Ⅰ．問題の所在
平成 28 年 4 月 19 日、安倍総理大臣は第 26 回産業 競争力会議の場で、初等中等教育からプログラミン グ教育を必修化すると宣言した１）。その後、文部科 学省の有識者会議は、プログラミング教育の目的は プログラミング的思考の育成にあり、新しく教科を 設けるのではなく、プログラミングを活かして論理 的な思考力を養うことであるとし、プログラミング 的思考を、自分の考えを実現する手順を論理的に考 える力と定義した２）。さらに、プログラムスキルと 区別するため、算数の筆算を例に、正しい答えを探 る思考過程に位置づくものであり、単なるスキルで はないことなど、様々な情報が流れた３）。安倍総理 大臣が打ち出した方針宣言は、平成 29 年 3 月に文部 科学省から公示された新学習指導要領にも記されて いる４）。
現在、小学校においては、課外活動としてモニター 画面上のキャラクターを動かすプログラミングを体 験するが、プログラミング教育は行っていない。中 学校では、「技術・家庭」でプログラミングを学ぶ
５）。高等学校では、「社会と情報」及び「情報の科 学」の内から１科目履修し、ネットワークやプログ ラミングの基礎を学ぶ６）。小学校ではプログラミン グを学ばないが、中学校・高等学校では学ぶため、
小学校の必修化は不要と考えがちである。しかし、
今回必修化されるプログラミング教育は、プログラ マー養成ではなく、論理的にものごとを考える力を 育むものである。
理科学習においては、順序立てて考え、スモール
ステップで課題を解決していく力（論理的思考力）
や、観察・実験活動に自らの考えを確かめる手段と してコンピュータを取り入れる力（知識活用力）の 形成を目的としたプログラミング教育は必要である。
例えば、授業場面では、児童・生徒に自ら実験計画 を立案させ、自ら準備して、実験して欲しいと願う が、時間的制約のため、計画・準備段階は結局教員 が指示する予定調和の学習になることが多い。この ため、順序立てて考え、スモールステップで課題を 解決する力や知識を活用する力の育成は不十分とい える。プログラムを論理的な文章と捉えるなら、プ ログラムを作成（論理的文章を書く）したり、プロ グラムを修正（論理的文章を読解する）する過程は、
理科の観察・実験場面における計画・準備段階に相 当し、児童・生徒に経験させたい学習内容である。
論理的思考力に関する研究としては、指導の個別 化を狙った長縄飛びの運動の基本技術と発展技の指 導７）、算数の学習に困難を示す児童への個別指導８）
などが存在する。また、学びを進化させることを狙っ た日常現象を数学化するための単元デザインに関す る研究９）、スモールステップによる補強とノートの 活用に関する研究10）などが存在する。いずれも、も のごとを順序立てて考え、論理的に課題を解決して いく過程を通して思考力の育成を狙うものであり、
スキナーらが提唱したプログラミング学習11）の流れ をくむものである。
観察・実験にコンピュータを用いる研究としては、
温度計の製作12）、気圧計の製作13）、マウス端子を用 いた簡単な化学計測14）、温度センサーを使った温度
安価なコンピュータを用いた小学校教員用理科研修教材の開発
−公立小学校教員を対象とした研修会のアンケート調査の分析から−
１ 小池守 １ 杉本望 １ 外川竜成 １ 小畑直輝
１ 平野英史 ２ 佐藤仁紀 ３ 内田恭敬
１帝京科学大学教育人間科学部 ２帝京科学大学総務課 ３帝京科学大学生命環境学部
Development of New Training Materials for Science-related Teacher-training Workshops for Elementary School Teachers using an Inexpensive Computer： Analysis of Questionnaire
Survey of Workshop for Public Elementary School Teachers
１
Mamoru KOIKE
１Nozomu SUGIMOTO
１Tatsunari TOGAWA
１Naoki OBATA
１
Eiji HIRANO
２Hiroki SATO
３Yasutaka UCHIDA
キーワード：教材、小学校教員、安価なパソコン、プログラミング教育
計測15）、凝固点・凝固点降下の測定16）、自作比色計 を用いたコンピュータ計測17）などが存在する。温度 計に絞ると、上記の他に、混合後の気体圧力の測定
