新時代の学びにおける先端技術の導入-学校における先端技術の活用に関する実証事業-

発行　株式会社 内田洋行令和２年3月 発行文部科学省　初等中等教育局　情報教育・外国語教育課〒100-8959 東京都千代田区霞が関3-2-2　　TEL：03-5253-4111

学校における先端技術の活用に関する実証事業について

■事業概要 ■ロードマップ

■実証地域（教育委員会）

令和元年度（1年目） 令和2年度（2年目） 令和3年度（3年目）

企画構想・導入段階

導入・実証段階

充実・普及段階

■事業の目的

■「新時代の学び」の教育現場における先端技術の活用イメージ

　Society5.0の時代において求められる資質・能力を育成するためには、新学習指導要領の着実な実施やチームとしての学校運営の推進が不可欠であり、その中核を担う教師を支え､その質を高めるツールとしての先端技術を効果的に活用することが必要です。教員による児童生徒への学習・生活指導の充実や校務支援、政策改善等、教育の質の向上を図り、「子供の力を最大限引き出す学び」を実現するため、教育のあらゆる場面においてICTを基盤とした様々な先端技術を効果的に活用する実証研究が始まりました。

実証1年目は、先端技術が効果的に作用すると考えられる場面を整理しました。

埼玉県、岐阜県、京都府京都市、大阪府箕面市、香川県の5地域、実証校全33校で実証研究を行っています。

埼玉県

岐阜県

京都府京都市

大阪府箕面市

香川県

学校の課題・ニーズを踏まえ、先端技術が効果的に作用すると考えられる場面を整理する。

学校現場において、先端技術活用の実践・改善を進め、効果・効率的に導入・運用するためのノウハウを蓄積する。

先端技術の効果的・効率的な活用モデルを確立するとともに、他地域への展開を見据えた導入・運用フローを整理する。

●�各実証地域の先端技術活用モデルを基に、教育の質の向上に向けた効果的な先端技術の導入・活用について、活用促進に向けた工夫や活用上の留意点等、ポイントを整理します。

●「学校現場における先端技術利活用ガイドライン」への反映に向けた情報収集及び整理・分析を行います。

●先端技術を学校現場に導入する際に、実際に子供の学びを支援できるかを検証するための基盤を構築します。

教員の視点

児童生徒の視点

保護者の視点

行政の視点

授業前 授業中 授業後 学校経営授業外 家庭

学校で 家庭で

学習状況に応じた授業計画立案 グループ学習や思考の適切な見取り学校、専門家、保護者をつないで

遠隔で教育相談

苦手分野の個別対応とその見取り

子どもの成果を保護者にフィードバック

音声認識を使った発言の内容をもとにした振り返り

子供の様子をリアルタイムに把握

学習状況の教員へのフィードバック

スマホを使ってどこでも学習AIが推薦する教材の自習

AI

「学校における先端技術の活用に関する実証事業」事業推進委員会（敬称略、五十音順）

委員長 小柳 和喜雄 奈良教育大学　教授佐藤 和紀 常葉大学 教育学部　専任講師白水 始 東京大学 高大接続研究開発センター　教授菅原 弘一 仙台市立錦ケ丘小学校　校長高橋 純 東京学芸大学 教育学部　准教授西田 光昭 柏市教育委員会 指導課　教育研究専門アドバイザー藤村 裕一 鳴門教育大学 大学院　准教授

※所属は令和 2年 3月現在

東松山市立松山第一小学校、東松山市立市の川小学校、東松山市立青鳥小学校、東松山市立松山中学校、埼玉県立松山高等学校、埼玉県立松山女子高等学校 各務原市立那加第一小学校、垂井町立東小学校、関市立旭ヶ丘小学校、御嵩町立伏見小学校、恵那市立大井小学校、下呂市立萩原小学校

