ③ 晴れが続くときに実験する ←いずれか。 E→S
- 27. まとめとインプリケーション • ニーズについて考えたり、そのニーズに応えたりする活動は、農家や消費 者のニーズにもとづいているため、必ずしも教科書にあるような植物の性 質を確かめる活動を導いていない。 • ただし、より大きな目的（例えば２分野の目標、教科の目標といった）レ ベルであれば、達成していると捉えることができる。 • 障害（Constraints）や工夫できる点を考える E の活動は、学習の不均質 性を含みながら、S の活動にもつながり得る項目 • Eの重要な要素として「失敗に学ぶ」という点があるが、失敗から何を学 ぶのかといったときに、そこからつながる S の活動に生かすことのでき る変数や条件の制御を積極的に示していくことも可能であろう。 • それぞれの活動あるいは項目（教師側）が、S,T,E,M のどれかの要素を 担っており、そこに記される生徒の学習がまた S,T,E,M のどれかの活動に つながっているというように、STEM の統合は、学習者の内面だけでなく、 教師との関係性の中で構築されることがより明確になった。 • 統合的な学習の前に知識の統合がある。