18）、デジタル温度計の開発19）、空気温度計の試作20）
などがあるが、これらはコンピュータを利用しない。
コンピュータを用いた計測は、装置が高価なため、
教育現場に取り入れることは容易ではない。
文部科学省がプログラミング教育の必修化を推進 する背景には、Web エンジニアをはじめとする IT 人材の不足がある21）。しかし、小学校教育での必修 化に当たっては、利用機材や指導内容以外にも問題 は存在する。例えば、①小学校には外国語教育の導 入もあり、カリキュラムが満杯状態であり、子ども の吸収できる能力を超えていること、②学級担任が 全教科を担当する小学校においては、専門知識を持 つ教員が少なく、導入に消極的であること３）など、
プログラム教育の必修化に向けた課題は山積してい る。
Ⅱ．研究の目的
本研究は、現職の小学校教員のためのプログラム 教育研修教材の開発とその課題がどのように受け入 れられるのかを探ることを通して、プログラミング 教育必修化に向けた現実的課題について検討するも のである。
Ⅲ．実験装置及び材料
デジタル温度計（ANRITSU：HFT-51）、温度測 定用センサ（ANRITSU：513E）、恒温槽（AS ONE：
EW-100R）、IchigoJam（秋月電子：K-09420、1620 円）、iPhone 充電器（BlueSea：bsacwh2、218 円）、
USB 充電マイクロケーブル（ノーブランド：102 円）、 ビデオケーブル 1m（サンワサプライ：4110-1AO、
118 円）、キーボード（サンワサプライ：SKB-L1、
584 円）、4.3 インチ液晶モニター（ノーブランド：
AZ-43-OTM、1560 円 ）、AC ア ダ プ タ（Bonlux：
DC12V 1A、580 円）、カーボン抵抗（秋月電子：
1/4W、30 ｋΩ、1 円）、サーミスタ（SEMITEC：
103JT-050、60 円）、３芯ケーブル（富士電線工業：
VCTF 0.3sq × 3 芯、1 ｍ、77 円）、棒状標準温度計
（安藤計器製工所：1-06-1W、1-06-2W）
Ⅳ．教材の開発
調査対象は、現職の小学校教員であることから、
授業でも活用可能な内容にすることを心がける。
１．ゲーム課題
（１）ねらい
文献22）に掲載されているシューティングゲームプ ログラムに、筆者らが考案したゲーム機能を追加す る課題を通して、プログラム（論理的文章）を正し く解読し修正する力、すなわち、順序立てて考え、
スモールステップで課題を解決する論理的思考力の 有無について検証する。
（２）作成したシューティングゲーム ａ．ゲーム名 「一匹インベーダー」
ｂ．プログラム （省略）
ｃ．課題と補足説明
課題１：「弾を撃ったときや相手に弾が当たったとき に、音が出るようにするためには、BEEP 命令をど の行に入れたらよいでしょう？」
補足説明：音を出す BEEP 命令を使います。BEEP の後に音の高さを表す数字（1〜255）と時間を表す 数字（60 で 1 秒）を入れます。
例：BEEP10、30 を、130 行目に入れましょう。
課題２：「相手が攻撃してくるようにするためには、
次の追加プログラムをどこに入れたらよいでしょ う？」
補足説明：敵が弾を撃つようにするには、弾を撃ち 出して消す命令文（３行）と敵の弾が自機に命中し たか否かの判断文（１行）を、どこに置いたらよい でしょう。
２．温度計課題
（１）ねらい
温度センサを用いて温度を測定する課題を通して、
中学校理科の学習内容と知識を使って課題を解決す る知識活用力の有無について検証する。
（２）サーミスタ温度計の製作
実験は、全て室温 20℃で５回行い、再現性を確認 し、平均値を求めた。
ａ．サーミスタ温度計回路
サーミスタ温度計には、温度により抵抗値が変化 するサーミスタを温度センサに用いた。抵抗とサー ミスタを直列に接続し、サーミスタの抵抗値変化を 電圧変化として取り出すことで温度を測定する23）。 サーミスタ温度計の電源は、IchigoJam（以下、イチ ゴジャム）本体から供給した（3.3 Ｖ）。使用が想定 される最低温度（0℃）の抵抗値が 27.7 ｋΩである ことから、サーミスタにかかる電圧値を 1.6 Ｖ以下 にするため、抵抗値を 30 ｋΩにした。サーミスタに かかる電圧は汎用入力ポート IN2（４番）で測定し た（図１）。
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図１ サーミスタ温度計の配線図
ｂ．測定精度
