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2020年に小学生のプログラミング教育必修化というけれど高校生はどうなるのか?

教育

中学生に続いて、高校生についても学習指導要領を改めて見てみたいと思います。

これまでの平成20年高等学校学習指導要領によれば、現在の教科「情報」は「社会と情報」と「情報の科学」のどちらかを選択する選択必修科目となっています。プログラミングは主に「情報の科学」に含まれていますが、プログラミングを行わない生徒も多いようです。

新しい高等学校学習指導要領によれば、全員必修の「情報Ⅰ」と選択科目の「情報Ⅱ」に再編されどちらにもプログラミングが含まれるようになりました。高校生全員がプログラミングを問題解決に活用することを学ぶ授業を受けることになります。
なお、高校は2022年度以降に高等学校の第1学年に入学した生徒から年次進行により段階的に適用することとなっています。

情報Ⅰ(必修)の内容は
(1) 情報社会の問題解決
(2) コミュニケーションと情報デザイン
(3) コンピュータとプログラミング
(4) 情報通信ネットワークとデータの活用
からなります。

(3) コンピュータとプログラミングの中身を見てみましょう。

「コンピュータで情報が処理される仕組みに着目し,プログラミングやシミュレーションによって問題を発見・解決する活動を通して,次の事項を身に付けることができるよう指導する。
ア 次のような知識及び技能を身に付けること。
(ア) コンピュータや外部装置の仕組みや特徴,コンピュータでの情報の内部表現と計算に関する限界について理解すること。
(イ) アルゴリズムを表現する手段,プログラミングによってコンピュータや情報通信ネットワークを活用する方法について理解し技能を身に付けること。
(ウ) 社会や自然などにおける事象をモデル化する方法,シミュレーションを通してモデルを評価し改善する方法について理解すること。
イ 次のような思考力,判断力,表現力等を身に付けること。
(ア) コンピュータで扱われる情報の特徴とコンピュータの能力との関係について考察すること。
(イ) 目的に応じたアルゴリズムを考え適切な方法で表現し,プログラミングによりコンピュータや情報通信ネットワークを活用するとともに,その過程を評価し改善すること。
(ウ) 目的に応じたモデル化やシミュレーションを適切に行うとともに,その結果を踏まえて問題の適切な解決方法を考えること。

 

シミュレーションというキーワードが多く出てきているように思います。いったいどのようなシミュレーションを意味しているのでしょうか?
高等学校学習指導要領解説の情報編には、よりイメージしやすい具体的な表現がされています。

 

「例えば, 気象データや自治体が公開しているオープンデータなどを用いて数値の合計, 平均, 最大値, 最小値を計算する単純なアルゴリズムや, 探索整列などの典型的なアルゴリズムを考えたり表現したりする活動を取り上げ, アルゴリズムの表現方法, アルゴリズムを正確に表現することの重要性, アルゴリズムによる効率の違いなどを扱うことが考えられる。その際, アルゴリズムを基に平易にプログラムを記述できるプログラミング言語を使用するとともに, アルゴリズムやプログラムの記述方法の習得が目的にならないよう取扱いに配慮する。」

「また,プログラミングによってコピュータの能力を活用すること取り上げ, 対象に応じた適切なプログラミング言語の選択, アルゴリズムをプログラムとして表現すること, プログラムから呼び出して使うプログラム言語やオペレーティングシステム及びサーバなどが提供するライブラリやAPI(Application Programming Interface)などの機能, プログラムの修正, 関数を用いてプログラムをいくつかのまとりに分割してそれぞれの関係を明確にして構造化することなどを扱うことが考えられる。」

「更に問題解決のためのプログラミングを取り上げ, プログラミングでワードプロセッサや表計算ソフトウェアのようなアプリケーションが持つ検索や置換及び並べ替えなどの機能一部を実現したり, ツールやアプリケーションを開発したり, カメラやセンサ及びアクチュエータを利用したり, 画像認識や音声認識及び人工知能などの既存のライブラリを組み込んだりすることなどが考えられる。その際, 人に優しく使いやすいインタフェース, 手順を分かりやすく表現するアルゴリズム, 効率的で読みやすいプログラムなどのデザインについて触れる。」

「また, 数式を利用したモデル化とシミュレーションを取り上げ, 金利計算, 人口の増減, インフルエンザの流行, 数学や物理などの事象を扱うことなどが考えられる。」
「学校や地域の実態及び生徒の状況に応じて乱数を用いたシミュレーションなどを題材とするとともに, インフルエンザが爆発的に増える理由, 感染を抑えるための方法ついて考えるような題材を基にモデル化とシミュレーションを行う学習活動などが考えられる。また, 必要に応じて天体シミュレーション, 物理シミュレーションや流体シミュレーションなどの専用のシミュレーションソフトウェアの利用やプログラミングによるシミュレーションを行う学習活動も考えられる。」

 

各種のシミュレーションは当教室でも数多く扱っていますが、高校でいったいどのような授業が展開されることになるのか、興味深いですね。
当教室では例えば、オブジェクト指向セルオートマトンによる感染症の伝染シミュレーションや森林火災のシミュレーション、さらには空間的囚人のジレンマを扱っています。

アイキャッチ画像は感染症の伝染シミュレーションです。緑は未感染の人たち。バイキンの絵があるのは感染した人たち。一週間経って回復した人たちが青で、病み上がりは白にしています。感染確率を変えるなど、条件を変えると伝染の様子が変化するわけです。

 

なお、情報Ⅱ(選択)の内容は
(1) 情報社会の進展と情報技術
(2) コミュニケーションとコンテンツ
(3) 情報とデータサイエンス
(4) 情報システムとプログラミング
からなります。

ここでは、当教室でも扱っているデータサイエンスが一つの柱になっているようです。

参考文献
高等学校学習指導要領(平成30年告示)
高等学校学習指導要領解説(平成30年7月)情報編
高等学校学習指導要領(平成30年告示)比較対照表

教育
Ex-Gram エクスグラム 小中高生向けプログラミング教室