愛知県立愛知総合工科高等学校　学術研究や教育において 多様な応用ができる STEAM Lab

(1)実践的な技術習得
・生徒たちにドローン、ロボットのプログラ三ングなどの実践的な技術を身に付けさせる。
・競技大会やeスポーツイベントヘの参加を通じて、ICTを活用した横断的な学びを促進する。
(2)先進的な教育環境の整備
・専門的な実習や課題研究をサポートするために、Wi-Fi渫境や最新の教育機器（デスクトップPC、3Dプリンター、ドローンなど）を充実させる。
(3)理論と実践の融合
・生徒たちが理論だけでなく、実際のハードウェアやソフトウェアの動きを体験しながら学べるようにする。

(1)創造的な問題解決能力の育成
・生徒たちに実世界の課題を発見し、解決策を模索するプロセスを経験させ、創造的で実践的な問題解決能力を身に付けさせる。
(2)ICT活用の推進
・生徒たちにとってICTを日常的な文房具のように使いこなせる環境を提供し、デジタル技術の利活用を促進する。
(3)高等教育機関や産業界との連携
・実社会での問題解決経験を提供し、STEAM分野でのキャリアに対する理解とモチベーションを高めるため、高大産連携を強化する。

活用の様子
STEM研究部では、eスポーツの活動が盛んに行われており、技術的なスキルの向上やチームワークの強化を目指しています。生徒たちは週に数回集まり、反応速度や正確な操作、ゲーム内での判断力を鍛え、スキル向上を図っています。また、各自の役割を議論し、模擬試合を通じてコ三ュニケーション能力やチームワークの向上を図っています。また、愛知県の工科高校のeスポーツイベントに参加し、他校のeスポーツ部との交流戦を通じて技術交換や友情の輪を広げています。これらの活動は、生徒たちが未来の技術者やリーダーとして成長するための貴重な経験となっています。

活用の様子
STEM研究部は、2022年8月18日と19日に開催された「ロールス・ロイスサイエンスキャンプ2022」に参加しました。このキャンプは、「Challenging Pioneers ofPower：動力のパイオニアに挑戦」をテーマに、全国40校から参加した46チームの学生たちがオンライン予選と対面による決勝大会で競い合うハイブリッド形式で行われました。
STEM研究部の生徒たちは、4月のオンライン相談会でロールス・ロイスのエンジニアから技術的なアドバイスを受け、高速でエネルギー効率の高いホバークラフトの設計・制作に取り組みました。予選では、STEAM Labの3Dプリンターを活用して自作のプロペラを製作し、ホバークラフトの性能向上を図りました。その結果、ビデオで披露したホバークラフトは他校のユニークな作品とともに高く評価され、決勝に進む上位5校の1つに選ばれました。
決勝大会の1日目は、COG（センターオブガレージ）で行われ、ロールス・ロイスのエンジニアに加えて全日本空輸（ANA)や日本航空(JAL)のエンジニアの協力も得て、ホバークラフトの開発をさらに進めました。開発ストーリーと叢終設計を発表した後、完成したホバークラフトを走行させ、最終的に優勝チームが選出されました。2日目には、羽田空港にある」ALのスカイ三ュージアムと格納庫を訪れ、実物の航空機とエンジンを見学することで、航空技術の実際に触れる貴重な機会を得ました。
このサイエンスキャンプは、ロールス・ロイスが次世代の科学者やエンジニアを育成するために実施しているSTEM教育の一環であり、2030年までに2,500万人の若者にSTEM分野への興味·関心を促すことを目指しています。キャンプの運営は株式会社リバネスが行い、ロールス・ロイスの社員がサポートしています。このキャンプでは、過去最多の参加者を迎え、非常に高いレベルの作品が集まりました。
このように、STEM研究部はサイエンスキャンプを通じて、実践的な技術スキルの向上やチームワークの強化、そして航空技術に関する深い知識を得ることができました。特にSTEAM Labの3Dプリンターを活用してプロペラを作成した経験は、生徒たちにとって大きな成果となりました。

(1)教育活動の多様化と柔軟性の向上
・STEAM Labの導入により、授業計画や教材の選択において、以前よりも多くの選択肢と柔軟性が提供されるようになりました。
・さまざまな技術リソースを活用することで、生徒たちの関心やニーズに応じた指導が可能になり、授業内容がより充実したものになりました。
(2)実践的な教育の実現
・ドローンやロボットの制御プログラ三ングなどの先進的な技術を教えることで、理論と実践を融合させた教育が実現できました。
・生徒たちが実際に手を動かしながら学ぶことで、学びの深さが増し、技術の理解がより一層深まりました。
(3)生徒の自主性と積極性の向上
・STEAM Labの環境が生徒たちの自主的な探究や創造活動を支援し、生徒たちの学習意欲と興昧を引き出すことに成功しました。
・生徒たちは競技大会やeスポーツイベントヘの参加を通じて、実践的な技術スキルを養うだけでなく、チームワークやプロジェクト・マネジメントの経験を積むことができました。