表１は、恒温槽に水を 1.5L 入れ、85℃まで温度を 上げた後、デジタル温度計のセンサとサーミスタ温 度計のサーミスタをそれぞれ水に浸し、放置し、温 度低下（80℃〜20℃）に伴う実測値（DATA 値）の 平均と標準偏差をまとめたものである。また、サー ミスタのデータシートに記載されている温度特性か ら導き出した理論値（DATA 値）も記した。
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図２サーミスタ温度計の理論値と実測値の関係 次に、同様の実験を行い、標準温度計とサーミス タ温度計の測定値を比較したところ、アルコール温 度計と同程度の測定精度（±２℃以下）であった。
ｃ．温度計測プログラム
サーミスタ温度計からの入力値にふらつきが見ら れたため、20 回測定した平均値を温度として表示し た。
３．開発した教材の特長
イチゴジャムは、基本設計が公開されているため、
プログラム開発やセンサを用いた計測などが容易に 行える。なお、本研究で開発した教材は、以下の特 長を備えている。
（１）ゲーム性の高い課題が制作でき、学習者の学習 意欲を高めることができる。
（２）中学校理科の知識を用いて、温度計が製作で き、棒温度計と同程度の測定精度で測定できる。
Ⅴ．教員研修会を通しての検証 １．調査対象及び調査日
公立小学校教員 40 名（男 16 名、女 24 名）を対象 に、平成 28 年９月上旬に開催した理科研修会（２時 間 30 分）において、研修と調査を実施した。
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表１ サーミスタ温度計の理論値と実測値
※実測値：平均値（標準偏差）
図２は、サーミスタの理論値とサーミスタ温度計 による実測値の関係を示したものである。測定値は、
20℃から 80℃の範囲において、理論値とほぼ一致し 標準偏差は全てマーク以下であり、温度と DATA 値 には対数関係が見られた。
イチゴジャムは対数関数が使えず、また範囲−
32768〜32767 の整数しか使用できないため、0℃〜
30℃（１式）、30℃〜50℃（２式）、50℃〜70℃（３ 式）、70℃〜90℃（４式）にグラフを４分割して、温
度と DATA 値に直線関係を導き出し、DATA 値
（ｄ）から温度（T）を求めることにした。
T ＝− 0.1102 ×ｄ＋ 53.312 R2=0.9938 （1）
T ＝− 0.2038 ×ｄ＋ 74.776 R2=0.9932 （2）
T ＝− 0.3700 ×ｄ＋ 95.538 R2=0.9922 （3）
T ＝− 0.6744 ×ｄ＋ 117.19 R2=0.9926 （4）
質 問 事 項 問４ ゲーム課題は解決できましたか？
（４択，自由記述）
問５ プログラムを読み解くことはできましたか？
（４択，自由記述）
問６ 温度計課題は解決できましたか？
（４択，自由記述）
問７ サーミスタのつなぎ方は分かりましたか？
（４択，自由記述）
問８ イチゴジャムは理科授業で使えると思います か？（４択，自由記述）
表４ 調査２の追加質問事項 質 問 事 項 問１ 理科の学習指導は得意ですか？
（４択，自由記述）
問２ 理科授業でコンピュータを使いたいか？
（４択，自由記述）
問３ 理科授業で大切にしたいことは何ですか？
以下の①〜⑦の中から１つを選び、その理由 も書いてください。（解答選択、自由記述）
①原理を探り、理解すること。
②知識を活用すること。
③触れること、動かすこと、やること。
④分かること、伝えること、分かり合う。
⑤友達と相談し合い、一緒に行うこと。
⑥一人でも分かるまで考えること。
⑦その他【 】 表３ 調査１の質問事項
研修内容 具体的な動き
１ イチゴジャム の概要理解
①イチゴジャムをモニターとキーボードとに接続し，電源を入れ，動作確認する．
○イチゴジャムを組み立て，電源を入れ，動作を確認している．
２ ゲーム課題 ②課題プログラムを入力する．
○キーボードを使い課題プログラムを打ち込む．
③課題１
○プログラムを読み解く．
④課題２
○命令文や判断文が，スモールステップで積み重なるプログラム構造を理解する．
３ 温度計課題 ⑤課題３
○サーミスタの温度特性を理解する．
○半田付けをする．
○プログラム構造を理解する．
○ 300ml ビーカーに約 20℃と約 40℃の水 200ml と棒温度計を入れ，サーミスタ温 度計の測定値と棒温度計の表示を比べる．
４ まとめ ⑥課題の中から，学校に戻って取り入れたいことを語り合う．
○自己の課題を把握する．
