山下 修一

オーストラリアカリキュラム評価報告機構のSTEM Connections project reportに含まれるConnections workbook・Dimensions critiquing checklist，Years 9 and 10の5校の実践例を分析し，オーストラリアのSTEMの特徴を明らかにしながら，日本のSTEM 教育への示唆を得ることを目指した．その結果，オーストラリアのSTEM教育のフレームは，科目内容とのつながりを重視しているので日本にも受け入れられやすいこと，Connections workbookは綿密な計画を求めており，活動を振り返って将来への教訓を引き出すことまで目指していること，5校のSTEM教育の実践例からは，数学・女子の活躍への言及が多く，マーケティングやプログラミングなどをうまく取り入れ，女子も活躍できるようにしていることなどが明らかになった．

本研究は，操作が簡単で多数の教材が開発されているPhET（The Physics Education Technology Project）から「直流回路キット」（以下PhET「直流回路キット」）を使い，定時制高校において，シミュレーション教材を使った授業展開の有効性を明らかにすることを目的とした．生徒を対象にした事前・事後のアンケートによる分析の結果，コンピューター操作への不安，学習内容の理解，シミュレーション教材の操作性において有意な向上が見られた．これらの結果を踏まえ，PhET「直流回路キット」は，定時制高校において有効なシミュレーション教材であることを明らかにした．

[要約] 千葉大学は文部科学省大学教育再生加速プログラムAP の委託を受け「次世代才能スキップアップ」プログラム実施している。このプログラムは理系に強い千葉大学の特長を生かす理系グローバル人材養成力強化の取り組みである。高校生が大学の学びを体感する体系的科学実験「基礎力養成講座」，さらにやる気と能力がある高校生に向けた課題研究支援「G- スキッパー」，グローバル力養成のための国際研究発表会，留学生派遣事業よりなる。本稿では平成29年度の基礎力養成講座4コース( 健康・医療，総合科学，テクノロジー，園芸学) を受講した高校生の学びを分析し，高大接続プログラムとしての本取組みの効果を考察したものである。高校生が各講座受講後に書いたレポートの自由記述をテキストマイニング法により解析し，高校生の学びを検討した。この結果，次世代スキップアッププログラムでの学びは高校生に学問への興味を喚起するものであり，また大学での学びを意識させるものであったことが示唆された。

2018年度，千葉大学との関係が深いUBC新渡戸紀念庭園で，新渡戸博士との関係が深い台湾の大学院生を対象として，博物館教育の視点を取り入れた約1時間の新渡戸紀念庭園での博物館教育プログラムを試行した．その結果，プログラムを受講した大学院生の新渡戸紀念庭園へのイメージが肯定的に推移した．2019年度には，改善したプログラムを7月中にUBCで展開する予定なので，その結果についても報告する．

[要約] ツインクルプログラムは日本とASEAN諸国での双方向型教員インターンシッププログラムとして平成24年から開始し，発展してきた。本報告では，プログラムの年度ごとの改変によりASEAN諸国の留学生の学びがどのように変化したかを，学生のレポートの記述をもとにテキストマイニングにより解析し，検討した。この結果，各年度とも「TWINCLE program」，「laboratory course work」，「culture」など，プログラムおよび活動内容を示す言葉がカテゴリとして抽出されるとともに，カテゴリ間の関係は年度を追ってシンプルになっていくことが示唆された。したがって，年度を追って活動内容が洗練されていったことが考えられた。一方で「laboratory course work」の実施方法などの課題も示され，今後の取組みに反映したい。

<p>Chiba University has carried out a student exchange program called "Twin college envoys (TWINCLE)" as part of Japan's re-inventory project with the support of MEXT since 2012. The TWINCLE program has 12 partner universities in 5 ASEAN countries—Indonesia, Thailand, Singapore, Cambodia, and Vietnam. During the 5 years of the program, 246 ASEAN students visited Japan. This study analyzes the effect of the program, focused on the influence on the careers of ASEAN students through the program activities, using students' comments in activity reports from 2013 to 2016 using text-mining methods and subsequently cluster analysis methods. The results suggest that ASEAN students were interested in each activity in the TWINCLE program and had good impressions after participating in the program.</p>

