STEM教育とは？
2000年代にアメリカで提唱され、いまや世界各国で推進されているSTEM（ステム）教育。日本でも学校教育にSTEMの取り組みは徐々に導入されており、2020年から小学校で必修化となったプログラミング教育もその一環です。しかし海外と比較して、日本では研究や実践事例も多くなく、まだまだ課題が残るといわれています。
「STEM」という言葉を聞いたことはあっても、その意味や具体的にどのような取り組みなのかがわからない、という人も多いのではないでしょうか。
この記事では、STEM教育とはどのようなものなのか、その定義や目的を整理するとともに、国内外の事例を踏まえながら、STEM教育の具体的な取り組みについて解説します。
■STEM教育の定義とゴール
STEM教育は、科学（Science）、技術（Technology）、工学（Engineering）、数学（Mathematics）の頭文字を取ったもので、これらの分野を統合的に学ぶ教育手法のことをいいます。
この「統合的に学ぶ」というのがSTEM教育のポイントです。例えば科学分野では、実験や観察をもとに法則性を見つけ出すことを主としていますが、４つの学問分野をバラバラに分けるのではなく、これらを分野横断的に学ぶのです。
■STEM教育が注目されたきっかけ
このSTEM教育が注目されるきっかけとなったのは、アメリカで2009年に行われたオバマ元大統領の演説でした。続いてオバマ政権は、2013年に「STEM教育5カ年計画」を発表しています。
この計画では、2020年までに初等中等教育の優れたSTEM分野の教員を10万人増やすことや、今後10年間でSTEM分野の大学卒業生を100万人増やすなど、具体的な数値目標が提言され、年間30億ドルもの国家予算を投じられました。（30億ドル＝約4500億円 ※1ドル＝149円としたとき）
第一に、今後確実に起こりうるIT人材の不足が挙げられます。ある調査では、テクノロジーの進化により、STEM関連の専門職に対する需要が急速に増える一方で、STEM分野の学位取得者数は100万人不足すると予想されました。早急に理工系の高校生・大学生を増やす必要があったのです。とりわけ、女性やマイノリティに対しては、圧倒的にSTEM教育の機会が届いていないことも大きな課題として取り上げられました。
第二に、OECD加盟国33ヶ国の国際学力テストにおける、アメリカの子どもたちの科学・数学分野におけるリテラシーの低さも問題視されました。2012年に実施された学習到達度調査（PISA）では、数学的リテラシーが27位、科学的リテラシーが20位という結果だったのです。
この状況で何も策を講じなければ、科学技術やビジネスの世界でアメリカが国際競争力を高めていくことは難しい、という大きな危機感がありました。このため、質の高いSTEM教育を性別や人種を問わず多くの国民に届ける必要性が叫ばれました。またアメリカに続き、欧米各国やアジア諸国でもSTEM教育の重要性が認識され、今や世界の多くの国で積極的に展開されるようになったのです。
■なぜSTEM教育が重要なのか
さて、世界中で注目され、国を上げて推進されるようになったSTEM教育。20年前には日本で耳にすることがほとんどなかったのですが、なぜ、現代社会においてSTEM教育がこれほど重視されているのでしょうか。
その理由は以下の５つです。
- 1. テクノロジー技術の進歩への適応
- 2. 問題解決能力の育成
- 3. 将来の選択肢の増加
- 4. グローバル競争力の向上
- 5. ITリテラシーの向上
ひとつずつ見ていきましょう。
1. テクノロジー技術の進歩への適応
電車に乗るときはスマホやカードをかざすだけ。トイレに入れば照明が自動で点灯する。家に帰ればお掃除ロボが部屋をきれいにしている。
スマートフォンは私たちの生活に欠かすことはできないツールとなり、いまや、インターネットやAIを全く使わずに生活することは困難といえます。
STEM教育はこのテクノロジーの進歩に適応し、これから必要な新しいスキルを身につけるための基盤となります。
2. 問題解決能力の育成
コンピューターやAIの力を活用することで、社会で起こる様々な課題をより容易に解決することができます。STEM教育は学問分野にとらわれず、横断的かつ実社会に根ざした教育であるため、未来を生きる子どもたちが創造的なアイデアを生み出す力を育成します。これが、今までになかった新しいサービスや製品へとつながり、社会や経済が発展してゆくのです。