表２ 研修会の内容
２．研修会の概要
プログラミング教育の必修化に向けて、新しい理 科教材を体験する研修会を公立小学校教員（以下、
受講者）を対象に開催した。研修会では、受講者が 計 15 台のイチゴジャムを用い、２〜３名が一組のグ ループとなり、課題に取り組んだ。実施した内容は 以下の通りである（表２）。
３．調査及び分析方法
（１）質問紙調査の目的と方法
調査は、研修会前後に、受講者の持つ認識を探る ために実施した。
ａ．調査１（研修会前）
調査１は、受講者に対して、理科の学習指導に関 わる認識、理科学習でのコンピュータ利用に関わる 認識、望ましい理科の学習形態に関わる認識等を探 るため、研修会直前の 10 分間を使って行い、表３の 問１〜３を質問した。全てに理由を自由記述する欄 を設けた。
ｂ．調査２（研修会後）
調査２は、受講者に対して、理科学習でのコン ピュータ利用に関わる認識、望ましい理科の学習形 態に関わる認識、課題解決力、論理的思考力、知識 活用力、イチゴジャムの教材としての有用性等を探 るため、研修会直後の 10 分間を使って行い、表３の 問２〜３、表４の問４〜８を質問した。全てに理由 を自由記述する欄を設けた。
（２）結果の分析方法
理科指導は得意か否かで答えた理由の項目
分 類 記 述 例
はい Ａ 理系 ・理科が得意だったから。
・理科の免許を持っている。
・理系だから。専門だから。
Ｂ 成功経験 ・理科授業を沢山してきた。 ・理科の授業を教えている。
いいえ Ｃ 失敗経験 ・実験がうまくいかない。 ・計画通りにならなかった。
Ｄ 予想と違う ・予想と結果が違うから。 ・やる度に結果が違うから。
Ｅ 時間超過 ・45 分で終わらない。 ・授業時間内に収まらない。
Ｆ 不安 ・爆発するか不安だから。 ・危険な薬品があって怖い。
表５ 調査１の問１の回答欄に見られた自由記述
ｃ．望ましい理科授業に関することの認識
表７は、調査１、２の問３の回答欄に記された自 由記述を評価し、受講者が理科授業で大切にしたい と考える言葉を抜き出し、原理を理解すること（以 下、原理）、分かることや考えること（以下、理解・
思考）、黙々と考えること（以下、こだわり）、知識 を活用すること（以下、活用）、触れたり感じたりす ること（以下、体験）、友達と一緒に取り組むこと
（以下、グループ）の６項目に分類したものである。
なお、理由の傾向を探るため、「①原理、②理解・思 考、③こだわり」など、授業内容に関すると考えら れることを内容的、「④活用、⑤体験、⑥グループ」
など、授業形態に関すると考えられることを形式的 というグループにまとめた。望ましい理科授業に関 わることの認識については、選択項目の種類と数か ら検討した。
ｄ．論理的思考力と知識活用力に関わる認識 表８は、調査２の問５の回答欄に記された自由記 述を評価し、受講者が書いたプログラムの読解力に 関する言葉を抜き出し、言葉の意味が分かった（以 下、意味）、全体の流れからわかった（以下、全体の 流れ）、前後関係から推理した（以下、前後関係）、
分からなかった（以下、分からない）、他人の答えを 見た（以下、答えを見た）の５項目に分類したもの である。論理的思考力に関わる認識については、選 択項目の種類と数から検討した。
表９は、調査２の問７の回答欄に記された自由記 述を評価し、受講者が書いたサーミスタの接続方法 に関する言葉を抜き出し、中学校レベルの知識があ ればできる（以下、知識）、知識と現実が繋がった感 じがする（以下、活用）、温度によって変わる抵抗と 考えると分かる（以下、抵抗値）、正体不明なもの
（以下、正体不明）、中身が見えない（以下、見えな い）の５項目に分類したものである。知識活用力に 質問紙調査の結果は、筆者の内３名が別々に評価
し合意のもとにまとめた。４段階の評定尺度による 回答は同じ尺度にまとめた、度数集計表を作成した。
理由の自由記述については、類似する言葉を抽出し、
カテゴリに分けた分割表を作成した。調査結果は、
マクネマー検定又はフッシャーの直接確率計算（正 確二項検定）、エントロピー値で判定した。
ａ．理科の学習指導に関わる認識
表５は、問１の回答欄に記された自由記述を評価 し、受講者が理科の学習に対して抱く認識を示す言 葉を抜き出し、理系だから（以下、理系）、経験があ るから（以下、成功経験）、実験がうまくいかなかっ たから（以下、失敗経験）、結果が予想通りにならな いから（以下、予想と違う）、時間内に終わらないか ら（以下、時間超過）、危険で怖いから（以下、不 安）の６項目に分類したものである。受講者の理科 の学習指導に関わる認識については、選択項目の種 類と数から検討した。
