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プログラミング教育コラム

最終更新日:2021.08.02 
公開日:2021.07.12

  • プログラミング教育必修化

STEM教育とは?STEM教育の特徴や国内外の取り組み事例

STEM教育とは?STEM教育の特徴や国内外の取り組み事例

文部科学省は、2020年度よりプログラミング教育を小学校の授業に取り入れることを決めました。このような背景もあり、ここ数年でプログラミングの注目度は急激に高まっています。

 

その中でも、特に注目されているのがSTEM教育(ステム教育)という教育手法です。ここ数年で耳にすることも多くなったSTEM教育ですが、詳しい内容については知らないという方も少なくありません。

 

本記事ではSTEM教育とは何なのか、STEM教育の派生や必要性、日本を含む各国のSTEM教育への取り組みについて取り上げていきます。

 

ご家庭での取り組み方法や、どこでSTEM教育を学ぶことができるかについても合わせて解説していきますので、お子さんへの教育で迷っている方はぜひ参考にしてください。

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STEM教育(ステム教育)とは

STEM教育とは、今後必要となるIT人材を育てるために提唱された教育手法です。日本で耳にするようになってきたのはここ数年ですが、海外では1990年代から取り組んでいる国や地域もあります。

 

それではSTEM教育の定義や目的、その特徴について見ていきましょう。

STEM教育の定義と目的

STEM教育とは、科学(Science)、技術(Technology)、工学(Engineering)、数学(Mathematics)の4つの教育分野を総称した言葉です。STEMという言葉は、科学・技術・工学・数学の頭文字からなる造語であり、STEM教育ではこれらの分野に力を入れた教育を目指します。

 

STEMのもととなった各教育分野の詳細は、以下の通りです。

 

Science:実験や観察からその事象に対して法則性を見出すこと

Technology:発生した事象において最適な条件や仕組みを見つけること

Engineering:仕組みをデザインしたり、多くの人に役立つものづくりをしたりすること

Mathematics:数量を論理的に表し使いこなすこと

 

STEM教育は、上記の4つの分野を総合的に学び、将来的に科学技術の発展に役立つ人材を育てることを目標にしています。アメリカでは2000年代ごろからこの教育手法に力を入れています。

 

これからの時代では、いろいろな分野に知識を持つ人材が必要とされるため、STEM教育はそのような人材を育む教育手法の1つとされています。

STEM教育の特徴

STEM教育の特徴は、4つの教育分野を横断的に学ぶこと、実践力を重視すること、そしてアクティブラーニング(生徒の主体的な授業への参加をうながすもの)と大きく3つに分類されます。

特徴1:4つの教育分野を横断的に学ぶこと

これまでの教育方法では、各分野を別々に学ぶ縦割りの教育が主流でした。しかし、これではさまざまな分野に跨る問題を解決する力が養いづらい点が弱みのひとつでした。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で、より柔軟な思考を養い、複雑な問題にも対処できる人材を育成していきます。

特徴2:実践力を重視すること

STEM教育では、従来の教育システムのように受動的な授業ではなく、体験型・創造型の能動的な教育を行います。この教育システムにより実践力が培われます。

特徴3:アクティブラーニング

体験型・創造型の授業では、子どもたちが課題に直面したときに自分たちの力で工夫して課題を解決します。これにより、主体的に学ぶことができるようになります。

 

STEM教育ではこれらの3つの特徴を活かして、自発的に学んで創造したり、表現して問題を解決する能力を身につけたりすることが目標とされています。

STEM教育が必要な理由

STEM教育が必要といわれる大きな理由は、今後ますますグローバル化やIT化が進んでいく世の中で、予測不能な時代の流れに対応できる人材を育成するためです。

 

野村総合研究所が、日本の労働人口の49%がAIやロボットで代替可能との見解を論文で示しました。したがって、AIにはできないことができる人材や、テクノロジーに強くコンピュータ産業やロボット産業を主体的に伸ばしていく人材が求められることが考えられます。それゆえに、これからの日本ではSTEMの基礎が身についている人が求められていくのです。