(1)授業方法の革新
・STEAM Labの導入により、伝統的な講義中心の授業から、プロジェクト・ベースや実習中心の授業へと変容しました。
・生徒たちの主体的な学びを重視し、教員もファシリテーターとしての役割を担うようになりました。
(2)教員の技術力向上
・先進的な教育機器やソフトウェアを活用することで、教員自身のICTスキルや技術に対する理解が深まりました。
・教員が新しい技術を学び続けることで、生徒に最新の知識とスキルを提供できるようになりました。
(3)教育の質の向上
・STEAM Labの遠境が教育活動の幅を広げ、質の高い教育を提供する基盤となりました。
・生徒たちの創造性や問題解決能力を引き出し、将来的な成功に繋がる教育を実現することができました。
(4)生徒との協働の強化
・生徒と一緒に課題解決に取り組む姿勢が強まり、生徒との関係性がより密接なものとなりました。
・教員と生徒が共に学び、成長する環境が整い、学校全体の学習コ三ュニティーが活性化しました。

(1)学習の楽しさと興味の向上
・STEAM Labの導入により、実際に手を動かして学ぶことの楽しさを実感しました。
・ドローンやロボット、3Dプリンターなどを使用することで、学習がより具体的で魅力的なものになりました。
(2)技術習得の達成感
・実践的なプロジェクトを通じて、新しい技術を習得することに達成感を感じました。
・競技大会やeスポーツイベントに参加し、成果を出すことで、自信がつきました。
(3)学習環境の充実
・Wi-Fi環境や高性能のPC、最新のソフトウェアが整備されていることで、効率的に学習やプロジェクトを進めることができました。
・Adobe Creative Cloudや3Dプリンターなどのツールが利用できることで、クリエイティブな活動が広がりました。

(1)自主性と積極性の向上
・STEAM Labの環境が整備されることで、自主的に課題を見つけて取り組む姿勢が強まりました。
・自分の興味や関心に基づいてプロジェクトを進めることで、学習への積極性が高まりました。
(2)問題解決能力の向上
・実践的なプロジェクトや課題研究を通じて、問題解決能力が向上しました。
・理論と実践を組み合わせて学ぶことで、現実世界の問題に対する理解が深まりました。
(3)チームワークとコ三ュニケーション能力の強化
・競技大会や部活動でのプロジェクトを通じて、チームで協力して目標を達成する経験を積みました。
・仲間と協力して問題を解決する中で、コ三ュニケーション能力やリーダーシップが育まれました。
(4)将来のキャリアに対する視野の拡大
・STEAM Labでの経験を通じて、将来の進学やキャリアに対する具体的なビジョンが持てるようになりました。
・実際の技術やソフトウェアに触れることで、STEAM分野での職業への興味が高まりました。
(5)創造性の発揮
・クリエイティブなプロジェクトを通じて、自分のアイデアを形にする楽しさを知りました。
・Adobe Creative Cloudや3Dプリンターを使ったデザインや制作活動で、創造性を発揮する機会が増えました。

(1) 資金調達と持続可能なリソースの確保
・現状：モニター期間の終了後に、同様の先進的な機器やソフトウェアを継続して使用するための資金が不足する可能性がある。
・課題：持続可能な資金調達方法を見つけ、長期的な視野でのICT環境の整備を行う必要がある。
・対策：地元企業や大学、政府からの助成金や補助金を活用し、資金を確保する。また、寄付やスポンサーシップの獲得も検討する。
(2) 高等教育機関や産業界との連携
・現状：現実社会での問題解決経験を提供するために、高等教育機関や産業界との連携がまだ十分でない。
・課題：これらの機関との連携を強化し、実践的な学習機会を提供するための協力体制を構築する必要がある。
・対策インターンシップや共同プロジェクト、講師の派遣などを通じて、産業界や大学との連携を強化する。地域の企業とパートナーシップを結び、実践的な技術教育を推進する。
(3) 大学入試とのバランス
・現状：大学入試の勉強と創造的な学習活動の両立が難しい状況にある。
・課題：大学入試の準備とSTEAM教育の創造的な活動をどのようにバランスよく取り組むかが課題となっている。
・対策：総合型選抜や推薦入試へのシフトを利用し、入試対策とSTEAM活動の時間を上手く配分する。また、入試準備と並行して実践的なプロジェクトを行うカリキュラムを設計する。
(4) リソースのアクセス性の向上
・現状：学校のリソースが家庭で使用できないため、学習の連続性や柔軟性が制約されている。
・課題：学校外でもリソースにアクセスできるようにすることで、学習の連続性を確保する必要がある。
・対策クラウドベースの学習プラットフォームを導入し、リモートアクセスを可能にする。また、個人デバイスヘの必要なソフトウェアの提供を検討する。
(5) 教育内容の更新と教員のスキル向上
・現状：急速に進化する技術に対応するため、教育内容や教員のスキルを定期的に更新する必要がある。
・課題：教員が最新の技術や教育方法を習得し続けるための研修や教育内容のアップデートが必要。
・対策：教員向けの定期的な研修プログラムを実施し、新しい技術や教育方法を学ぶ機会を提供する。また、教育カリキュラムを柔軟に更新し、最新の技術やトレンドに対応する。
(6) STEAM教育の地域社会への浸透
・現状：STEAM教育の重要性を地域社会全体で共有し、理解を深める必要がある。
・課題：地域社会との連携を強化し、STEAM教育の価値を広く認知してもらうことが必要。
・対策：地域の小中学校や保護者を対象にしたワークショップや説明会を開催し、STEAM教育の重要性とその効果を伝える。また、生徒たちが地域社会で実際に学んだことを活かす機会を提供する。