本県独自の学力・学習状況調査結果等のデータとAIを活用し、子供一人一人に応じた指導の実現を目指す

　埼玉県では平成27年度から、県内の公立小・中学校（さいたま市を除く）に在籍する小学校第4学年から中学校第3学年の全児童生徒約30万人を対象に、国語、算数・数学、英語（中学校第2学年以上）の教科に関する調査と学習意欲や態度、生活習慣に関する調査（質問紙調査）を実施しています。　調査の特徴は、学習内容がしっかりと身についているのかという視点に、学力がどれだけ伸びているのか（学力の経年変化）という視点を加えており、一人一人の学力の伸び（変化）を継続して把握しています。

　埼玉県では、県学力・学習状況調査結果の県全体の分析結果や、結果から見えてきた優れた取組を周知するとともに、分析結果に基づいた教育施策を実施し、一定の成果を得ているところです。ここで、さらに、教育ビッグデータ（従来のシステムで分析するのは困難なほど膨大かつ多様で複雑なデータ。本事業では、県学力・学習状況調査結果や学校保有データ）とAI等の先端技術を活用し、より個に特化した形で、学力を向上させる要因等を分析し、教育活動に有益な情報を導き出すことで、児童生徒一人一人に個別最適化された学びの実現に向けて取り組むこととしました。

　全国学力・学習状況調査の児童生徒質問紙調査の回答状況をみると、「国語の勉強は好き」「算数の勉強は好き」「算数の授業で学習したことを、普段の生活の中で活用できないか考えますか」といった項目で全国平均を下回っており、その解決に向けてＩＣＴ等の有効な活用を進めています。�

平成29年度より、小学校算数において、個のつまずきに応じて学び直しができる機能を有した「GIFU　Webラーニング」を構築しています。　また、不登校児童や外国人児童等、多様な児童への支援も喫緊の課題となっており、ICT等の活用によって学習機会の確保を図っています。

　県学力・学習状況調査の結果と学校保有データをAI分析することで、子供の過去・現在の状況から、過去の学習のつまずきや、多くのデータパターンから将来の学力の状況等を予測します。予測した結果を踏まえ、児童生徒一人一人に合った指導の実現を目指すため、①学力や生活習慣等の改善事項を提示する「個別アドバイスシート」、②家庭学習で活用できる個々の理解度に応じた「個別学習教材」、③目指す進路を実現するための長期的な達成目標等を提示する「進路支援シート」を作成し、教員が日々の

授業や面談等で活用します。　今年度は、県学力・学習状況調査の結果のAI分析を行い、教員に①の「個別アドバイスシート」の試作版を提示し、面談や授業改善での活用を想定した上で、どのような情報をどのような形式で掲載すると良いかの検証を進めました。また、学校が保有している紙データのデジタルデータ化、電子データの効率的な取得手法について、実証を行いました。

　教科学習Webシステム「GIFU�Webラーニング」と、統合型校務支援システムを連携し、蓄積されたデータをAIが分析して、教員に指導方法や使用教材のレコメンド（推薦）を提示し、「教育の質の向上」と「教員の働き方改革」を両立させる学校改革を推進します。　また、�「GIFU�Webラーニング」�に①一人一人に応じた学習課題（間違いやすい問題や自分にとって取り組む必要がある問題）を示し、効率的な復習や予習につなげる機能、②不登校児童が家庭で行ったWeb学習の状

況を把握して教員がメッセージを送れる機能、③外国人児童が日本語を学んだり、多言語で学んだりする機能を追加し、全ての児童が学ぶ意義や楽しさを実感できる個別学習を推進します。　今年度は、２つのシステムの連携と、分析に用いる学習データ取得の検討等を主に進めました。

　県学力・学習状況調査のビッグデータと、学校が保有するデータを分析し、児童生徒一人一人の学力や生活習慣等に関する改善事項の提示、理解度等に応じた個別学習教材の出力等を行い、教員が場面に応じて活用していくことで、学びの個別最適化を行います。

●�AI分析に児童生徒のデータを活用するに当たり、学校保有データの保存形式が、学校ごと、教員ごとに異なる等していたため、データ取得、整形に時間を要しました。学校現場の負担軽減の観点からも、フォーマットの統一等、データ取得、整形の効率化を工夫する必要があります。