 

STEM教育の本質とは、変化の激しい現代社会を生き抜くために、科学技術やIT技術を学びながら「自発性」「創造性」「判断力」「問題解決能力」といった力を身につけさせることです。これらの能力は21世紀を生き抜くには必要不可欠な力であると考えられており、自ら学び、問題に直面した際に自ら解決し、理解を深めていくことで鍛える必要があります。

 

STEM教育の根底には、自分で学び自分で理解をしていく子どもたちを育てる狙いがあるのです。

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STEM教育から派生した教育手法

STEM教育はまだまだ改良の余地があり、派生した教育手法がいくつも生まれています。どの教育手法もSTEM教育が基盤となっていますが、重視している内容や、課題解決の方法には違いがあります。そのなかでも、特に注目が集まっている4つの教育手法を見ていきましょう。

STEAM教育(スティーム教育)

STEM教育に芸術のArt、もしくは教養を意味するArtsを取り入れた教育です。STEAM教育は、STEM教育をベースとしアートやデザインといった分野を加えて「ものごとを知ることと創造することのサイクルを生み出す分野横断的な学び」を行います。

 

STEAM教育は人間にとっての本当の豊かさを追求するために、科学・技術・テクノロジー・工学に芸術や教養を取り入れています。哲学とテクノロジーを活かしていくことがSTEAM教育の本質です。

 

とりわけ、いずれ来ると言われるAIの時代において、人間にしかない感性を重視した考えや課題解決の方法を上手く採り入れるという点で、STEAM教育は注目されています。

STREAM教育(ストリーム教育)

STREAM教育とは、前述のSTEAM教育にロボット工学(Robotics)のRを追加した教育手法です。この教育手法はロボット技術が必要とされる時代において、ロボットの設計やロボットを使いこなす能力を伸ばすために考案されました。

 

STREAM教育では、ロボットのデザインや組み立てから動かすまでの一連のプロセスを実践します。それらを通して、問題を解決する能力や論理的な思考を身につけることが、STREAM教育の目的です。

 

加えて、ロボット技術の開発者を養成し、技術力向上に貢献する人材を拡充させることも目指しています。今後はさらにロボット技術に精通した人材が必要になると予想されているため、多くの国が国家戦略としてSTREAM教育を推進しています。

 

現在ではSTREAM教育の一環として、学齢期以前の子どもたちが自分で考え、プログラミングを組んで動かして遊ぶことができる知育玩具などが開発されています。

 

特にアメリカはSTREAM教育が進んでおり、毎年開催されるニューヨーク・トイフェアにおいて、ロボット工学を意識したおもちゃが発表されています。

eSTEM(イーステム)

eSTEMとは、STEM教育に環境教育(Environmental education)を加えたものです。世界中が環境保全へと舵を進めつつある時代のため、環境教育を推進するeSTEM教育にも注目が集まっています。

 

環境問題といっても、その内容はさまざまです。例えば、異常気象などの自然環境、公害問題を筆頭とする産業環境、人間関係などに着目した生活環境、IT社会になって登場したインターネット環境など、その問題は多くの分野にまたがっており、密接に関係しあっています。

 

そうした中で、STEM教育が目標とする、さまざまな分野の横断的な知識を用いて問題解決ができる人材を必要としています。eSTEM教育では技術の向上を図りながら、よりよい社会をつくり上げることができる人材の育成を目的としています。

 

海外では、サンゴ礁の保護を行う研究所のデータを読みとって、そこからどのような環境対策ができるのかを話し合う授業を設けるなど、より実践的なeSTEM教育を取り入れている国もあります。

GEMS(ジェムズ)

GEMSとはGirls in Engineering Math and Scienceの略称で、女性がSTEM分野に進出することをサポートするプログラムです。この考えが提唱されたアメリカでは、幼稚園児から高校生までを対象とした体験型プログラムを運用しています。