3. 将来の選択肢の増加
STEM分野に関する仕事の需要は大きく高まっています。米国教育省によると、2010年〜2020年におけるSTEM関連の職業の需要は、平均して約34%増加するといわれています。非STEMを含めた産業全体での増加率が14%であるのに対し、倍以上高い予測となりました。
より複雑で高度な問題解決力が要求される時代に、優れた科学者やプログラマー、エンジニア、データサイエンティストなど、STEMの専門性を持つ人材は、将来に渡って需要が多いということがわかっており、業界や場所を問わず、自分に合った働き方ができる可能性が高まります。
4. グローバル競争力の向上
STEM教育は、国際的な競争力を高めることに役立ちます。多くの国がSTEM分野の教育と研究に力を入れ、経済成長を促進しているのはそのためです。STEM教育に対する投資が、ゆくゆく国の競争力に繋がっていくと考えられているのです。経済発展が著しいIT先進国である中国も例外ではなく、AIの人材育成に注力しているといわれています。
5. ITリテラシーの向上
人工知能（AI）やコンピューター技術は現代社会で不可欠です。ただし、適切に活用しなければ、大きな不利益をもたらすことも事実です。STEM教育によってITリテラシーを高めることで、インターネット上にあふれる膨大な情報から適切なものを検索・閲覧する技術や、受け取った情報を鵜呑みにすることなく自分で判断する能力を養います。
また、誰もが情報を気軽に発信できる現代社会では、個人を特定される、ネットの匿名性から誹謗中傷の加害者・被害者になってしまう、などのトラブルを回避する判断力の育成も必須です。さらに、IT技術とは切っても切れない、ウイルスやセキュリティに関する正しい知識や、コンピューター操作に必要な技術を高めることも、STEM教育の重要な役割といえるでしょう。
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さらに、自分の行動を調整し、他者と主体的にコミュニケーションを取る力も必要とされ、文部科学省はこれらの力を「21世紀型スキル」としてまとめています。この21世紀型スキルを育むために、STEM教育は欠かせないものとなるでしょう。STEM教育は、現代社会で必要なスキルや知識を磨き、個人の未来を切り開くだけでなく、社会として発展していくための非常に大切な教育だといえます。
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STEM教育のバリエーション
STEM教育は柔軟性が高く、さまざまなアプローチやプログラムが展開されています。STEM教育のバリエーションの中で代表的なものをいくつか紹介します。
■STEM教育から派生した教育手法
大きく以下の4つの教育手法があります。
1. STEAM（スティーム）教育
2. STREAM（ストリーム）教育
3. eSTEM（イーステム）教育
4. GEMS（ジェムズ）
では、ひとつずつ詳細を見ていきましょう。
1．STEAM（スティーム）教育
STEAM教育は、STEM教育に芸術のArt、もしくは教養のArtsを意味する”A”を足したもので、化学・技術・工学・数学に芸術や教養の要素を加えた教育手法です。
STEMの技術や横断的な知識の習得だけでなく、創造的な表現力やデザイン思考も併せて育むことで、新しいアイデアを生み出し、問題解決手法の幅を広げることができます。Artにおける拡散思考とSTEMにおける収束思考は対照的であり、その相互作用によってイノベーションが生まれるといわれています。
また、「自分にとっての幸せはなにか」「友情とはどういうものか」など、様々な物事の本質を洞察しようとする哲学的なアプローチも行います。テクノロジーと哲学を共に活かすことで、より豊かな人生を追求してゆくことを目指します。
2．STREAM（ストリーム）教育
STEAM教育にRobotics（ロボット工学・ロボット技術）を意味する”R”を足したものです。他にもRには、Reading（読解力や情報リテラシー）やReviewing（評価）、Reality（現実性）などの意味が含まれることもあります。