●�AI分析に児童生徒のデータを活用するに当たり、保護者の同意を得る上では、AI分析で期待される効果等について、保護者に対し時機をとらえた十分な説明が必要です。

●�一人一人の変化を把握できるように、スタディ・ログ（学習記録データ）だけでなく、校務支援システムにある児童のライフ・ログ（生活記録データ）や教師指導のアシスト・ログ（指導記録データ）を包括的にＡＩ分析したレコメンドがされるように設計しています。

◎�経験則に加えて、AI分析によるエビデンスに基づく視点や、学力や学習態度、非認知能力等の情報を得ながらよりきめ細かな個に応じた指導ができます。

◎�教員間で様々な実践知や暗黙知が見える形で共有され、教育実践の改善に活用できます。

◎�レコメンドを参考に、効率的に授業準備できます。

◎�不登校の児童が自宅で取り組んだ勉強を把握することができます。

◎�自分の学力レベルにあった効果的な学習ができるため、学力・学習意欲が向上します。

◎�教員から的確なアドバイスが受けられることで、授業が分かりやすく、理解しやすくなります。

◎�個別に示された学習課題に取り組むことで、授業がよくわかるようになりました。

◎�困ったときに、個別の状況を把握して先生が支援してくれるので、よく理解できます。

追加部分

仮分数で答える問題の正答率が低いです。

次の授業で仮分数の復習をすることにしよう。

県内小学生のスタディ・ログの利活用により、一人一人にとって最適で自立的な学習の機会を提供し、全ての児童が学ぶ意義や楽しさを実感する教育の実現

学校で 授業外

背景・目的 背景・目的

本事業の構想

本事業の構想

活用する先端技術 活用する先端技術

先端技術の活用に際して必要な準備・留意点

先端技術の活用に際して必要な準備・留意点

期待される効果 期待される効果

学校で 授業前

実証校 実証校

埼玉県

岐阜県

AI　蓄積された児童生徒のデータを分析し、単元前テストの結果から一人一人のつまずきを予測して、指導方法や使用教材をレコメンドします。また、個別の学習課題を出力します。

AI

　やさしい日本語を学んだり、計算の仕方を英語、ポルトガル語等で学んだりすることができる環境になります。

多言語翻訳

教員 教員児童・生徒 児童・生徒

プログラミングや外国語活動に関するリンクを貼る

京都市立七条第三小学校、京都市立朱雀第一小学校、京都市立朱雀中学校、京都市立下鴨中学校 箕面市立箕面小学校、箕面市立北小学校、箕面市立第一中学校、箕面市立彩都の丘学園（施設一体型小中一貫校）

協働学習を中心とした、児童生徒の実態把握（学力、学習状況、心理状況）と、 その統合的分析を通した、個々に最適な学びの在り方の検討

　京都市では、平成30年度より、Society5.0時代において求められる資質・能力を育成するため、個々の子供に応じた学習の実現、および教員の指導力向上を目的として、AI等の先端技術を活用した協働学習における学習状況の可視化・評価と統合的な学習データ分析を行う実証研究を行っています。　協働学習時の音声の可視化・分析を中心として、アンケート結果、学力

データ、タブレットの操作ログ（記録データ）等の各種データの可視化を行い、関連性や傾向を検証しながら、協働学習のグループ編成、個々の児童生徒の資質・能力を効果的に育むためのフィードバック方法、指導方法の策定等を通じて、教育EBPM（エビデンス・ベースト・ポリシー・メイキング。証拠に基づく政策立案）の実現を目指しています。

　箕面市では小学校4年から6年までの全児童に対し、クラウドを活用したタブレットを1人1台配置しています。子供たちが学校生活のあらゆる場面で自身の考えでタブレットを使いこなすことを目指しており、「えんぴつ、筆箱、タブレット」を合言葉に、休憩時間等も自由に使用できる環境を構