[要約] 本研究の目的は，研究対象校の課題である知識の活用力を育成することである。具体的には，小学校第5学年「植物の結実」において，問題解決の場で既習の知識を活用して思考と表現する場を意図的に行う授業を開発，実践し，その有効性を検証した。思考する場では，考えの依りどころとなる単元のコアとなる知識（以下，コア知識）を明確にし，コア知識を活用して考えるように単元構成をした。表現する場では，一人一人が自分の考えを必ず述べるグループコミュニケーション活動を取り入れ，話し合いや説明活動を行った。さらに毎時間の授業後には，授業の理解をより深めるために，学習したことを家族に説明するという家庭学習課題を設定した。授業においてコア知識をもとに思考し，その思考したことを表現する活動を繰り返し行うことにより，児童は知識を活用して思考し表現できるようになった。[SUMMARY] In this paper，we discussed the effectiveness of the lesson we invented to teach plants&#039; fruitification，taught in fifth grade，to improve students&#039; knowledge utilization by teaching it in 4 classes，120 students at an elementary school located in Chiba prefecture. Knowledge utilization is a skill to express their ideas by using knowledge they have learned till then. In this lesson，we changed the construction of the unit to teach the core image and ideas of the unit to let student easier to express and consider. Also，we introduced communication activities in the lesson to let them express their ideas in the class. In addition，to let their comprehension deeper， we asked the support of students&#039; family to let students explain what they learned at school as homework. From this study，we explored several results. First，in the opinionaire taken before and after the lesson，the knowledge utilization of the students improved. Second，the number of the students who wrote both prediction and reason increased as the lesson went on. Also，from the evaluation of the description about their prediction，written in their rubric，the number of the students who considered scientifically increased. Third，students&#039; explanation skill，which was evaluated by their family，increased as the lesson went on. Fourth，comparing the questionnaire after the lesson，the score of the students who cooperated was much higher than the students who studied this unit as it is written in the textbook at other 2 schools in the same city. In addition，the knowledge they learned in the lesson was not been forgotten test after two months，which was been evaluated in the test then.

[要約] 小学校教員に対する調査を実施したところ，「日光とでんぷん」「だ液のはたらき」に関する実験を困難だと考える教員の割合が高かった。教科書を分析すると，様々な方法が取られており，これらの実験の方法は確立していない。また，植物・動物体内の養分の移り変わりについては発展扱いで，児童は養分が移り変わることを十分に理解できていない。そこで，小学校第6学年を対象にして，植物のはたらきを養分の移り変わりから発芽・成長・結実まで一貫した説明を行うための授業，中学校第2学年を対象に，植物と動物のはたらきの共通性を養分の移り変わりから一貫した説明ができる授業を開発した。そして，授業前・後に質問紙による調査を実施し，記述についてはKH Coderで共起ネットワークを分析した。その結果，粒の状態の移り変わりという考え方をもとに養分の移り変わりについて思考できるようになったことが明らかになった。[SUMMARY] As a result of investigating for elementary school teachers, the percentage of teachers who thought thatthe experiment on&quot; sunlight and starch&quot; and&quot; saliva function&quot; was difficult was high. Analyzing the textbooks,various methods have been taken and the methods of these experiments have not been established. Also thechange of nutrients in plants and animals is regarded to use as the development, so children do not understand itsufficiently. Therefore, I conducted the lesson developments to consistently explain from the change of nutrientsto the germination, growth and fruiting for elementary school 6th grade, and to be able to consistently explain thefunctions of plants from nutrient change for second grade of junior high school. Then, I verified its effectiveness.I analyzed the transformation by answering survey questions before and after class. In addition, I created aco - occurrence network by using KH Coder, and objectively analyzed transformations before and after class. Inconclusion, it was demonstrated that it became possible to think about the change of nutrients based on the ideaof transition of grain state.

[要約] 本研究では，モデルと他者との対話を通じて，月と金星の満ち欠けを理解させることを目的として実施した。公立中学校３年生３クラス84名を対象にして，月と金星の満ち欠けの学習において，新たに開発した一人一モデルを操作させ，月や金星の見え方について他者に説明させる授業を展開した。開発したモデルは，部品の配置を換えることにより，月の満ち欠けと金星の満ち欠けの両方を調べることができるマルチ説明器である。生徒は，モデルを操作する中で月や金星の見え方が変化することを見出し，モデルを媒介にして見出したことを他者に伝えた。その結果，他校の３年生４クラス135名の事後調査結果と比較して，新たに開発したモデルの操作や見出したことを他者に説明させることにより，月と金星の満ち欠けの理解を促したことが実証された。[SUMMARY] This study was conducted to enable students to understand the phases of the moon and Venus through a model and interaction with others. The subjects of the study were 84 12th-grade students from three classes in a public school. During the lesson, each student operated a newly developed model and explained the appearances of the moon and Venus to others. The model is an all-around explanation device that can check on the phases of both the moon and Venus by changing the placement of its parts. The students discovered while operating the model that the appearances of the moon and Venus would change and told other students what they had discovered from the model. The results verified that asking students to operate the newly developed model and tell others about their discoveries facilitated understanding of the phases of the moon and Venus, in comparison with results obtained in a post-survey conducted with 135 12th-grade students from four classes in other schools.