これからテクノロジーの進化がもっと進めば、ロボット技術の需要はますます高まります。ロボットが人間のかわりに様々なものを動かし、生活を便利にしてくれる一方で、人間にしかできないことが、より求められる時代になるでしょう。
STREAM教育では、子どもたちは設計やデザインから、ロボットをプログラミングで動かして実証する、その一連のプロセスを通して、数学、科学、工学、芸術などを横断的に学びます。目的を達成するためにロボットにどのような動きをさせたいか、試行錯誤しながらロボットを作ったり、プログラミングを書いたりすることで、創造力や発想力を伸ばしていきます。このゼロからイチを生み出すということは人間にしかできないことであり、社会にイノベーションをもたらす源になってゆくでしょう。
またSTREAM教育では、Rの意味を持つReviewing（評価）にあるように、ロボットの動きを見ながらプログラムを検証し、ペアやグループで話し合う、という活動もよく取り入れられます。一人ではなく、他者と意見をすり合わせながら、お互いの最適解を探し出すプロセスも重視され、子どもたちにとって貴重な経験となります。
3．eSTEM（イーステム）教育
eSTEM教育は、STEM教育にenvironment（環境）を意味する”e”を足したもので、環境教育の概念を取り入れています。この「環境」とは幅広く、自然環境、産業環境、生活環境、IT社会などが含まれます。
テクノロジーの進化とともに産業が急速に発展し、世界的に見れば人口が増加し続けている現代は、地球上のあちこちで環境問題が発生しています。気候変動による災害や異常気象、森林破壊などの自然環境問題、また処理しきれない大量のゴミや近代化による公害問題など、環境問題は多岐にわたります。またそれらは互いに密接に関係しあっているため、その解決は容易ではありません。
だからこそ、eSTEMではSTEM教育の特徴である、異なる分野の知識や技術を横断的に結びつけ、活用することで、問題解決ができる人材の育成を重視しています。利便性や技術の進化だけを闇雲に追い求めるのではなく、環境への配慮やどうすれば社会の課題を解決できるのかを学び、よりよい未来を切り開いていく力を養う教育だといえるでしょう。
4．GEMS（ジェムズ）
GEMSは、”Girls in Engineering Math and Science”の頭文字を取ったもので、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。世界的に見て、STEM分野での女性の活躍事例は少なく、この取り組みを通して、女性の社会進出や男女平等を実現しよう、という理念のもとに生まれた教育手法です。
社会がより良く発展するには、女性の活躍や男女平等の仕組みづくりが必須といわれており、世界各国がSTEM分野に進出する女性をサポートしようと取り組みを進めています。また、GEMSは”Great Explorations in Math and Science”の略称としても使われており、幼稚園から高校１年生までを対象とした、科学と数学のカリキュラムを指すことがあります。
子どもたちが自分で実験を企画して実施する参加体験型のプログラムで、日本でも多くの素晴らしい取り組みが実施されてきました。座学だけでなく実際に体験したり考察したりすることで、子どもたちの好奇心を喚起し、科学や数学への興味を促すことを目的としています。
STEM教育の事例
STEM教育の概要がわかったところで、国内外ではどのようにSTEM教育に取り組んでいるのか、いくつか事例を見ていきましょう。
■海外におけるSTEM教育の取り組み
まずは海外の事例です。STEM教育先進国といわれるシンガポール、そしてSTEMの発祥地であるアメリカの例をご紹介します。
シンガポールの事例
シンガポールは、STEM教育に特に注力している国の一つです。東京都23区ほどの小さな面積に500万以上の人が暮らしており、資源が乏しいため、国を持続的に発展させるために優秀な人材の育成は必須である、という認識のもと教育施策を推進してきました。
それは国家予算の割合にも反映されており、2022年度においては、教育費に約13%の予算が割り当てられており、コロナ禍になる前の2019年は18%もの予算を取っていました。この数字は国防費に次ぐ2番目の支出であり、かなり大きな割合です。一方、日本の教育費というと、国家予算のわずか4.9%（2022年度）であり、シンガポールとは2.7倍もの差があります。教育に対する政府の力の入れ方に大きな違いがあるといえるでしょう。