築しており、家庭への持ち帰りも検討しています。　平成24年度より全児童生徒を対象とした「箕面子どもステップアップ調査」（学力調査・体力調査・生活状況調査）を実施し、教育データを蓄積しています。

　全ての児童生徒が「主体的・対話的で深い学び」を実現できるよう、教員が個人の学習状況を分析し、省力できる点、注力すべき点を見極め、児童生徒の困りに気付けるよう、タブレット操作履歴による児童生徒の授業理解度の把握支援、協働学習に最適なグループ編成の支援、数学の演習ドリルを活用した学び支援等の効果を検証します。　今年度は、マイクで教員と児童生徒一人一人の音声を捉え、児童生徒の学習状況を可視化し、授業中の発話内容タブレットにリアルタイムに表示す

るとともに、授業後に児童生徒一人一人の発話内容を定量的評価（数値で表す評価。キーワードの発言回数等）あるいは定性的評価（数値で表せない評価。発言内容の変化等）の観点から検証することで、教員の授業改善に有効な情報の分析を進めています。実施教科については、発話内容の正誤判定等検証が比較的容易な算数で実施し、音声認識精度の向上を図っています。また、システムがグループ編成を提案することで、教員の負荷を軽減する取組も進めています。

　児童生徒の身体の動きを画像センサー等の�IoT�機器で分析することによって、児童生徒の集中度を測ったり、音声を録音し分析したりすることによって、授業が児童生徒の主体的な学びになっているか等を調べ、教員の主観だけでなくデータによる授業研究を可能とするシステム開発を行います。

　今年度は、教育分野以外のデータ（福祉分野等）と「箕面子どもステップアップ調査」データと連係させた「子ども成長見守りシステム」により抽出された、生活困窮世帯の児童に対する放課後学習支援を中心に進めています。

●�1人1台のPC、雑音や周囲の班の声を拾いにくいピンマイクが必要になります。

●�協働学習の実施に最適なグループ編成を行うためのデータを蓄積していく必要があります。

●�カメラを設置した教室に行って授業を行う必要があります。

●�放課後学習支援は、学校の教室を使用しますが、運営はシルバー人材が行っています。

◎�グループ編成にかかる時間が短縮され、協働学習の効果向上につながります。

◎�児童生徒一人一人の発話内容がシステムで検証でき、授業改善に役立ちます。

◎�自らの授業を客観的に振り返ることができます。

◎�つまずきのある児童に個別教材を提供できます。

◎�授業と放課後学習支援を関連づけて指導できます。

◎�自分や同級生の話し合いの様子をシステムでふりかえることで、学びが深まります。

◎�異なる考えの同級生と同じグループになるので、説明する力が伸びます。

◎�放課後も仲間と勉強する習慣がつきます。

◎�レベルに合った問題が出されるので、達成感があります。

児童生徒の個に応じた学びの実現教職員の働き方改革

学校で 授業前・授業中

背景・目的 背景・目的

本事業の構想 本事業の構想

活用する先端技術 活用する先端技術

先端技術の活用に際して必要な準備・留意点 先端技術の活用に際して必要な準備・留意点

期待される効果 期待される効果

学校で 授業外

実証校 実証校

京都市

箕面市

　授業中に取得した音声データをテキスト化し、発話数や発話時間、指定したキーワードの有無等を解析し、リアルタイムに可視化します。

音声認識（AI を含む）

　過去の成績やコミュニケーション力、リーダー性、人間関係等認知�/�非認知的なパラメータ（設定値）により、システムを用いて授業に適したグループ編成案を提示します。

グループ編成システム

　教員と児童の発話量の比較、授業での癖、児童生徒の集中度等を解析し、可視化します。顔認証によって出欠を取れることを目指します。

AI カメラ

AI カメラ

　問題の正誤によって、レベルに合った問題を出題します。　手書きの途中式を解析し、間違え方によって、その原因の解決につながる復習問題を出題します。

AI ドリル

グループ編成

音声認識

教員 教員児童・生徒 児童・生徒

高松市立新番丁小学校、坂出市立加茂小学校、三豊市立詫間小学校、小豆島町立苗羽小学校、綾川町立滝宮小学校、高松市立屋島中学校、高松市立古高松中学校、善通寺市立西中学校、善通寺市立東中学校、三豊市立詫間中学校、香川県立高松西高等学校、香川県立丸亀高等学校、香川県立観音寺第一高等学校