 

世界では女性の社会進出の土台はまだまだ整っていないことが多く、GEMSを普及させることによって女性の地位向上や社会進出を促すことを目標としています。

 

またGEMSは数学や科学の教育現場で、子どもたちが実験したい対象や方法を自ら決める参加体験型プログラム、Great Explorations in Math and Scienceの略称としても使われています。

 

日本でも多くのワークショップが開催されており、野外活動やディスカッション、ゲームなどを通して仮説・調査・考察・発表といったことが体験できます。

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海外のSTEM教育の取り組み

ここでは、諸外国がどのようにSTEM教育に取り組んでいるのかについてご紹介します。今回は特にSTEM教育に力を入れている4か国の取り組み内容について調査しました。日本でも取り組みはじめていますが、海外と比較するとやや遅れているのが現状です。

 

海外のSTEM教育の状況を知ることは、お子さんの教育に役立つことにも繋がりやすいため、ぜひ参考にしてください。

アメリカの事例

アメリカはSTEM教育発祥の地でもあり、国家戦略としてSTEM教育に取り組んでいます。

 

アメリカ連邦政府機関のSTEM教育関連の予算は、2014年の時点で3.1億ドルを計上しています。2012年の執行額と比べると6.1%も上昇するなど、国家としても力を入れている分野であることが分かります。

 

特にオバマ大統領の就任後から取り組みは本格化し、科学技術に優れた人材育成に国家主導で取り組む姿勢がみえます。

 

2018年に発表された、今後5年間のSTEM教育戦略計画「成功のための進路の提示~米国のSTEM教育戦略~」では、STEM教育やSTREAM教育の重要性が強調されていました。女性の社会進出やSTEM教育への参加状況を明確化したり、職業訓練や研修生への教育にSTEM教育を取り入れたりするなど、幅広い視野を持って取り組んでいます。

シンガポールの事例

シンガポールもSTEM教育に力を入れている国のひとつで、2015年の国家予算のおよそ18%が教育関連にあてられており、その割合は国防費(約19%)とほぼ同じです。

 

そうした教育活動を推進しているのは、シンガポール・サイエンスセンターです。この機関は1,000種類以上の体験型事業所を有する国立博物館で、観光名所としても人気です。

 

2014年には中学校のすべての生徒に対してSTEMプログラムを提供するために、ステムインク(STEM Inc)を立ち上げました。

 

ステムインクでは、ハンズオン(体験学習)をベースとして、ロボット工学や環境科学などの授業を行っています。身近なものを例に出して、それらに対して仮説を立てながら検証を繰り返す授業も、ステムインク教育の特徴です。

 

このような取り組みは子どもに学ぶ楽しさだけでなく、「STEMは社会のなかでどう活かせるのか」という学びの目的と結果を意識させ、意欲的な学習の継続を促します。

中国の事例

中国もSTEM教育に力を入れている国の1つであり、中国政府の強力なバックアップがSTEM教育の中国社会での浸透を後押ししています。

 

例えば2015年に、中国政府教育部が五ヵ年計画でSTEM教育などを進める方針を示しました。その計画に沿って2018年から2020年にかけて、小中学校や高校でプログラミング教育の必修化を図るなど、政府主導で情報教育が推進されています。

 

また中国では最新のITテクノロジーが素早く普及するため、子どものIT教育に力を入れたいと思っている保護者が多いこともSTEM教育の浸透に貢献しています。

インド・インドネシアの事例

インド・インドネシアもSTEM教育にかなり力を入れている国です。人口の違いもあり単純な比較はできませんが、STEM学部の卒業生徒数が世界トップクラスとなっています。2013年の卒業生徒数をみると、インドは中国に次ぐ第2位の260万人、インドネシアは第6位の20万6,000人でした。