ｂ．理科学習でのコンピュータ利用に関わる認識 表６は、調査１，２の問２の回答欄に記された自由 記述を評価し、受講者が理科授業にコンピュータを 導入したいと考える理由を示す言葉を抜きだし、調 べ学習に使えるから（以下、調べ学習）、使ってみた いと思っていたから（以下、興味関心）、論理的に考 える力がつくから（以下、論理的思考）、これからの 社会では必要であるから（以下、社会的要請）、使え ないし教えられないから（以下、知識不足）、まず教 科書の内容を理解させたいから（以下、不要）使え るだけの台数がないから（以下、数に制限）、授業に 取り入れる余裕がないから（以下、余裕がない）、値 段が高くて買えないから（以下、高価）の９項目に 分類したものである。理科学習でのコンピュータ利 用に関わる認識については、選択項目の種類と数か ら検討した。
表６ 調査１，２の問２の回答欄に見られた自由記述
理科授業にコンピュータを使いたいか否かで答えた理由の項目
分 類 記 述 例
使いたい ａ 調べ学習 ・調べ学習に使える。 ・映像が綺麗，情報が豊富。
ｂ 興味関心 ・これなら使ってみたい。・ ・やってみたいと思った。
ｃ 論理的思考 ・可視化できる。 ・論理的思考力が付く。
ｄ 社会的要請 ・社会で求められている。 ・生きていく力になる。
使えない ｅ 知識不足 ・教えられない。 ・使い方が分からない。
ｆ 不要 ・まず教科書の理解が大切 ・まだその時代ではない。
ｇ 数に制限 ・パソコン持ち込めない。 ・グループ分の数がない。
ｈ 余裕がない ・取り入れる余裕がない。 ・時間がない。
ｉ 高価 ・高価で買えない。
表７ 調査１，２の問３の回答欄に見られた自由記述 理科授業で大切にしたいことで答えた理由の項目
内容的 ①原理 ・原理を理解する。 ・理由を分かることが大切
②理解・思考 ・分かる ・伝えること。 ・考えること。
③こだわり ・のめり込む。・こだわる。 ・一人で黙々と考える。
形式的 ④活用 ・使える ・できること。 ・知識を活用すること。
⑤体験 ・触ったり，感じること。 ・怖がらないで積極的に。
⑥グループ ・友達と一緒に行うこと。
・考えを伝え合うこと。
・話し合いをすること。
プログラムを読み解くことはできたかで答えた理由の項目 できた ①意味 ・言葉が解読できた。 ・言葉の意味が分かった。
②全体の流れ ・全体の流れで分かった。 ・全体を見てわかる。
③前後関係 ・プログラムは直線的なので前後関係で分かる。
・前後の文を見て、どこに入れるか見当が付いた。
できない ④分からない ・全く分からなかった。
・全然分からない。
⑤答えを見た ・隣の人のを見た。
・同じ学校先生のを見た。
表８ 調査２の問５の回答欄に見られた自由記述
サーミスタのつなぎ方は分かりましたかで答えた理由の項目 わかる ①知識 ・電気の学習を思い出した。 ・中学校の理科で習った。
②活用 ・知識と現実が繋がる。 ・考えていたことができることに感激です。
③抵抗値 ・温度によって抵抗値が変化する抵抗と考えた。
・抵抗と同じに扱えばよい。
わからない
④正体不明 ・よく分からない。
・正体不明なもの。
⑤見えない ・中身が見えない。
・中がどうなっているのか分からない。
表９ 調査２の問７の回答欄に見られた自由記述
得 意 苦 手
得意 少しは得意 余り得意でない 得意でない
7 14 16 3
※ n=40，単位：（人）
表 10 理科の学習指導は得意か否か
表 11 理科指導が得意か否かで答えた理由 分類 指導は得意と
答えた受講者
指導は苦手と 答えた受講者
はい A 理系 8 0
B 成功経験 11 1
いいえ C 失敗経験 0 8
D 予想と違う 3 6
E 時間超過 5 9
F 不安 1 5
合計 28 29
※ n=40，単位：（人），未回答者あり，複数回答 関わる認識については、選択項目の種類と数から検 討した。
４．結果
（１）受講者の教職経験
受講者の平均教職経験年数は 5.8 年であり、教職 経験年数の最小値は１年未満、最大値 18 年、参加し た半数以上が教職経験年数５年未満の教員であった。
（２）理科の学習指導に関わる認識
表 10 は、調査１問１で「理科の学習指導は得意で すか？」について、４段階の評定尺度でまとめたも のである。表の数値は回答者数を表している。受講 者の自己評価傾向を調べるため、１要因（受講者）
×２要因（得意、苦手）について、正確二項検定（両 側検定）を行った。その結果、指導は得意（以下､