ステムインクには、STEM関連領域で修士号・博士号を持つスペシャリストが所属しており、学校と連携しながら体験型、かつ、実社会に即した知識や技術を学べる授業を展開しています。教材キットなど学習ツールにこだわらず、身の回りのものを使いながら、仮説や観察、検証を繰り返し、学んだ知識や技術がどのように社会に使われているかを実感できる、そのような授業が各地で行われているのです。
アメリカの事例
サンディエゴにあるHigh Tech Highという公立学校（チャータースクール）では、STEAM教育に重点を置いたプロジェクト型学習(PBL）を実践しています。PBLとは、文部科学省が推進するアクティブラーニングの一つであり、従来の暗記型ではなく、子どもが学びの主体となって、「なぜこれを学ぶのか？」といった学習の目的やプロジェクトのゴールを設定し、学ぶプロセスを重視した教育手法です。
課題解決の過程でプログラミングを行ったり、プロジェクトの成果としてアート作品を発表したり、チームでディスカッションしたりする機会も多く、STEAM教育の代表的な事例といえるでしょう。
■国内におけるSTEM教育の現状・取り組み
2016年に内閣府が目指すべき未来社会の姿として「Society5.0」を発表したことで、日本国内でもSTEM教育への関心が高まりました。ただ、STEM教育に膨大な予算を投じて取り組んでいる国と比べると、日本はまだまだSTEM後進国といえます。
2020年から文部科学省が始動した「GIGAスクール構想」は、児童・生徒一人につき一台の学習用端末の普及と学校内でのネットワーク環境の整備が急ピッチで進められました。また、プログラミング教育は2020年度に小学校、2021年度に中学校、2022年度に高校でプログラミング教育が必修化されています。
しかし、学習機材やインターネット環境の不具合、専門性を持つ教師の不足や教育現場の疲弊、明確なカリキュラムがなく各学校に任されており学校間格差が大きいことなど、対応しなければいけない課題は多く残されています。
一方、民間では様々な企業や機関がSTEM教育に関するサービスや活動を提供しています。また、2002年に設立された埼玉大学「STEM教育研究センター」では、従来の科学技術教育や理数教育のあり方を捉え直し、STEM教育について専門的な研究を行っています。地域や学校と連携しながら、STEMのワークショップや出前授業・講演を行い、子どもたちがものづくりやSTEM学習の楽しさを実感できるよう、様々な活動が行われています。ほかにも、学校や民間スクールでユニークな取組がなされているのでいくつか見てみましょう。
SSH（スーパーサイエンスハイスクール）の事例
SSHとは、未来を担う科学技術系人材の育成を目指し、理数教育に重点を置いた取り組みであり、中高一貫校・高校にて2002年から実施されています。SSH指定校になるには、文部科学省の認定が必要であり、2022年度には218校が指定校として理数系のハイレベルな教育を実施しています。SSH指定校は、科学技術の専門性を持った人材の育成だけでなく、研究校としての役割を持ち、学習指導要領の範囲を超えて、実験的なカリキュラムを行うことができるのも特徴です。
大学や研究機関、企業、団体、行政、ときには海外と連携してプロジェクトを行ったり、研究会やコンテストなどに参加したりといった機会もあり、学校の枠組みや教育システムを大きく超えて活動することができます。予算の面でも、JST（科学技術振興機構）から補助が出るため、生徒は一般的な学校よりも充実した環境で学習に取り組める可能性が高いでしょう。
学習指導要領や、目先の受験勉強に関する内容だけでなく、より広い視野を持つ、創造性やグローバル意識の高い人材の育成が目指されています。SSH指定校の多くは公立学校であり、現時点では全都道府県に指定校があるので、興味のある方は下記の指定校一覧をご参考ください。
戸田市立戸田東小中一貫校
この学校は公立校ながら、小中学生が利用できるSTEAM教育の拠点「STEAM Lab」を設置しています。産官学の連携により、プログラミング学習やプロジェクト型学習(PBL）に取り組み、成果を上げています。戸田市は、「子どもたちにワクワクする学びを提供し、知的好奇心を育成したい」という想いから、インテルと21世紀型スキル育成に関する共同研究を進めてきました。