インドの教育で特筆すべき点は、2015年にスタートさせた「Rashtriya Avishkar Abhiyan」でしょう。これは、6歳から18歳の子どもたちを対象にした学習プロジェクトとなっており、「探究心、創造性、科学と数学への愛情を植え付ける」ことを目的としています。

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日本のSTEM教育の取り組み

海外と比べるとやや見劣りしてしまうのが日本のSTEM教育です。しかし、ここ数年で取り組み方にも変化が生じています。日本はSTEM教育にどう取り組むようになったのか、以下ではその事例を見ていきましょう。

国内でのSTEM教育の現状

結論から述べると、日本のSTEM教育は海外と比較するとかなり遅れています。2016年の4月に、文部科学省が小学校でのプログラミング教育の必修化を検討するという指針を発表しました。しかし、現状は地域によってIT機器の導入率に差があったり、場所によってはインターネット環境の整備すらできていない状態でした。

 

こうした状況から、日本のIT分野での競争力低下を懸念する声が高まっています。

 

たしかに、海外と比較すると国家レベルのSTEM教育の浸透は遅れていますが、民間の教育関連企業などでは、積極的にサービス展開を進めています。

 

具体的な取り組みとしては、民間企業が子ども向けのワークショップを開いたり、親子で体験できる授業を週末に計画したりするなど、STEM教育に早い段階から触れることができる環境をつくっています。

プログラミング教育必修化

日本では子どもたちが自ら考えて課題解決を図り、論理的に構築していく力を身につけるため、2020年度から小学校でのプログラミング教育が必修化されました。プログラミング教育が普及することで、筋道を立てて課題解決を図る、プログラミング的思考を持つ人材の育成が期待されています。

 

これまで日本の教育は座学が一般的でした。しかしプログラミング教育では授業にディベートを取り入れたり、生徒が能動的に参加できるアクティブラーニング方式などを取り入れることで、目まぐるしく変化する世の中で活躍できる人材の育成を図っています。

 

2021年度からは中学校でもプログラミング教育が本格化し、STEM教育がさらなる広がりを見せると予想されます。

STEM教育研究センターの開設

2002年にSTEM教育を専門に扱う機関として、埼玉大学がSTEM教育センターを開設しました。このセンターではワークショップや他校への出前授業を開催し、STEM教育の普及を行なっています。

 

このセンターが目標とするのは、STEM教育の指導者の育成です。海外と比べると日本は指導者の数でも遅れをとっているため、STEM分野に詳しい人材の早期育成が必要不可欠となっています。

 

そこで、STEM教育の普及活動の一環として、指導者となる教員へのSTEM教育の研修や、総合学習のカリキュラム開発などを行なっています。また、学校でのSTEM教育環境の改善や外部講師の紹介、助成金応募の支援など、幅広い推進活動にも取り組んでいます。

スーパーサイエンスハイスクール(SSH)の設置

スーパーサイエンスハイスクール(SSH)とは、文部科学省が指定した先進的な理数教育を行っている高等学校の呼び名です。2002年にはじまった制度で、理数系の教科に力を入れている高校の活動を資金面で援助しています。

 

スーパーサイエンスハイスクールではアクティブラーニングを重視しており、大学と連携して生徒の創造性や独創性を高める授業が行われています。

 

現在までに全国で200校以上がスーパーサイエンスハイスクールに認められており、さらに今後も増えていくことが予想されます。

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STEM教育につながる簡単な遊び例

STEM教育は学校だけでなく、家庭でも遊びなどに取り入れることによってさらに理解を深めることができます。しかし、「STEM教育を家庭でやるなんて難しそう」と思う方も多いでしょう。

 

実は特殊な機械などがなくても、STEM教育につながる簡単な遊びを家庭でも取り入れることができるのです。今回はその実例として、4つの遊びを見ていきましょう。

語彙力や知識量を増やすことが期待できる遊び

お題として1つのテーマを決めて、そのテーマに沿った解答を子どもたちが順番にしていくような遊びが当てはまります。子どもたちの語彙力や知識量を増やすだけでなく、関連性を考えさせる力も育まれます。

