プログラミング教育情報

STEM教育について｜お子さんの学習に取り入れるメリットとは

STEM（ステム）教育って？お子さんのために、保護者様が学ぶべきことを知りたい！

今や世界に広がりを見せるSTEM教育。教科の枠組みにとらわれずに、社会的な課題の解消やエンジニアの育成を目的として、日本でも初等教育から取り入れられています。

これからの社会では、AIや科学技術がますます発展していくでしょう。そんな時代を生きる子どもたちが社会で活躍できる人材になるためにも、学校だけでなく家庭でもSTEM教育を取り入れたいと感じている保護者様もいるのではないでしょうか。

今回はSTEM教育のメリットと家庭で取り入れる方法について解説します。STEM教育の考え方を理解し、未来を生きる子どもたちの力を育んでいきましょう。

STEM教育とは？教育指針の目的

STEM教育を指針とした目的を解説します。

日本の文部科学省でも、STEM教育にA(Art)を加えたSTEAM教育を推進しています。日本がSTEM教育を指針とする目的は次の通りです。

• IT社会に適応した人材を生み出す
• グローバル社会に適応した人材を生み出す
• 自分で学び、理解する子どもを育てる

1つずつ解説していきます。

IT社会に適応した人材を生み出す

STEM教育はIT社会に適応した人材を生み出すことが目的の1つです。

経済産業省では、2030年には40〜80万人もの規模でIT人材が不足すると予想しています。これから先、IoTやAIなどの技術が発展することで、ITサービス需要の伸びが予測されているのです。しかし少子高齢化の影響もあり、これらの技術発展を支える人材確保が懸念されてます。

そこで文部科学省では、STEM教育のなかで「プログラミング学習」を取り入れ、IT化がすすむ社会に適応した人材を育成しようとしているのです。

グローバル社会に適応した人材を生み出す

STEM教育の目的の1つに、グローバル社会に適応した人材を生み出すことがあげられます。

現在多くの国がSTEM教育をもとに、自国の教育方針を作成し変革しています。STEM教育の先駆けとなったアメリカをはじめ、中国やイギリス・韓国・シンガポールなど各国が国民の教育に取り入れ、全体的なボトムアップを目指しているのです。

これからを生きる子どもたちに求められる資質を育てるために、各国でも推進しているSTEM教育を取り入れた学びをしていくことで、グローバル社会に適応した人材を生み出せるのです。

自分で学び、理解できる子どもを育てる

STEM教育では、自分で学び、理解できる子どもを育てることを目的としています。グローバル化や科学技術の発展が急速に進み、先がわからないといわれる時代を生きる子どもたちにとって、自ら学び理解する力は重要であるといえるでしょう。

STEM教育では、分野横断的な学びやプログラミング学習を通して、思考力や問題解決能力、創造力を身につける目的があります。また体験・創造を重視したアクティブラーニングで、自ら学びに向かう人間性を培います。自ら学んで得た能力を生かし、複雑化した社会問題の解決に役立つ人材創出が期待されているのです。

STEM教育が注目されている背景

STEM教育が注目されている背景には、急速な技術革新と現代社会の抱える多様な課題解決が望まれている点にあります。

STEM教育は2009年のオバマ元大統領就任時に取り上げられたことから注目を集めました。科学技術を重要視し、その教育を強く推進したのです。その後、ヨーロッパやアジアといった世界各地に広がり、日本の教育にも深く影響を与えています。

AIをはじめとしたIT技術が急速に発展する世界のなかで、これら最先端の科学を産業に取り入れる企業が増えてきています。現在日本では、農村部の過疎化や個人の多様性など、さまざまな課題が生まれ問題が複雑化しているため、複雑化した問題を最先端の科学技術で解決できる人材が必要です。

こういった日本社会の課題を解決するために、科学技術を取り入れたSTEM教育が注目されているのです。

STEM教育で学ぶ4つの学問

STEM教育は4つの学問の頭文字を取っています。

• S：Science(科学)
• T：Technology(技術)
• E：Engineering(工学)
• M：Mathematics(数学)

STEM教育はこれら4つの分野を総合的に学びます。ITや科学に関連のある学問が並びますが、単にIT人材を育成するだけではなく、自ら考えて創造し、問題を解決する力を養うことと考えられているのです。