<p>The TWINCLE program is a teacher internship program which aims to enhance mutual understanding of foreign cultures and to develop students' ability to succeed in overseas internships. In this study, reports written by students who participated in the program were analyzed by a text mining method to evaluate the changes in their ideas about the development and practice of the teaching materials. The results indicate that the students' attitudes towards science classes changed from 'simple lecture oriented classes' to 'problem-solving learning oriented classes'. Therefore, participating in the TWINCLE program is an effective way to change the students' image of the science class.</p>

&lt;p&gt;The purpose of this study was to investigate how findings in science education findings play a key role in the improvement of science lessons for secondary school students. Japanese university students created a science lesson on tomography for Singapore students as part of the TWINCLE program. We investigated the change of lesson plans, PowerPoint slides, teaching materials and worksheets on the topic of tomographic visualization before and after the lesson with our Singapore counterparts. The results of this study show three key points: 1. The process of improvement of the science lesson became a form of active learning for the university students. 2. The university students&#039; lesson plans and teaching materials were revised according to the context so as to find the location of blood clots present in blood vessels. 3. The revised hands-on activity exposed secondary school students to a more &quot;authentic&quot; application of the concept of tomography.&lt;/p&gt;

&lt;p&gt;中学校2 年「生命を維持する働き」で，中学生48 名に発展学習として，STEM の枠組みを生かした人工心臓弁開発についての2 時間の授業に取り組ませた．その結果，60％以上の生徒が，エコノミークラス症候群や脳梗塞について，授業で学んだことを生かして説明できるようになった．また，同じ映像を見ても，授業後には命が救われたという感情面だけでなく，人工心臓弁開発の内容面にも目が向けられるようになった．&lt;/p&gt;&lt;p&gt;&lt;/p&gt;

<p>平成26 年度に科学教育を主体とする交換留学プログラムツインクルに参加したASEAN 諸国の留学生の気づきと学びについて、アンケートの記述をテキストマイニングの手法により解析した。この結果、カテゴリとしてプログラム内容に関する単語とともにgood, learn という感想を示す単語、さらに culture, Japanese も同様に抽出され、学びと日本とに対する良い感情が表現されていた。また今後の進 路への影響に関する回答からは学生が日本と関連付けて、仕事を得ようとする姿勢が見られた。したがって本プログラム内容が、留学生にとって前向きに将来を考えるものとして機能している可能性が示唆された。</p>

&lt;p&gt;The purpose of this study is to investigate pre-service teachers&#039; confidence in plant observation activities in the schoolyard and which supporting tools are appropriate for them.&lt;/p&gt;&lt;p&gt;A total of 39 pre-service elementary teachers, 25 pre-service secondary teachers, and 13 university science students received trial instructions to use an encyclopedia, wildflowers cards, and a website for a duration of 90 minutes to identify wildflowers. Their confidence in plant observation activities in the schoolyard was evaluated by a pre-test and a post-test.&lt;/p&gt;&lt;p&gt;Teachers and students did not have confidence during the pre-test. However, they gained confident after using the wildflowers cards. The website was convenient, but still needs improvement.&lt;/p&gt;

小学校教員に対する調査を実施したところ，「日光とでんぷん」に関する実験が困難だと考える教員の割合が高かった。教科書を分析すると，教科書によって様々な方法が取られており，現段階では，「日光とでんぷん」に関する実験を確実に成功させる方法は確立していない。また，教科書で養分の移り変わりについては発展扱いで，児童は養分が移り変わることを十分に理解できていない。そこで，養分の移り変わりから植物のはたらきを発芽から成長・結実までを説明を行うことができる授業開発を行い，その有効性を検証した。小学校第 6 学年 43 名の児童を対象とした授業を行い，授業前後に調査問題に回答させ，変容を分析した。さらに，KH Coder を用いた共起ネットワークを作成することで，授業前後の変容を客観的に分析した。その結果，「水への溶けやすさ」および「粒の大きさ」という視点から養分の移り変わりについて思考できるようになったことが実証された。

本研究では，血液循環を扱う理科授業の中で，STEM の観点を取り入れ，生徒が科学的に根拠を基に，生命維持を科学的な見方で説明できる授業開発を行うことを目標とした。開発した授業前後に調査を行い，生徒の考え方の変容を探った。その結果，血栓症の発生原因とそれに伴う影響については，授業前後で統計的に有意な差が見られた。人工心臓弁開発についての自由記述では，語句の出現回数は，事前では「感動」や「かわいそう」といった感情を表す語句が多く見られたが，事後では「機械」「開発」という語が名詞全体の上位に入るなど工学の視点についての言及が見られた。語句のつながりを共起ネットワークで分析したところ，「開発－心臓」に強い共起性が見られ，STEM 教育の観点からも開発した本授業に一定の効果があることが明らかになった。