得意）と指導は苦手（以下 , 苦手）の間に有意な差 は見られなかった。
表 11 は、調査１問１の自由記述を表５に基づき、
「A 理系」、「B 成功経験」、「C 失敗経験」、「D 予想と 違う」、「E 時間超過」、「F 不安」の６項目に分けた 分割表である。表の数値は回答者数を表している。
得意と答えた受講者の中にも、「いいえ」に属する自 由記述が見られ、不得意と答えた受講者の中にも、
「はい」に属する自由記述が見られた。理科の学習指 導を得意と考える受講者と不得意と考える受講者に ついて、その根拠となる要因を探るため１要因（各 分類）×２要因（指導は得意と答えた受講者、指導
は苦手と答えた受講者）について、正確二項検定（両 側検定）を行った。その結果、「理系」、「成功経験」、
「失敗経験」の３項目においてのみ、有意な差が見ら れた（p < .01）。
（３）理科学習へのコンピュータ利用に関する認識 表 12 は、調査１、２の問２で「理科授業にコン ピュータを使いたいですか？」について、４段階の 評定尺度でまとめたものである。表の数値は回答者 数を表している。研修会前後におけるコンピュータ 利用に関する興味関心の傾向を調べるため、マクネ マー検定を行った。その結果、研修会前後で「使い たい」と「使いたくない」の比率に１％水準で有意 な差が見られ（p =0.001）、研修会前と比較して、研 修会後に「使いたい」と答えた回答者の比率が高く、
「使いたくない」の比率が低くなった。また、エント ロピー値が研修会後は研修会前より小さくなったこ とから、研修会を通して、受講者の理科学習へのコ ンピュータ利用に関する興味関心は高まったものと 推察される。
表 12 理科授業にコンピュータを利用したいか否か
評定尺度
使いたい 使いたくない 使いたい 少しは使 H
いたい
余り使い
たくない 使いたい 前 5 10 17 8 1.86
15 25
後 12 24 4 0 1.30
36 4
※ n=40，単位：（人），H：エントロピー（値）
表 13 は、調査１、２の問２の自由記述を表６に基 づき、「a 調べ学習」、「b 興味関心」、「c 論理的思考」、
「d 社会的要請」、「e 知識不足」、「f 不要」、「g 数に制 限」、「h 余裕がない」、「i 高価」の９項目に分けた分 割表である。表の数値は回答者数を表している。使 いたいと答えた受講者の中にも、使いたくないに分 類される自由記述が存在し、不安を感じていること が伺えた。研修会前後におけるコンピュータを利用 したいと考える理由を探るため、１要因（各分類）×
２要因（研修前、研修後）について、正確二項検定
（両側検定）を行った。その結果、「興味関心」、「論 理的思考」の２分類においてのみ有意な差が見られ
（p < .01）、他の分類に有意な差は見られなかった。
（４）望ましい理科授業に関することの認識
表 14 は、調査１、２の問３の「理科授業で最も大 切にしたいことは何ですか？」の回答の選択肢をま とめたものである。表の数値は回答者の選択数を表
表 13 コンピュータを利用したいか否かで答えた理由 分 類 研修前 研修後
使いたい
ａ 調べ学習 7 3 ｂ 興味関心 0 9 ｃ 論理的思考 0 10 ｄ 社会的要請 5 3
使いたくない
ｅ 知識不足 6 6
ｆ 不要 2 0
ｇ 数に制限 5 0 ｈ 余裕がない 7 7
ｉ 高価 2 0
合 計 34 38
※ n=40，単位：（人），未回答者あり，複数回答 表 14 理科授業で大切にしたいこと
分 類 研修前 研修後 内容的 ①原理 10
18 15
27
②理解・思考 8 10
③一人でも 0 2
形式的 ④活用 11 22
9
13
⑤体験 7 4
⑥グループ 4 0
⑦その他 0 0 0 0
合 計 40 40
※ n=40，単位：（人）
評定尺度
解決できた 解決できなかった できた 少しは
できた
余りできな かった
できな かった
ゲーム課題 12 21 7 0
温度計課題 7 23 10 0
※ n=40、単位：（人）
表 15 課題が解決できたか否か
表 16 プログラムを読み解くことができたか否か 評定尺度
できた できない
できた 少しはでき た
余りできな かった
できなかっ た ゲーム課題 10 18 11 1
※ n=40、単位：（人）
表 17 プログラムを読み解くことができたか否かで答えた理由 問５の回答（４択の結果）
評定尺度
できた できない
できた 少しはでき た
余りできな かった
できなかっ た