それでは具体的にそれぞれの学問について解説します。

S：Science

STEM教育のSは、Science(科学)を意味します。科学とは、ある目的や方法の元で実験・観察し、さまざまな事柄に対して法則性を見いだす学問です。自然科学・社会科学・人文科学などに分類されますが、自然科学だけを指すこともあります。

STEM教育では、子どもがさまざまな事象にワクワクした好奇心を持って取り組み、自ら課題やその法則に気付く取り組みを実施しています。また先進的な理数系教育をしている高等学校を、スーパーサイエンスハイスクール(SSH)として指定校にするなど、科学を意識した教育を推進しているのです。

T：Technology

STEM教育のTは、Technology(技術)を表しています。技術とは、発生した課題に対して、最適な条件や仕組みを構築し解決することです。

STEM教育では、技術面を学ぶことで、将来のITエンジニア不足を解消する目的もあるのです。STEM教育における技術面での取り組みとして、2020年より小学校でプログラミング学習が必修化されています。プログラミングを学ぶことで、論理的思考力や問題解決能力を養えます。

E：Engineering

STEM教育のEはEngineering(工学)を意味します。工学とは、ものの仕組みを作ったり、世の中で役立つものづくりを考えたりすることです。社会の中では、産業のための生産や空間を認識する力を指します。

STEM教育では、自分で作成したプログラミングをロボットの動作に活用したり、自作図面からものを作ったりするのです。現在は小学生向けのプログラミングやロボットも多く開発されているため、学ぶ環境が整えられつつあります。

M：Mathematics

STEM教育のMは、Mathematics(数学)のことです。数学の学びは、数理的・図形的な知識を活用して、課題の解決に役立ちます。数学的知識や能力は、他の分野を正しく活用するうえでも根幹となる、とても重要な要素なのです。

STEM教育では、分野横断的に数学を学ぶことでその真価に気付き、自ら学んで理解することができます。そのなかで数量を正しく使いこなしたり、論理的思考力を養えたりするでしょう。

STEAM教育で養われる非認知能力の例

STEM教育で養われる非認知能力の例を紹介します。

非認知能力とは、IQや学力などのテストで評価できないものの、日常生活を営んだり社会活動をしたりするうえでさまざまな影響を与える能力のことです。文部科学省の新しい学習指導要綱の中でも、非認知能力を育成する重要性が明記されています。

STEM教育ではIT・科学関連の知識・技術を学ぶなかで、次の非認知能力を養うことを目指しているのです。

自発性・主体性

STEM教育では、自発性・主体性といった非認知能力が身につきます。自主性・主体性とは、子ども自身が自分の意思で考え、行動していく能力です。

STEM教育では、体験や創造性を大事にしたアクティブラーニングを根本にして教育内容が設計されています。アクティブラーニングとは、子どもが自ら考えて学習に向かう教育法です。グループでの話し合いや発表などを通じて、自ら考える練習をしていきます。

子どもたちが自ら考えて取り組むことで、自発性や主体性を養われていくのです。

創造性・創造力

STEM教育で身につく非認知能力に、創造性・創造力があげられます。創造性・創造力とは、クリエイティブに発想する力のことです。現在の複雑化した社会課題を解決するためには、この創造力を生かした考え方が大切です。

創造性や創造力は、自ら熱中して取り組む経験を多く積み重ねた結果身につくといわれています。学校で先生に言われたことだけを取り組むのではなく、自分で考えて自分にしかできないものを意識する能力なのです。STEM教育では、より能動的に授業展開していくなかで、自分らしい新たな創造力を身につけられます。

判断力・決断力

STEM養育では、判断力・決断力といった非認知能力も養えます。判断力とは、さまざまな事象を正しく見極めて評価する力のことです。また決断力は、課題の対応策として適しているものを決定する力を意味します。

従来の受動的な学習ではなく、自ら体験することを重視しているSTEM教育では、子どもたちがさまざまな課題に対して、自分たちで考え、相談して判断・決断していきます。このように実際に判断・決断する経験を通して、判断力・決断力を身につけていくのです。

問題解決能力

STEM教育で身につく非認知能力の一つに、問題解決能力があげられます。問題解決能力とは、課題解決のために困難が発生したときにも、あきらめずに問題を解決する方法を探し、最後までやり遂げる能力のことです。

STEM教育では、各分野を横断的に学習することで、問題を解決するための方法を柔軟に考える力が身につきます。1つの分野を活用するだけでは解決が難しい内容でも、他分野で柔軟に考え課題を解決することを目指すのです。現在の複雑化した社会問題に対しても、このように根気強く柔軟に問題解決に向かっていける人材を育成することが重要なのです。

