最近注目の「STEM教育」って何？ 　幼児や子どもの学習に必要な理由・目的を解説

そもそも「STEM教育」の定義とは？

STEMはアメリカで生まれた言葉で、4つの分野の頭文字からつけられました。
 
いわゆる「理数系」と言われる分野の教育です。これらの分野を、一つひとつ分けて学んでいた縦割りの学習とは違い、STEM教育では4つの分野それぞれを連携させて横断的に学ぶことが特徴です。

与えられた問題を解く、暗記する、といった受動的な学習方法ではなく、子どもたちが主体となり、課題を見つけ、創意工夫して解決する、能動的な学習方法を重視したアクティブラーニングの要素が含まれている教育です。

「STEAM教育」と「STEM教育」の違いは？

簡単に言えば「Arts」の要素があるかないか、の違いです。Artsとは、芸術やリベラルアーツ（教養）のこと。理系の分野であるSTEMに、芸術や教養領域を加えることで、技術だけでなく創造性・クリエイティビティの分野も重視しており、新しい発想でモノづくりをすることも含めてバランスよく学ぶことを目指しています。

STEM教育が重要なのはなぜ？ 理由・目的

では、なぜ今STEM教育が必要なのか。その重要性や、社会との関連性を見ていきましょう。

STEM（数学・科学・工学）は創造性との結びつきが強い

STEMの頭文字になっている、科学・技術・工学・数学の理数系分野は、計算式や図形など決まった法則にのっとり、答えを導き出していく分野と言えます。自由な発想で新しいモノを創り出すクリエイティブな分野とは、領域を分けて考える印象があります。

しかし、STEM教育が目指している創造性は、思うままに筆を走らせる無作為なモノづくりではなく、目の前にあるモノをよく観察し、新しい価値を生み出していくことにあります。そのための理論や論理的な思考を基礎知識として身につける理数系の学習は、創造性と結びつきが強い分野と言えるでしょう。

これからは、ますます発達する技術を生かす「創造力」を身につけることが求められます。そのためには、観察眼を育てることが大切です。当たり前と思われていることに疑問を持つことから、発見が生まれることがあるでしょう。

海や川を泳ぐ魚や、夜空に浮かぶ星を眺める、といった身近なことも、子どもの観察眼を育てることにつながります。紙飛行機で遊ぶ時も「遠くまで飛ばす方法は？」と問いかけることで、飛行機を見る視点が答えを見つけるための見方に変わります。

例えば、子どもの観察眼が育ち、問いかけの中に「関数」「測量」「図形」といった数学の概念が含まれていれば、そこを深く掘り下げるように誘導することもできます。「ピラミッドの高さはどのように測ったのだろう？」という疑問を持った子どもには、答えを教えるのではなく、一緒に考えたり、自発的に調べるよう促すことが大切。途中で行き詰まってしまったときは、視点を変えてアプローチできるようサポートしながら、問題解決に導きます。

このような取り組みを繰り返しながら、子どもが自発的に課題を見つけ、新しい発見やシステムを創り出していけるよう能力を伸ばし、自力で調べるために必要な、科学、技術、工学、数学の知識を身につける教育が「STEM教育」というわけです。

STEM教育を通じて「理数系は難しそう」と苦手意識を持つ子を減らす

重要だと言われてはいるものの、学年が上がるにつれて理数系を敬遠する子どもは多くなるという調査結果もあります。暗記が重要視されていた従来型の教育では、数学は、機械的に公式へ数字を当てはめて計算したり、図形を覚える学習がほとんどでした。

「複雑な公式や記号が将来何の役に立つのか？」と疑問を持つだけで、学習に楽しみを見出せない子どもも多かった印象があります。授業が楽しくないのでは、理数系を敬遠してしまう子どもが増えてしまうのは当然とも言えるでしょう。

IT化やグローバル化が進む社会では、数学や工学といった理数系人材の需要が高まることは明らかです。世界各国では、高度な理系人材を育成するためにSTEM教育への取り組みが活発に行われています。日本でも、社会の変化に対応していくために、従来型の教育からSTEM教育への転換が求められています。理数系に苦手意識を持たず、いかに楽しく学ぶか、という取り組みが進んでいるのです。

STEMの基礎の有無でキャリアの選択肢が変わる

STEM人材の需要は、今後さらに高まることが予想されます。アメリカでは、STEM人材が100万人不足するという予測が出ています。

高度なSTEM人材の育成を国策として取り組んでいるのはアメリカだけではありません。中国やEUなどでもSTEM分野のイノベーション人材育成に積極的に取り組んでいます。

24/7Wall Streetは、2017年のデータを元に、アメリカ国内で働くSTEM人材の約25％が集まるメリーランド州カリフォルニア/レキシントンパークで、STEM人材の年収中央値が約10万3000ドルと国内最高水準だったことを報じました。

STEM能力の基礎を身につけることが、キャリア形成にとって有利に働いていると考えられます。将来STEM分野の職業に就かなかったとしても、STEM教育の学びがキャリアの選択肢を広げる助けになるのではないでしょうか。