数学的思考が身に付けることができる遊び

トランプを使い、足して10になるペアを探して捨てていく遊びなどが当てはまります。算数への苦手意識を減らす効果も期待できます。

図形を視覚化できる遊び

折り紙で鶴を折ったり、ブロックやパズルを組み立てて物体を作ったりする遊びなどが当てはまります。図形を視覚化する力を養うだけでなく、集中力や望んだ結果を形にする追及力も鍛えることができます。後々、どうするとこの図形ができるのかと考えることができる問題解決力も身につけることが期待できます。

創造力を高める遊び

おままごとなどのごっこ遊びが当てはまります。泥団子を料理に見立てるなどの何もないところから生み出すことは、STEM分野に欠かせない創造力の向上につながります。

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家庭でSTEM教育に取り組むポイント

次は、家庭でSTEM教育を取り組む際におさえておくべきポイントのご紹介です。STEM教育は幼児期から取り入れることで、効率的な能力の向上が見込めますが、実は年代別で取り組み時のポイントが違ってきます。

 

幼児期から高校生までの各段階における、STEM教育の取り組みポイントをご紹介していくので見ていきましょう。

幼児期(小学校入学前)の取り組みのポイント

幼児期はまずは子どもが楽しいと思うことができるように寄り添うことを意識しましょう。

 

STEM教育を取り入れた遊びなどを通して、「もっとやりたい」「もっと知りたい」という気持ちを優先させることが大切です。

 

また、折り紙やブロックを使った遊びなどは、指先の感覚を鍛えることにも役立ちます。頭の中でイメージしたものを形にする力がないと、子どもは諦めてしまうことがあるため、創造力を高めることにも直結する指先の感覚を鍛えるおもちゃは必要不可欠です。

 

また、そんなおもちゃを使って子どもがつくったものが理解のできないものであっても、絶対に非難してはいけません。自分で一生懸命つくったものが伝わらず、さらには非難までされてしまうと、子どもは失敗して大人に怒られることを恐れてしまいます。こうなってしまうと、失敗することを恐れずに自立的にチャレンジするSTEM教育のコンセプトから大きく外れてしまうため、注意が必要です。

小学生の取り組みのポイント

小学生の時期は学ぶ姿勢を身につけることを意識しましょう。創作活動や子どもの好きなことを探求させることで、自由に思考する時間を与えることが大切です。

 

「正解よりも、間違っていたらやり直してもいい」という考え方やチャレンジする姿勢、行動などがSTEM教育では非常に大切なポイントになります。

 

ブロック遊びは、組み立てる前に頭の中に図形を描く力や、思い通りにつくる思考力、問題解決能力を身につけることに役立ちます。それらの力はエンジニアリングの要素と関わりがあるため、STEM教育への効果が期待できます。

 

「STEMトイ(ステムトイ)」と呼ばれる論理的思考力などを鍛えることができるおもちゃもあるので、そういったおもちゃを子どもに与えるのもひとつの方法です。レゴ®ブロックはその代表例と言えます。

 

ほかにも、STEMトイの中にはロボットプログラミングもあります。家庭で遊ぶことができるものからワークショップで体験できるものまでさまざまな種類があるため、子どもの興味に合わせて体験させてあげましょう。

 

スーパーサイエンスハイスクールは中高一貫校であることも多いため、お子さんをスーパーサイエンスハイスクールに通学させることを考えている場合は小学生のうちから塾などに通わせて受験対策をしておくこともおすすめです。

中学生~高校生の取り組みのポイント

中学生ごろからは思考力や数学的知識も大きく成長するため、自分で学ぶことの楽しさや喜びを実感させることを意識しましょう。

 

例をあげると、数学では点数を取ることではなく、基礎の内容を理解することが目標になります。そうすることで学ぶことの楽しさを実感させ、STEM教育で求められる課題解決する能力を高めさせます。

 

