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教育ICT

“情報”のデータサイエンスは楽しい 数学と情報科は“納得”の仕方が異なる<⽇出学園中学校・⾼等学校・武善紀之氏>

2021年2月1日
高等学校IT活用セミナー:2021年1月16日

全国の小中学校では1人1台のPC配備が進んでおり、今後一層、情報活用能力の育成が求められていく。そんな小中学生の学びを高等学校はどう引き継いでいくのか――教育家庭新聞では12月19日と1月16日、高等学校IT活用セミナーをオンラインで開催した。


日出学園中学校・高等学校(千葉県市川市)2020年度、情報科や総合的な学習の時間を担当している武善教諭は、同校のICT推進チームリーダーを務める立場から、情報の「統計的分野」の学びと各教科との連携について事例を紹介。「新課程『情報』のデータサイエンスは楽しいものになる」と話した。

…・…・…

小中学校で、11台のPC活用とプログラミング教育が始まり、大学入試科目にもなることから、「情報」の内容は大きな変化を迎える。そこで情報の教員には実践の参考になる内容を、数学の教員には情報との連携の参考になる事例を、他教科の教員には調査学習等を総合的な探究の時間に役立つ内容を紹介する。

旧課程「情報」でも問題解決やコミュニケーションが指導の軸とされていたが、多くの学校では「情報」イコールPCを活用する時間として扱われてきた。新課程「情報」では、今後、プログラミング、情報デザイン、データサイエンスの3つの柱に基づいて、種々の問題解決学習に取り組んでいくことになる。

データサイエンスの学習内容は数学と共通する部分も多いが、アプローチは大きく異なる。

「情報」ではシミュレーションから概念の理解につなげていく。

例えば「当たり1%のガチャを100回引いた時に、1回は当たる確率」という問題に対して、「情報」ではまず、プログラミングを通して実際に100回引く検証(シミュレーション)をし、その後に表計算ソフトで都度の確率を調べる。

シミュレーションの結果をクラスで集計すると、100回引いても約34%1回も当たらないが、なかには複数回当たる生徒もおり、平均約1回程度当たることに気付ける。シミュレーションには数式によらない説得力がある。個人ではなく集団を意識することが「情報」のデータサイエンスの基本だ。

■新課程数学・情報で「仮説検定」が追加

新課程では「仮説検定の考え方」が数学と情報で、共通して扱われる。仮説検定とは「ある仮説に対して、それが正しいか否かを統計学的に検証する」という推計統計学の手法。生じた差が偶然によるものか、必然によるものかを見抜くためのもので、新薬の効果検証などに用いられている。

仮説検定の理解にも、シミュレーションによるアプローチは有効である。

■探究的な学びで「情報」を活用する

仮説検定では、調査結果の偶然性を検証できるようになる。これにより、総合的な探究の時間に行う調査研究の内容も大きくレベルアップできる。

例えば「クラスの実態調査」で、ある生徒は「運動部に所属すると、運動が好きになる」という仮説を立証するため、「運動部所属で運動が好き」「運動部所属で運動が嫌い」「運動部以外で運動が好き」「運動部以外で運動が嫌い」の4択でクロス集計、仮説検定を行い、発表した。生徒は自分の仮説を立証するために必死に考察をし、調査の質も上がる。

より発展的な「情報Ⅱ」では、調査する集団の選定や質問文の言葉遣いから生じるバイアス(情報の偏り)の問題も扱う。これに容易に注目できるのも「情報」の特徴だ。

■教科「情報」と大学入試

教科「情報」は既にいくつかの大学で入試の選択科目として導入されており、データの関係性に着目する出題が多い。例えば「アイスが売れると水死者数が増える」という関係に、因果関係はない。双方の背後に「季節」という原因が隠れている疑似相関であるが、生徒は相関関係と因果関係を混同しがちだ。授業では、慶応大学総合政策学部の入試で出題された「職場にコーヒーメーカーを置くと生産性が向上する」関係の理屈を読み解く題材を扱った。データの関係性を細かく精査することも情報科の特徴だ。

■新課程「情報」と現在の学習をつなぐ

「自分の好きなものをプレゼンテーションする」ような学習は今も広く行われているが、クラスアンケートで仮説検定に取り組む、エクセルの学習にシミュレーションを取り入れるような工夫は今からでも可能である。

このほか現在の学習で情報Ⅰへの接続に活用できる事例をWebに掲載している(http://high.hinode.ed.jp/share/takeyoshi/n_takeyoshi.html)

【講師】⽇出学園中学校・⾼等学校・武善紀之氏

【高等学校IT活用セミナー:2021年1月16日】

教育家庭新聞 教育マルチメディア号 2021年2月1日号掲載

  1. 大阪電気通信大学教授・兼宗進氏
  2. 西武台新座中学校教諭・河野芳人氏
  3. ⽇出学園中学校・⾼等学校・武善紀之氏
  4. 近畿大学附属高等学校ICT教育推進室長・乾武司氏
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