世界のSTEM教育の実情

世界で取り組まれているSTEM教育の実情を説明します。

STEM教育の前進は科学技術人材の育成を目的として、1990年代にアメリカ国立科学財団が用い始めました。その後2009年にアメリカのオバマ元大統領の演説によりSTEM教育が注目を集め、世界中の教育に取り入れられるようになったのです。

次にSTEM教育が世界と日本でどのように取り組まれているかを解説します。

海外諸国のSTEM教育の現在

2009年にアメリカが先駆けとなって進んだSTEM教育ですが、その後も各国の実情にあわせた取り組みが行われています。

アメリカではSTEM教育5ヵ年計画として、STEM教育分野の教員を10万人に増やす取り組みなどが実施されました。2015年にはコンピューターサイエンスが義務化された「STEM教育法」(現STEAM教育法)が制定されるなど、さらに取り組みが強化されているのです。

またシンガポールでは、サイエンスセンターを設立して、次世代の人材育成を積極的に進めています。台湾でも、STEM教育の観点から、3Dプリンターやレーザー加工機を活用して設計した家具などを制作する「自造者教育」が行われています。このように海外諸国では積極的なSTEM教育の推進がなされているのです。

日本のSTEM教育の現在

日本のSTEM教育は、海外諸国に遅れをとりつつも整備が進んできています。

2016年文部科学省では、小学生からのプログラミング授業の必修化が検討されはじめ、実際に2020年にプログラミング教育が導入されました。とはいえ、小学校におけるインターネット環境の整備が遅れているとの指摘から、STEM人材の育成に遅れをとっていると考えられます。

一方で、民間におけるSTEM教育を取り入れたサービスの展開はめざましく、プログラミング教室や教材用ロボットの開発、STEM教育体験イベントなど、さまざまな取り組みが各方面で行われています。これらのサービスを利用しながら学校と平行してSTEM教育を取り入れることで、世界各国の教育に遅れをとらない人材を目指せるでしょう。

STEM教育は文理選択にかかわらず役立つ

STEM教育は理系の分野が多い傾向です。しかし文理選択にかかわらず、STEM教育はあらゆる分野に役立ちます。現在の複雑な社会問題を解決するためには、文理に分断された考えでは対応できないこともあるでしょう。

そのためSTEM領域を基礎にしつつも、さまざまな分野を横断した考えが必要です。問題のなかには国語や社会に関する課題も存在します。こういった複雑化した社会問題を解決していくためには、文系・理系の枠を超えた学びが必要なのです。

文部科学省の「学校教育におけるSTEAM教育等の教科等横断的な学習の推進」に関する資料では「文理の枠をこえた複合的な課題を解決し、新たな価値を創造するための資質・能力を育成」することが大事であると触れられています。

複数の教科の考え方を総合的に生かしながら、新たな価値の創造を目指すSTEM教育は、文理選択にかかわらず役立つでしょう。

STEM教育と類似する教育｜意味と追加される学問

STEM教育に類似した教育方法を紹介します。

STEM教育は時代や求められる課題とともに変容しています。STEM教育では足りない部分を追加したり、より良い教育を施したりするために必要な形に随時変化しているのです。

STEM教育をもとにした教育や学問について1つずつ紹介していきます。

STEAM教育

STEAM教育は、STEM教育に「A(Art)」の概念を加えたものです。STEM教育では、想像力や表現力といった面で不足しています。そのため、現代社会の抱える課題を解決していくためには、問題を想像する力や解決するためのクリエイティブ性に関連した力を伸ばしていく必要があったのです。

文部科学省では従来のSTEMに、幅広い意味での「A」を追加したSTEAM教育を推進しています。「A」は一般的には美術や芸術などアートの分野といわれていますが、実際には「リベラルアーツ」として文化・生活・経済・法律・政治・倫理などを含めた幅広い意味での「A」を意味しているとされているのです。

STEAM教育を実践することで、技術的な知識に加え、想像力・表現力を生かして社会問題を解決する能力を身につけることが期待されています。

STREAM教育

STREAM教育はSTEAMにロボット技術としての「R」を加えた教育モデルのことです。STREAM教育は日本でも用いられることが増えてきましたが、おもにアメリカで幅広く提唱されています。