個別最適化された新たな学びに関する調査研究

　香川県では、小学校３～６年、中学校１～２年を対象に実施している県学習状況調査において、毎年「思考力、判断力、表現力等」の育成に課題があるという結果が出ています。授業改善の視点を提言していますが、例えば、「児童生徒の思考過程を見取ることができない」、「交流活動中、どのグループでどのような話合いが行われているのかを把握することができない」、「児童生徒一人一人の変容を適切に把握することができない」等、児童生徒の

実態把握等について多くの課題があります。　そこで、先端技術を活用し、児童生徒一人一人の進度や能力、関心等を把握するとともに、個に応じた学びの在り方や指導方法を明らかにし、「公正に個別最適化」された学びを提供することにより、新たな時代に必要となる資質・能力の一つである「思考力、判断力、表現力等」の育成を目指すこととしました。

　見えにくく測りにくいと言われている思考力を見取り、授業改善に生かすため、思考スキルを大きく５つに分類し、習得・活用状況を以下に示す方法により把握することとしました。　・�思考スキルに応じた問題（絵を用いた比較、関係付け等）及び国語、算数・数学問題

　・国語、算数・数学の授業教材　・授業中の交流等における発話記録　収集した思考スキルの習得・活用状況に関わる個別のデータをAI等の先

端技術を活用して解析するとともに、家庭での学習時間や睡眠時間等の生活情報や教員の見取りと照合させることにより、より効果的な教材開発や指導法の確立を目指しています。　また、授業中、「思考に関する言葉」を抽出する等、思考スキルの活用状況をリアルタイムで把握することのできる「授業支援システム（仮称）」を開発し活用するとともに、実証協力校、指導主事、大学の教授等が協働して授業の構想、デジタル教材、反応予測データを構築することにより、思考力の育成を目指した授業改善を進めています。

●�思考スキルの習得・活用状況を測る問題を複数用意し、異なる調査問題における比較が可能になるように、事前に解析方法を検討する必要があります。

●�どのような履歴を取得すると、解答までのプロセスを解析できるのかを事前に調査する必要があります。

◎�解析データに基づいて、思考スキルの習得・活用状況を把握することにより、つまずきを予測し、個に応じた教材・教具の準備、学習計画の作成等に生かすことができます。

◎�音声認識等を活用する際に思考スキルに関わる言葉を設定することを通じて、目標及び指導、支援のポイントが明確になり、思考力を育成する授業づくりができるようになります。

◎�ベテラン教員から若手教員への「授業力の伝承」が可能になります。

◎�自分のレベルに合った支援を受けることができ、苦手を克服したり、得意なところを伸ばしたりすることができます。

◎�自らの学びを振り返り、伸びを実感したり、課題を明確にしたりすることができます。

◎�交流を通して多様な考えに触れ、自らの考えを広げ深めることができます。

学校で 授業前後・授業中

背景・目的

本事業の構想

活用する先端技術

先端技術の活用に際して必要な準備・留意点

期待される効果

実証校

香川県

　蓄積された思考スキルに関わる児童生徒のデータを解析し、一人一人のつまずきを予測したり、指導方法や使用教材をレコメンドしたりします。

学習履歴（AI 解析を含む）

　授業中に取得した音声データをテキスト化し、発話数や発話時間、指定したキーワードの有無等を解析し、思考スキルの活用状況等をリアルタイムに可視化します。

音声認識（AI を含む）【思考スキルの習得・活用状況の把握】

【収集データの解析】

【教材の作成：キーワードの抽出】

【発話記録：キーワードの抽出】

教員 児童・生徒