情報の科学的な理解に関する授業実践の紹介
- 3. はじめに
- 4. 簡単な自己紹介（情報科関連） 春日井 優（かすがい ゆう） 2000 現職教員等講習会で情報科の免許取得 埼玉県立越生高等学校 2003～2006 情報Ａ・マルチメディア表現を担当 埼玉県立朝霞高等学校 2008 情報Ａを担当 2009～2011 情報Ｃ・アルゴリズム・情報と表現を担当 2013 社会と情報・アルゴリズム・情報と表現を担当 埼玉県立川越南高等学校 2014 情報Ｂを担当 2015～ 情報の科学を担当予定
- 6. これまでの主な取り組み① • 埼玉県立越生高等学校 情報Ａ … グループ学習による 学習用Webコンテンツの作成 小学校高学年用の教材作成 小学校との連携……は、 やってはみたけれど 課題が多かったorz
- 7. これまでの主な取り組み② • 埼玉県立朝霞高等学校 情報C … 情報収集による知識獲得 相互評価によるWebページの評価 コンセプトを言語化する活動 社会と情報… e-ポートフォリオによる 学習履歴の蓄積・振り返り e-ポートフォリオを活用した 言語活動
- 8. これまでの取り組みを振り返ると… • 他教科でもできるもの • 学習用Webコンテンツの作成 • 情報収集 • 相互評価 • e-ポートフォリオ • 言語活動 • 情報科だけなく、他の教科でも実践可能!?
- 10. すべての教科で情報教育① • 学習指導要領を読むと • [国語] 音声言語や画像による教材、コンピュータや情報通信 ネットワークなども適切に活用し… • [地歴] 情報を主体的に活用する学習活動を重視するとともに… 資料の収集、処理や発表などに当たっては、コンピュー タや情報通信ネットワークなどを積極的に活用するとともに… • [数学] 各科目の指導に当たっては、必要に応じて、コンピュー タや情報通信ネットワークなどを適切に活用し、… 自ら課題を見出し、解決するための構想を立て…
- 11. すべての教科で情報教育② • [理科] 各科目の指導に当たっては、観察、実験の過程での情 報収集・検索、計測・制御、結果の集計・処理などに おいてコンピュータや情報通信ネットワークなどを積 極的にかつ適切に活用すること。 • [保体] 各科目の指導に当たっては、その特質を踏まえ、必要 に応じて、コンピュータや情報通信ネットワークなど を適切に活用し… 情報では • [情報] 各科目の目標および内容等に即して、コンピュータや 情報通信ネットワークなどを活用した実習を積極的に 取り入れること。
- 12. 要するに… • 国語科における情報教育 • 地歴科における情報教育 • 数学科における情報教育 • 理科における情報教育 • 保健体育科における情報教育 … … … … … … 科における情報教育 • 情報科における情報教育 違いは 目標や内容に即して 実習を積極的に取り入れる
- 13. 情報科の目標 • 情報活用の実践力 → すべての教科で行う • 情報の科学的な理解 デジタル化による表現・手段の特性 プログラムによる自動化の評価・改善 ここが 人間の知覚・記憶・思考などの特性 情報科 • 情報社会に参画する態度 オリジナル 情報や情報技術の役割 情報モラル
- 15. 情報科の目標 • 情報活用の実践力 → すべての教科で行う • 情報の科学的な理解 デジタル化による表現・手段の特性 プログラムによる自動化の評価・改善 今日は 人間の知覚・記憶・思考などの特性 ここが • 情報社会に参画する態度 メイン 情報や情報技術の役割 情報モラル
- 16. 授業紹介① 論理回路
- 18. 材料 • ブレッドボード EIC-102BJ ７００円 • MicroUSB DIP化キット ２００円 • タクトスイッチ２個 ２０円 • IC ４種類 AND・OR・NOT・XOR 計約１５０円 • LED（赤・黄の２種類） 約８円 • 抵抗１ｋΩ ４個 約４円 • ジャンプワイヤ（電線）１０本 ３００円 • 携帯充電用コード １００円 合計 約１５００円 を ２２セット