子どもが学ぶことの楽しさを実感したならば、身近な問題の解決に役立てることができるよう働きかけてみましょう。学校のことでもゲームのことでも、数学に関係ないことでも構いません。

 

もしも、よりレベルの高い学習を子どもが希望した場合には、スーパーサイエンスハイスクールに進学させるために受験を見越して塾に通わせることも検討するとよいでしょう。

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STEM教育を学ぶことができるおすすめの場所

それではSTEM教育を学ぶことができるおすすめの場所をご紹介します。STEM教育といっても、さまざまな分野に分かれているため、子どもの興味に合わせた教室を選びましょう。

 

以下では、その中でも特に人気のある3つをご紹介します。

プログラミング教室

プログラミングは2020年度から小学校で必修化となり、これからの時代には欠かせないスキルです。そのため、プログラミング教室に通わせることは子どもの将来に役立つことにも繋がるでしょう。

 

試行錯誤をして知識を深め、STEM教育に必要な創造性や表現力を育成することができる教室もあります。

 

週末などには、子どもたちを対象に単発のプログラミング講座が開かれていることもあります。ゲーム感覚で学ぶことができる教室など、学校の学びとは違ったSTEM教育に触れることができるため、参加を検討してみるのもよいでしょう。

ロボット教室

ロボット教室は組み立てから作動までの工程を自分で体験することで、問題解決能力や行動力、そして自発性を鍛えることができます。また、自主性の向上や仲間と共につくり上げる経験によって、将来一緒に働く仲間との連携がスムーズに行うことができるなどの効果も期待できます。

 

敷居が高く感じるかもしれませんが、ロボット教室によっては理解度やスキルに合わせたコースが用意されているため、まったく経験がない子でも参加することが可能です。

サイエンス教室

サイエンス教室はSTEM教育の目的にもある、楽しみながら学ぶ点において非常に役立ちます。

 

サイエンス教室では「どうしてそのような現象が起こるのか」に焦点を当てる科学実験を行ったりや、「なぜ?」「なに?」という子どもの探求心を伸ばすカリキュラムを組んでいたりと、子どもだけでなく大人も楽しめるものになっています。子どもと一緒に体験してみるのもよいでしょう。

 

他には、遊びを取り入れた算数教室などが挙げられます、算数に苦手意識のある子どもも楽しみながら学ぶ指導や仕組みを取り入れているケースもあります。

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STEM教育ならLITALICOワンダーへ

LITALICOワンダー(リタリコワンダー)は新年長さんから高校生まで幅広い年代を対象とした、子ども向けのIT×ものづくり教室です。

 

プログラミングやロボット、アプリケーション開発といったさまざまな形でのものづくりができます。もちろん子どもの興味に合わせて好きなコースをお選びいただけます。

 

LITALICOワンダーでは、楽しみながら新しいアイデアを自分で考えて形にするための機会を子どもたちに提供します。そうして自分で考えて答えを出すことで、楽しみながらSTEM教育を経験することができます。ご興味のある方は、ぜひ無料の体験授業にご参加ください。

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まとめ

これからの時代は最新テクノロジーを使うことができるだけでなく、創造していく人材が必要不可欠です。それにともなって、STEM教育はさらなる広がりを見せることが予想されます。時代の流れに取り残されないためにも、子どもへのSTEM教育は必須と言うことができるでしょう。

 

LITALICOワンダーでは、楽しみながらSTEM教育を経験することができます。一人ひとりに合わせてオーダーメイドカリキュラムを制作するため、どんなお子さんでもはじめやすいことが特徴となっています。お子さんへのSTEM教育で迷っている方は、ぜひご検討ください。

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    監修 LITALICOワンダー編集部(りたりこわんだー へんしゅうぶ)

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    LITALICOワンダー編集部では、ITやものづくり、子どもの教育などに関するさまざまな記事を発信します。LITALICOワンダーは、新年長さん〜高校生のお子さんを対象にしたIT×ものづくり教室です。

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