①意味 6 5 0 0
②全体の流れ 3 6 0 0
③前後関係 1 7 0 0
④分からない 0 0 2 0
⑤答えを見た 0 0 9 1
合 計 28 12
※ n=40，単位：（人），未回答者あり している。研修会の前後における受講者の抱く理科
授業で大切にしたいことの傾向を調べるため、マク ネマー検定を行った。その結果、研修会前後で「内 容的」と「形式的」の比率に１％水準で有意な差が 見られ（p = 0.0077）、研修会前と比較して、研修会 後に「内容的」を選択した回答者の比率が高く、「形 式的」の比率が低くなった。
（５）受講者の理解度と思考力・活用力に関わる認識 表 15 は、調査２問４、６の「ゲーム課題は解決で きましたか？」と「温度計課題は解決できました か？」の回答について、４段階の評定尺度でまとめ たものである。表の数値は回答者数を表している。
その結果、ゲーム課題では 33 名（82.5％）、温度計 課題では 30 名（75.0％）の受講者が課題は解決でき たと答えている。
表 16 は、調査２問５の「プログラムを読み解くこ とができましたか？」の回答について、４段階の評 定尺度でまとめたものである。表の数値は回答者数
を表している。その結果、プログラムを読み解けた と答えた受講者は 28 名（70.0％）で、問４の質問で
「課題が解決できた」と答えた受講者数 33 名（82.5％）
よりも少なかった。
表 17 は、調査２問５の自由記述を表８に基づき、
「①意味」、「②全体の流れ」、「③前後関係」、「④分か らない」、「⑤答えを見た」の５項目に分けた分割表 である。表の数値は回答者数を表している。できた 理由として、「①意味」、「②全体の流れ」、「③前後関 係」を挙げ、できなかった理由として、「④分からな い」、「⑤答えを見た」と挙げた受講者が多かった。
表 18 は、調査２問７の「サーミスタのつなぎ方は 分かりましたか？」の回答について、４段階の評定 尺度でまとめたものである。表の数値は回答者数を 表している。その結果、サーミスタのつなぎ方が分 かったと答えた受講者は 26 名（65.0％）であり、問 ６の質問で「課題が解決できた」と答えた受講者数 30 名（75.0％）よりも少なかった。
表 18 サーミスタのつなぎ方が分かったか否か 評定尺度
わかった 分からない わかった 少しは分
かった
余りわか らない
わからな い 温度計課題 6 20 13 1
※ n=40、単位：（人）
問７の回答（４択の結果）
評定尺度
わかった 分からない わかった 少しは分
かった
余り分か らない
分からな い
①知識 0 9 0 0
②活用 5 9 0 0
③抵抗値 1 2 0 0
④正体不明 0 0 5 0
⑤見えない 0 0 8 1
合 計 26 14
表 19 サーミスタのつなぎ方は分かりましたかで答えた理由 表 19 は、調査２問７の自由記述を表９に基づき、
「①知識」、「②活用」、「③抵抗値」、「④正体不明」、
「⑤見えない」の５項目に分けた分割表である。表の 数値は回答者数を表している。分かった理由として、
「①知識」、「②活用」を挙げ、分からなかった理由と して、「④正体不明」、「⑤見えない」を挙げた受講者 が多かった。
表 20 イチゴジャムは教材として使えるか否か 使える 少しは使える 余り使えない 使えない
12 18 10 0
※ n=40，単位：（人）
（６）教材の有用性
表 20 は、調査２問８において、「イチゴジャムは 理科授業で使えると思いますか？」の回答について、
４段階の評定尺度でまとめたものである。イチゴ ジャムが教材として活用できるかを探るため、１要 因（受講者）×２要因（利用できる、利用できない）
について、正確二項検定（両側検定）を行った。そ の結果、使えると答えた受講者は使えないと答えた 受講者よりも多く、有意な差が見られた（p<.01）。
を及ぼしているものと推察される。
（２）Ⅴ . ４（３）項の調査の結果から、受講者のコ ンピュータに関する認識は、研修会を通して、社会 的な要請に基づき調べ学習などで活用するというも のから、児童の興味関心を高めるだけでなく、論理 的思考に有用であるへと変容したと推察できる。し かし反面、知識不足や余裕がないと不安を訴える受 講者も依然存在し、解決すべき課題は残されている。
（３）Ⅴ . ４（４）項の調査の結果から、望ましい理 科授業に関することの認識は、研修会を通して、ど ちらかというと「形式的」であったものから、「内容 的」なものへと変容したと推察できる。