- 20. 授業内容 • 論理回路とその演算 １時間 • 論理回路を使った実習 １時間 • AND回路・OR回路・NOT回路の確認 • 半加算回路の接続 • XOR回路を使った半加算回路の接続 １時間では少し短いかもしれません
- 21. 生徒の感想 • 光った時は、今まで習ってきた真理値表通りに なって感動した。 • 半加算回路などの難しい回路でも、AND回路やOR 回路、NOT回路などを単純に組み合わせれば作る ことができることがわかった • 考えれば考えるほど頭がごちゃごちゃになって難 しかったです。でも、ちゃんとできたとき嬉し かったし達成感がありました。 • ブレッドボードを初めて使っておもしろいし、楽 だしすごいと思いました。
- 22. 授業紹介② プログラミング
- 23. 授業環境 • 前任校 • PCリプレース前 Visual Studio Express で C# • PCリプレース後 Eclipse で Java • 現任校 • メモ帳＋Internet Explore で JavaScript • 授業のしやすさではビジュアルプログラミング • Scratch，Squeak Etoys，Viscuitなど • 高校生にはテキストベースの言語で書かせたい
- 24. プログラミングの苦労 • お約束 が多すぎる • プログラミングの方法、実行の方法を学ぶ必要 • 半角で書く • 括弧が正しく対応する必要 • 言語によっては文末に ； などの区切りが必要 • ＝ は代入で ＝＝ は等号 • ２数の比較しかできない • いっぺんにまとめて多くの処理ができない
- 25. 今年度の授業では • メモ帳＋Internet Explore • 操作に不慣れな生徒には厳しい • エディタがメモ帳 • エラーの発見が困難（全半角，変数名のスペルミス） → IE でもエラー行の指摘がされない ４０人の生徒が受講する共通教科の授業では
- 26. ４０人授業で行うには • Visual Studio ExpressやEclipseなどのIDE （統合開発環境）の利用が不可欠！ • 括弧の対応を補完、指摘してくれる • 文法エラーを即時に指摘してくれる プログラミングでは、自動化させる手順（アル ゴリズム）だけに集中できる
- 27. 授業内容（情報B） • 順次構造・選択構造・繰り返し構造 ２時間 • 簡単なアルゴリズム ２時間 • 平均を求める、最大を求める、月→季節に変換 • ユークリッドの互除法、エラトステネスのふるい • 整列と探索 ２時間 時間切れで整列と探索は行えなかった
- 28. 授業の様子
- 29. 生徒による違い t[0] t[1] t[2] t[0] t[1] t[2]-9999
- 30. 生徒の感想 • はじめはプログラムが動かなくて嫌になってい たけれど，友人や先生に教えてもらってプログ ラムが動いたときはとても嬉しかった。 • コンピュータはさまざまなことができて便利だ けれど，そのためのプログラムをつくることは 大変だと思った。 • もっとプログラミングを勉強して，コンピュー タでいろんなことができるようになりたいと 思った。
- 32. 参考（アルゴリズム 前任校） • ３年生の選択授業 • 受講者は１０名程度 • ３単位の授業（１月までの約６０時間程度） プログラムを書けることではなく 書いたプログラムが何をしているかを理解しな がら実行することを目標とした
- 33. 参考（アルゴリズムの内容） • 順次構造・選択構造・繰り返し構造 • データ構造 • 数値、文字、文字列、配列、列挙、 • オブジェクト、リスト、スタック、キュー、木構造 • アルゴリズム • ソート（選択法、交換法、挿入法、クイックソート） • Javaアプレットを使ったグラフィック スタックと関連付けて 逆ポーランド記法 木構造と関連付けて 数式の構文解析木 → この２項目を組み合わせて 簡易電卓