また「R」をロボットの代わりに「評価(Reviewing)」や「現実性(Realty)」として提唱する研究者もいます。ロボットを使用して、新しいシステムの現実性を評価する概念として機能させることもできるでしょう。

さまざまな社会課題の解決のために、ロボットを活用する場面がますます増えていくと予想できます。このような面でも、STREAM教育で学んだ子どもたちの活躍が期待できるでしょう。

STEAMS教育

STEAMS教育はSTEAMにスポーツの「S」を加えた教育モデルです。STEAMS教育は もともと静岡トヨペットによる造語として使われていました。

STEAMS教育は、従来のSTEAM教育である科学的論理的に考える力・想像する力にスポーツを加えることで「感性」を学ぶことが可能です。STEAM教育の「A」にも感性に関する能力が関与しています。そこにスポーツを加えることで、体を動かしたときに感じる、異なる種類の感性を導き出せるでしょう。

GEMS教育（女性限定）

GEMS教育とは、Girls in Engineering, Mathematics and Scienceの略称です。女性への理数支援プログラムとして、数学や科学に興味を抱かせる取り組みが進められています。女性がSTEM分野へ進出する割合が少ないことから取り入れる機関が増えました。

またGEMS教育は、Great Explorations in Math and Scienceの略称として使われることもあります。GEMS教育は、幼児期〜中学生・高校生を対象にした数学や科学の体験プログラムです。子どもたちが自分の創造力を使って考え、話し合い、結論を導き出す過程で探求する楽しさを感じ取ることを目的としています。

STEM教育を取り入れるメリット

STEM教育を取り入れるメリットについて解説します。

理数系の学びから生きる力を身につけるSTEM教育ですが、実際に実施するとどのようなメリットがあるのでしょうか。

ここではSTEM教育で得られるメリットを具体的に説明します。

AI技術に淘汰されない能力が育つ

STEM教育を取り入れるメリットの一つに、AI技術に淘汰されない能力が育つことがあげられます。オックスフォード大学の研究によると、20年後アメリカの雇用者のうち47%がAIに代替されるといわれているのです。

AIに奪われない仕事の特徴は、複雑なコミュニケーションが必要な仕事・クリエイティブさが求められる仕事・AIを開発したり活用したりする仕事などがあげられます。STEM教育ではプログラミング学習などを通じて、自ら考えて実行するアクティブな学びが得られます。こういった取り組みのなかで、AIに淘汰されない能力が育っていくと考えられるのです。

テクノロジーを扱う技術が身につく

テクノロジーを扱う技術が身につくことも、STEM教育を取り入れるメリットの一つです。

STEM教育ではプログラミング言語を学ぶことが取り入れられています。そのため、将来的に不足するといわれている、ITテクノロジーを扱う技術者の輩出にも役立つ教育システムです。

科学技術がますます発展していくといわれる、これからの社会を生きる子どもたちにとって、テクノロジーを扱う技術を身につけることは、どんな分野においても大事であるといえるでしょう。STEM教育ではそれぞれの分野を横断的に学べます。単にテクノロジーを扱うだけでなく、世の中の複雑化した問題を分析し、創造性をもって解消する技術を身につけることが期待されています。

美意識や感性が磨かれる

STEM教育を取り入れることで、美意識や感性が磨かれる点もメリットの一つといえます。現在はSTEM教育に「A(art)」の要素を加えたSTEAM教育が、教育現場では主流です。

これからの社会を生きていくうえで、それぞれの発想や想像力・創造力・表現力を磨くことは大事な要素です。社会問題に対する想像力・新しい価値の創造とそれを表現する力を身につけることが期待されているのです。

STEMに芸術的な要素を教育に加えたことから、感性や美意識が磨かれ、それぞれの課題に対する想像力・創造力・表現力が身につき、より社会の求めた人材に近づけるでしょう。

自ら新しい価値を生み出す力が育つ

STEM教育を受けることで、自ら新しい価値を生み出す力が育つメリットが挙げられます。

STEM教育では4つの分野をそれぞれ連携させて横断的に学習することが可能です。そのため分野にこだわらない、より柔軟な考え方を養えます。またSTEM教育は体験型の授業を大切にしているため、実際に体験することで自ら考える力が身につくのです。