近年，科学教育，技術教育，工学教育，数学教育を統合して学習するプログラムである STEM教育を推進する動きが国際的に加速している。日本においても次世代の先端科学技術に寄与する人材の育成のために注目されているが未だに明確な教材が確立されていない。一方，千葉県内の公立中学校に植物工場が導入された。植物工場は STEM のそれぞれの分野の要素を多く擁しているが，理科の授業において植物工場を活用した実験・観察の実践や教材開発は未だ行われていない。そこで本研究では，植物工場を活用した STEM 教育を中学校理科の学習に位置付けて授業開発を行い，その有効性を検証した。中学校第 1 学年 51 名の生徒を対象とした授業を行い，授業前後の調査問題に回答させ，変容を分析した。その結果，STEM 教育の長期的な活動経験の必要性が確かめられ，科学的内容の理解が深まったことも実証された。これにより，植物工場を活用して開発した授業は STEM 教育を実践する教材としての有効性が明らかとなった。

<p>教員インターンシッププログラムであるツイン型学生派遣プログラム(ツインクル)は，日本の学 ［キーワード］科学実験授業，ASEAN 諸国，教員インターンシップ，文理融合，テキストマイニング 生が文理融合チームを組み，ASEAN 諸国の高等学校において現地の大学生と協働して科学実験授業を実施するものである。本研究では，ASEAN 諸国での科学教育活動前後での学生の学びと成長について，学生の自由記述アンケートをテキストマイニングにより分析した。特に本報告では参加前後での授業に対する学生の意識変化について解析をした。この結果，学生が派遣前には授業を子ども中心の視点で考えていたが，派遣によるASEAN 諸国の高校での授業体験を経て，それぞれの授業の目的や目的に基づくあり方に変容することが示唆された。</p>

&lt;p&gt;本研究では，TWINCLE プログラムで現地のカウンターパートとして，理科教育学を専門とする教員や学生・院生から授業改善の支援を得られたシンガポールでの授業改善過程の事例を通して，理科教育学の知見がいかに授業改善に生かされていたのかを明らかにした．日本の学生・院生4 名のメンバーとシンガポールの理科教育学専門の助教授SA と学部学生2 名（3 年SB・SC）との授業改善過程で，Lesson plan・PowerPoint Slides・Teaching materials・Worksheet がどのように改善されたか調査した．その結果，メンバー4 人はシンガポールの理科授業で重要視されている一貫した文脈の重要性に気づき，Lesson plan などが，Finding the location of blood clot present in a blood vessel の文脈で統一された．そして，不利な条件下でも，実施した授業は生徒たちにも肯定的に受け止められた．&lt;/p&gt;

まず,中学2年生95名・中学3年生120名・文系大学生92名・理系大学生65名を対象にして,電圧-電流グラフの傾きの意味をどの程度理解しているのかを調査した。そして,中学校2年生6クラス(189名)を対象にして,電圧-電流グラフの傾きの意味を取り上げた授業を実施し,傾きの意味の理解を促すことができたのかを検討した。その結果,傾きの意味を取り上げた授業を受けた中学校2年生は,他の中学生や文系大学生よりも正答率が高く,理系大学生と同等の正答率となり,開発した授業によりグラフの傾きの意味の理解が促されたと言えよう。The purpose of this study was to investigate how students understand the voltage-current graph and how theteacher develops an effective science lesson that the students will understand. 189 junior high school studentsstudied the topic about&quot;current and circuit&quot;using the newly developed teaching material. Their post-test scoreswere compared with higher grade junior high school students&#039;(N=120), other junior high school students&#039;(N=95)and university students&#039;(N=157).As a result of this research, their post-test scores were significantly higher than the other junior high school students&#039;andhad the same level as university students&#039;taking science as their major.It could be said that the newly developed teaching material was very effective for them to understand the voltage-current graph.

我々は,これまで中・高校生を対象に理系人材育成支援に取り組んできた。今回,この活動のノウハウを活かし,アセアンを含む東アジアにおける早期才能支援教育プログラムの開発を実施した。具体的な取り組みとして①中国版生命科学系講座における学習教材の開発,②タイの理系大学生対象の生命科学系実験プログラムの実施,③アセアン展開型科学教育プログラムの開発・実施を行った。この結果,東アジアにおける早期理系人材才能育成の一助となる学習プログラムの開発に成功した。本研究は科学研究費補助金基盤研究B「「ラボon theデスク」に基づく東アジア普及型早期才能支援プログラムの開発」(課題番号24300265),文部科学省公募事業平成24年度「大学の世界展開力強化事業」,科学研究費補助金基盤研究C「ASEANと日本をつなぐ科学教育実験教材開発」(課題番号26350226)の一部により実施いたしました。