愛知県名古屋市千種区に位置する愛知県立愛知総合工科高等学校は、 平成 28 年に開校した工科高校です。「サイエンスに考え、 アートに行動せよ」をスローガンに掲げ、今後の日本を担う理工系の研究者や技術者、技能者はもちろん、そのリーダーを担う人材も育成。若年者ものづくり競技大会や技能五輪全国大会などに積極的に参加するなど、同県における工業教育の中核を担う教育が行われています。高校生という早い段階でものづくりの思考と技術を磨く生徒たち、 そして指導する教職員の「STEAM Lab」活用について、同校の川田大介教諭にお話を伺いました。

理工や機械、電気、 電子、 建設、デザインと幅広い分野の学科を設置する同校は、 工科を専門とする学校だけあって生徒一人ひとりに貸与するタブレット端末を活用し、資料の作成や課題の提出はもちろん、連絡事項の確認やアンケートなど、 教育のあらゆる面でデジタル技術を活用。3D プリンターやドローン、アームロボット、電子回路や機械制御の実習装置など最先端の教育機器を配備した実習室を設けることで、 実践的な技術の習得に向けた教育、技能に関する大会参加への取組も行われています。そんな同校における STEAM 教育の位置付けについて川田教諭は、「STEAM 教育は将来的にもっとも記憶に残る活動のひとつとして位置付けられるべきと考えます。理論だけでなく、 ハードウェアやソフトウェアの動きを体験しながら学ぶことが重要であり、 STEAM Lab はその実現に理想的なプラットフォームと考えます」 と STEAM Lab 実証研究に応募した背景を振り返っています。

同校では、 一人一台のタブレット PC を生徒に貸与しているものの、 その性能は限られており、 Adobe Creative Cloud を用いたデザインや、 ゲームエンジンを活用した物理的シミュレーションやゲーム制作、 レンダリング作業をスムーズに行うことは難しかったと川田教諭は振り返ります。そういった課題があったなかで、 STEAM Lab に導入された高性能 PC によって複雑なリアルタイム ・ レンダリング、 ビルドの高速化、 効率的なデバッグやテスト環境が得られ、 そしてデザイン分野においては生徒たちの創造をプロフェッショナル ・ レベルで作り上げることができたと、 恩恵についても語られました。加えて、 生物の肉体的構造と動きを再現するモデル作成では 3D プリンターが活躍。 「生物学的なメカニズムの理解と同時に 3D モデルで表現する工学的な経験も得られました。学術研究や教育において多様な応用が可能だと思います」 と STEAM Lab の機器を評価いただきました。

「本校では、 授業時間外でも STEAM Lab の積極的な活用を行っています」と川田教諭は語ります。その活用の幅は非常に広く、 若年者ものづくり競技大会、技能五輪全国大会、組込みソフトウェア技術をテーマにした ET ロボコン、 そして部活動として近年数を増やしつつあるeスポーツでも STEAM Lab が利用されています。 「特に技能を競う競技では、 設計から製造、 プログラミングといった一連のプロセスを通じて、 生徒たちの創造性や問題解決能力を発揮。そして、eスポーツ部においては、 戦略的思考やチームプレイに関する能力を育む絶好の機会になっています。生徒たちは、授業で学んだ知識を応用し、自身の興味や専門性を深めることができます。こういった経験は生徒たちの学習意欲を高め、 将来的に科学や技術、 工芸など幅広い分野で技術者やリーダーとして活躍する人材育成はもとより、 基盤の構築に役立つのではないでしょうか」 と STEAM Lab の意義について語りました。

川田教諭は、今後の展望として「生徒たちが主体性をもって、 近隣の小中学校の生徒や保護者に STEAM 教育の面白さと重要性を伝える取組をしてみたいですね。生徒たちが学んだ知識を他者に伝えていく過程でプレゼンテーション能力やコミュニケーション ・ スキル、リーダーシップに関する能力を磨く絶好の機会になるのではないでしょうか」と語ります。しかしその一方で、 川田教諭は学校予算の制約によって、 十分な学習環境が整えられなくなってしまう可能性に加え、 独創的な学びと大学受験に必要な学びのバランスを取ることの難しさも課題として挙げられました。 「生徒たちが STEAM 教育の機会を最大限に活用できる学習環境の構築。これには政府や教育機関、産業界、入試制度の柔軟性など多方面の取組が必要になりますが、 STEAM 教育を通じ、 生徒たちの能力開発と将来のキャリア形成を支援するための環境が整えられることを期待したいですね」と締めくくりました。

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