- 35. 授業で行ったこと • モデル化とシミュレーションについて ２時間 • Excel練習 １時間 • シミュレーションの方法 ８時間 • 値段設定により購入率が変化するときの最大利益 • 線形計画法 • 時間変化によるシミュレーション • 確率的なシミュレーション • 待ち行列 • シミュレーションを利用する問題解決 ５時間 • ３～４人グループで問題解決（風）に整理し、クラ ス全体で発表を行う
- 36. 課題 • シミュレーションを活用した問題解決を行う • 問題は仮想のものでよい、結論・解決案を示す • シミュレーションの例 １）プリント１３の文化祭の模擬店の… …………………………………… １６）コンビニエンスストアでレジが… １７）その他、シミュレーションにより数的な 検討を要するテーマであれば、各自で 設定してもよい。
- 43. 生徒の相互評価・自己評価から 【シミュレーションについて】 • カードコンプは難しそう。 • スマホのゲームについてだったので、面白かっ た。 • ２つのレジに１列で並ぶほうが早いことが分 かった。
- 44. 生徒の相互評価・自己評価から 【今回の授業を通して】 • テーマ設定とシミュレーション結果がはっきり していて分かりやすかったです。 • 他の班の発表を見て、さらに工夫したら良かっ たと思った。 • 将来役立ちそう。
- 47. 学習内容 • ジオタグ・GPS・EXIFといった写真ファイル のしくみ • 画像検索・ストリートビューなどの特性 • しくみと関連付けた情報モラル
- 49. 感想 • 調べ始めてしまえばこんなに多くの情報を知るこ とができるというのには驚きました • 写真１枚にもわりとたくさんの情報があってびっ くりしました • 詳細でGPSの緯度、経度から全部わかっちゃうか ら怖いと思いました • もっと詳しい人が調べないと分からないのかと 思っていたけど、自分でも分かるなんて、誰にも できることが分かって、ぞっとした
- 52. 論述問題の効果 • 情報のデジタル化について理解が必要である • 情報のデジタル化という「しくみ」の話が、実 社会における諸現象と結びついていることを考 えることができる • 情報モラルが道徳の問題だけではなく、情報技 術と密接に関係する問題であることを理解する ことができる
- 53. 生徒が論述した利点の例 • インターネットによる通信ができるため、本や音 楽などの購入が容易になる • 計算により顔認証などの技術が向上し、ロックを 解除できなくて、情報セキュリティが向上し、被 害を減らすことができる • 文字の大きさを変更するなどの処理がしやすいた め、タブレットのようなピンチイン・ピンチアウ トの操作で拡大・縮小ができたり、文章を読み上 げることができる（視力が弱い人にとって便利）
- 54. 生徒が論述した問題点の例 • 複製が簡単にできるので、著作権の問題が多く 起きるようになった • 複製やリツイートが簡単にできるため、真偽が わからない情報でもあっという間に世界中に広 まる可能性がある • 画像の加工が簡単にできるため、自分が行った ことがない場所での写真や、ありえないことの 偽造が簡単にできる
- 55. 生徒の感想 • デジタル化の特徴に関心が持て、利点や問題点も よく理解することができたと思います。 • 一見便利なことだらけと思ってしまうデジタル技 術も、得意でないことがたくさんあることを思い 知りました。 • 身近にデジタル化されたものがたくさんあること がわかりました。私たちはとても便利に使ってい て、たくさんの利点があります。でも、その利点 の裏には問題点がたくさんあることもわかりまし た。
- 56. まとめ
- 57. まとめ • 「情報の科学的な理解」に関する授業は、情報科 オリジナルの視点を与える • 「情報の科学的な理解」は座学だけでなく、実習 を伴った手触り感を感じる授業を行うことが可能 • 情報活用の実践力・情報社会に参画する態度の育 成にも不可欠 • ぜひとも「情報の科学」を開講してみましょう！