（４）Ⅴ . ４（５）項の調査の結果から、ゲーム課題 に於いては、受講者の約 70％がプログラムを読み解 く論理的思考力を身に付け、プログラムの意味、プ ログラム全体の流れや前後関係から、問題解決して いたと推察される。また、温度計課題に於いては、
受講者の約 65％がサーミスタの接続法に関する知識 活用力を身につけており、これまでの学習で得た知 識やその知識を活用することにより、問題を解決し ていたと推察される。
調査結果の中に、課題は解決したと答えたが、プ ログラムは読み解けないと答えた受講者（5 名）や サーミスタのつなぎ方はわからないと答えた受講者
（4 名）が存在した。アンケートの自由記述には、グ ループ内での教え合いにより、一人では解決できな い課題が解決できたとの記述が見られたが、これら の受講者は一人で課題を解決していない。教え合い 活動を個人の問題解決能力の向上に繋げるための方 策については、更に検討する必要がある。また、子 どもたちの学習画面でも、学習形態や学習方法の工 夫により、一見理解したかのように見えても真の理 解に結びつかない事例を見かけることがある。プロ グラミング教育の導入にあたっては、実験や実習は グループで行うとの既成概念を取り払い、コンピュー タ教育の長所である学習の個別化を積極的に取り入 れることにより、わかる喜びが体験できる指導法の 改善が求められている。
（５）Ⅴ．４（６）項の調査の結果から、受講者の多 くは、イチゴジャムを授業でも活用したい教材と考 えているものと推察される。
（６）表 15 から、課題が解決できたと自信を持って 答えた教員は、ゲーム課題で 12 名（30％）、温度計 課題で 7 名（18％）と少数であり、本教材をこのま ま小学生に使用することはできない。小学校での使 用にあたっては、小学生の知識・理解力に合わせた ５．考察
（１）Ⅴ . ４（２）項の調査の結果から、受講者の理 科の学習指導力に関わる認識に偏りは見られなかっ た。しかし、理科の学習指導が得意と答えた受講者 は、学生時代に理系を専攻したや理科の指導経験を 有するなど、過去の経験の有無が、自己評価に影響
課題を作成する必要がある。
（７）本調査は、小学校教員を対象とした研修会での 実践を基にしたことから、準備・説明と実践の時間 を合わせて約２時間 30 分程度のしか時間が取ること ができず、一つひとつの課題を解決する時間が十分 に確保できなかった。小学校での使用にあたっては、
事前にイチゴジャムの使い方を丁寧に指導した後、
各課題に対して最低でも 20 分間程度、試行錯誤でき る時間を確保し、十分にコンピュータに触れさせる 必要がある。
（８）研修会に参加した小学校教員は、経験年数は浅 いが学習意欲は高い。しかし、教員間にプログラミ ングや電子工作の経験に差があるため、同一進度で 学習を進めることは困難であった。小学生の場合も 同様であり、経験値に差があることを考慮した教材 の開発と指導が求められる。
Ⅵ．まとめ
本研究は、小学校でのプログラム教育の導入に先 立ち、安価な上、操作が簡単で工夫しやすいコン ピュータ（イチゴジャム）を用いた小学校教員用研 修教材を開発し、その教材の可能性について、小学 校教員を対象とする研修会で検討したものである。
その結果、以下の４点が明らかとなった。
（１）受講者のコンピュータに関する認識は、研修会 を通して、社会的な要請に基づき調べ学習などで 活用するというものから、児童の興味関心を高め るだけでなく、論理的思考に有用であるへと変容 した。
（２）受講者の望ましい理科授業に関することの認識 は、研修を通して、どちらかというと「形式的」
であったものから、「内容的」なものへと変容し た。
（３）受講者の多くは、イチゴジャムを授業でも活用 したい教材と考えていた。
（４）小学校での使用にあたっては、小学生の理解度 に合わせた課題を作成する必要がある。
以上のことから、本研究で開発した小学校教員用 の教材は来るべきプログラム教育の導入へ対処する 教師教育に活用できることが示唆された。
今後は、受講者のレベルに応じた課題の開発を行 うと共に、小学校理科における教材化について検討 していく予定である。
謝辞
本研究に快くご協力頂いた足立区立小学校教員の
皆様に心から感謝いたします。なお、本研究は、平 成 27･28 年度帝京科学大学教育推進特別研究費の一 部を用いて行ったものである。ここに記して謝意を 表す。
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