日本のSTEM教育の現状

遅まきながら日本でもSTEM教育に関するさまざまな計画や取り組みが活発化しています。現状を見てみましょう。

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GIGAスクール構想とは？

2019年12月、文部科学省は新しい教育施策としてGIGAスクール構想を発表しました。GIGAスクール構想とは、「多様な子どもたちを誰ひとり取り残すことなく、子どもたち一人一人に公正に個別最適化され、資質・能力を一層確実に育成できる教育ICT環境の実現」を目指すもの。全国の小・中学校にひとり1台ずつ端末（PCやタブレット）を用意し、クラウド活用を前提とした高速大容量の通信ネットワーク環境を整備する計画です。

教育ICTの現状に関する2020年の文科省の調査によると、現在の教育現場では生徒4.9人につきコンピュータ1台という結果が報告されています。教育用コンピューターの整備率は改善されているものの、まだ各自治体によってばらつきがあるのが現状です。例えば、整備率55.2%の佐賀県に比べ千葉県では15.1%と差があります 。校内のWi-Fi整備が不十分なため、同じフロア内でもパソコンの利用に支障が出ている学校もあります。小学校プログラミング教育を推進するためにも、GIGAスクール構想を通じてひとり1台のパソコンやタブレットの設置や、インターネット環境の整備を進めている段階と言えるでしょう。

プログラミング教育の必修化

2020年から小学校でプログラミング教育が必修化されました。文部科学省が各都道府県の教育現場向けに発行している「小学校プログラミング教育の手引き(第三版)」によると、小学校におけるプログラミング教育のねらいのひとつとして「プログラミング的思考」を育むことを挙げています。

それは「自分が意図する一連の活動を実現するために、どのような動きの組合せが必要であり、一つひとつの動きに対応した記号を、どのように組み合わせたらいいのか。記号の組合せをどのように改善していけば、より意図した活動に近づくのか、といったことを論理的に考えていく力」とされています。つまり、コンピューターのプログラミングをすることで培われる論理的な思考能力のことです。

プログラミング的思考を育むために、必ずしもコンピューターを使わなければならないわけではありませんが、コンピューターを使って学ぶことには、それなりにメリットがあります。デジタルネイティブな現代の子どもにとって、コンピューターは生まれた時から当たり前のように存在しているもの。使いこなすのは大人より得意でも、その仕組みを理解して考え方を身につけるのは簡単ではありません。

そのため、コンピューターを使ったプログラミング体験や、算数や国語といった教科のほか、筋道を立てたモノづくりを活用することで、プログラミング的思考を育むことが大切です。コンピューターを使ったプログラミングが苦手な子どもは、レシピを作って料理を完成させる、設計図をもとに模型を作ることなどでも、プログラミング的思考を育むことができるでしょう。

スーパーサイエンスハイスクールの設立

スーパーサイエンスハイスクール（SSH）とは、2002年度から始まった文部科学省の制度で、先進的な理数教育を積極的に行う高等学校、中高一貫校に対し、さまざまな角度からサポートしていくというものです。

スーパーサイエンスハイスクールに指定された学校は、大学や研究機関、民間企業との共同研究や、地域の学校や海外の理数重点校との連携を行うほか、生徒の研究や発表会といった活動によって、他校とも連携していきます。

制度の目的は、「主体的・協働的な学び（いわゆるアクティブラーニング）の視点からの理数系教育課程の改善」や、「先進的な理数系教育の実施による創造性豊かな人材育成」とされています。

将来的な理数系人材の育成は、中等教育から実施することが不可欠であるという背景をもとに生まれた、先進的な実践例と言える制度です。サイエンスの分野に強い関心を持っている子どもは、スーパーサイエンスハイスクールへの進学を検討するのもよいでしょう。6年かけて高度な理数系カリキュラムを実施している中高一貫校もあるため、早い段階から理数系教育に力を入れたい場合にはおすすめです。

一般の教育現場にとっても、スーパーサイエンスハイスクールでの研究成果が還元されることが期待されています。

STEM教育を家庭でも実践するには？

STEM教育は、学校だけでなく家庭でも実践できます。小学校入学前であれば、​「親しみやすさ」や「能動性」を重視することがポイント​。おもちゃを上手く活用すると、遊びの延長からSTEM教育の実践につながります。

例えば、レゴ® ブロックは遊びながらエンジニアリングの要素を体験できるため、STEM教育への効果が期待されています。ロボットや車の組み立てにチャレンジする遊びのなかで、失敗ややり直しを経験しながら思考力や問題解決能力を育むことができるからです。

本格的にエンジニアリングへの興味を持つようになったら、プログラミング学習などに進みましょう。年齢に応じたレゴのプログラミングキットなどを活用すると、段階的に複雑なプログラミングに取り組むことが可能です。親子で遊びながらチャレンジするのもよいですね。

より高度な学習を希望する場合は、スーパーサイエンスハイスクール指定校への進学を目指す選択肢もあります。中高一貫校であれば中学校から入学が可能なので、塾に通うなど、少しずつ準備を進めていくのがおすすめです。

まとめ

日本でもGIGAスクール構想などを通じ、ICT環境の整備が進められています。子どもたちも、パソコンに触れる機会が増えています。

ただ、パソコンやタブレットを使いこなすことがSTEM教育の本質ではなく、コンピュータのプログラミングや理系教育を通じて、子どもの創造性を育むことが目的です。

技術開発が進み変化していく社会では、豊かな創造力や論理的思考能力の重要性がますます増していくでしょう。STEM教育の成果が期待されるところです。