以上のような性質を持つSTEM教育は、自ら考え、分野横断的で柔軟な発想力が身につき、新しい価値を生み出せる人材を育成できるでしょう。

STEM教育のために家庭でできるアイデアは？

STEM教育を学校だけでなく、家庭でも実践できるアイデアを紹介します。

家庭でできるSTEM教育には、教材を使った取り組み・プログラミング教室に通う・科学的に取り組むなどがあげられます。これからの社会を担っていく子どもたちがより豊かに育っていくためには、学校だけでなく家庭でもSTEM教育の考え方を用いた取り組みを取り入れていくことが大切です。

具体的には、ブロックなどを使い感覚的・空間的・図形的な能力を育むこと、また子ども向けの本を通じてSTEM教育に関わることがあげられます。またSTEM教育で重視されているプログラミング教室に通って学ぶことも有用です。その他にも、科学の概念を生かして料理に取り組むのも良いでしょう。料理の工程にこめられた意味を科学的に考えたり、数値を測ったりすることで数量感覚を養えます。

STEAM教育の一環にプログラミングが注目される理由

STEM教育の一環として、プログラミング学習が注目される理由を解説します。

STEM教育の目的の1つである、科学技術の発達した社会を担う人材を育てるためには、プログラミングを学ぶことが重要です。具体的には次の4つの理由があります。

• 幅広い非認知能力が育つため
• 今後の技術発展に欠かせない技術であるため
• プログラミング的思考を養うため
• ITリテラシーを養うため

それでは1つずつ解説していきます。

幅広い非認知能力が育つため

プログラミング教育が注目されている理由の1つに、幅広い非認知能力が育つことがあげられます。STEM教育では、自主性・創造性・判断力・問題解決能力などの非認知能力を養うことが期待されています。これらの能力は、これからを生きる子どもたちにとっても大切な力となるでしょう。

プログラミング学習では、与えられた課題を解決するために思考する過程で、問題解決能力を養えます。また与えられた課題に限らず、自分で問題を見いだし、解決していくための手段を探すなかで想像力・判断力などの非認知能力が育っていくと考えられるのです。

今後の技術発展に欠かせない技術であるため

今後の発展に欠かせない技術であるという理由も、STEM教育でプログラミングが注目されている理由の一つです。

スマートフォンやパソコンなどあらゆる電子機器に囲まれて生きる子どもたちにとって、コンピューターは当たり前に動くものと思ってしまいがちです。今後ますます科学技術が発展し、IoTやAIなどが周りに増えていくでしょう。そんな社会を生きる子どもたちにとって、コンピューターがどのように動くかを知ることは、仕組みを生かして生きるために大変重要なのです。

プログラミング教育を小学校の段階から始めることで、身近で動くコンピューターの仕組みを理解し、技術発展を自分のこととして捉えられるでしょう。

プログラミング的思考を養うため

STEM教育でプログラミングが注目される理由の一つに、プログラミング的思考を養えることがあげられます。プログラミング的思考とは、何か物事を考えるときに正しい順番で効率的に結果へと導く力のことです。プログラミング的思考を養うことで、目的を達成するまでの道筋をより効率的に考えられるようになるでしょう。

STEM教育では、プログラミング学習を通じてプログラミング的思考を養えます。プログラミング的思考を養えば、実生活をより良く生きられ、また社会問題を解決するうえで役に立つでしょう。

ITリテラシーを養うため

ITリテラシーを養うことができるという点でもプログラミングは注目を集めています。ITリテラシーとは、インターネット環境を安全に適切に活用するために必要な知識のことです。現代を生きる私たちは、スマートフォン・パソコン・タブレット端末などを通じて気軽にインターネット環境に触れることが多くなりました。

しかしインターネット環境には間違った情報もあれば、攻撃されるリスクもあります。閲覧している情報が本当に正しいものであるかを判断し、安全にインターネット環境を活用するためには、ITリテラシーを身につけることが大切です。STEM教育では、プログラミングを学習するなかで、論理的思考力・リサーチ力が身につきます。このような力を身につけることで、ITリテラシーが養われるのです。

将来活躍できる子どもを育てるなら「プロクラ」

今回は、STEM教育のメリットと家庭で取り入れる方法などについて解説しました。

STEM教育ではプログラミング学習を通じて、ITに関する技術やプログラミング的思考、非認知能力など、将来を担う子どもに必要な力を身につけることが期待できます。学校での授業にとどまらず、家庭での学習に取り入れてみるのも良いでしょう。

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