その他の企業からも協賛を得て、ハイスペックPCや3Dプリンター、ロボットカー、動画編集ソフト、3D-CADソフトなどを導入し、子どもの創造力を高めるような充実したICT環境を整えています。
2021年度には、小学3・4年生は「Scratch（スクラッチ）」やロボットカーを使ったプグラミング授業を実施、小学5・6年生は3Dプリンターや3D-CADソフト、動画編集ソフトを活用するなど、段階を踏みながらICT機能を使いこなしてPBLの成果物を発表する授業が進められています。
民間でSTEMを学べる教室
民間のスクールでは、10年ほど前からSTEM教育に力を入れる教室が多く生まれています。先程のスーパーハイスクール（SSH）は中高生を対象とした取り組みであることに対して、民間スクールの多くは、未就学児〜小学校低学年から始められる教室が多いのが特徴です。
現在の初等教育ではなかなかカバーすることが難しい、STEM分野の力をより伸ばしていきたいと考えるのであれば、民間スクールを検討しても良いかもしれません。
STEM教育を行う民間スクールは、大きく2つに分かれます。
1. プログラミング教室
2. サイエンス教室
1. プログラミング教室
プログラミング教室は、2022年時点で全国に12,000教室以上あります。パソコンやタブレット画面のみで行う教室やロボット教材を使用する教室など、学習教材やアプローチ方法は様々です。１つずつ見ていきましょう。
・パソコンやタブレット画面のみで行う教室
このタイプの教室では、ゲーム制作などを中心に行い、レベルアップすればアプリ開発に取り組むこともあります。教室によっては、社会で実際に使われる本格的なプログラミング言語を学ぶことができ、将来のキャリアにつながりやすいといえるかもしれません。
・ロボット教材を使う教室
ロボット教材を使う教室は、STREAM教育の代表といえるでしょう。課題を解決するために、ブロックを組み合わせてロボットの設計を考えたり、どのようにロボットを動かすかを検証したりといった一連のプロセスを通して、数学、科学、工学、芸術などを総合的・横断的に学ぶことができます。
具体物（ロボット）を実際に動かし、試行錯誤しながらプログラミングしていくため、わかりやすく、未就学児など低年齢から始めやすいのも特徴です。また、ロボットを作る楽しさも味わえるので、子どもたちのモチベーションを保ちやすいといえるでしょう。
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2．サイエンス教室
理科実験を通して、子どもたちが「なぜだろう？」と考えながら、「仮説」→「検証」→「結果」→「考察」というサイクルを繰り返して、「自分で考える力」や探究心、集中力を育成する教室です。子どもたちの頭の中は「なぜ？」「どうして？」でいっぱい。そんな世の中にある不思議や疑問を発見し、自分なりに仮説を立てて、それを実験という根拠を持って証明する力は、これからの時代、よりいっそう必要とされるでしょう。
プログラミング教室やサイエンス教室では、無料もしくは500〜1500円程度のお手頃な料金で気軽に体験することができる場合が多いです。お子様がハマるかどうかぜひ一度試してみてはいかがでしょうか。
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STREAMフェスの紹介
ここまで、STEM教育の具体的な事例を見てきて、「STEM教育っておもしろそう！」「これからの時代には大切な力だな」と感じた方に、お知らせです。
STEM教育の概念に、Art（芸術）やRobotics(ロボット技術）の要素を加えた大規模イベント「STREAMフェス（STREAM FEST.2023)」が2023年12月に大阪で行われます！これまで、STEM教育が身近ではなかった人も、理数系が苦手だというお子様も、誰もが楽しめるお祭りイベントです。下記概要をご覧ください。
■「 STREAM FEST.2023」ってどんなイベント？
STREAM(科学、技術、ロボティクス、工学、芸術、数学)を テーマにした、全国 の小中学生を対象にした体験型イベントです。国内外に114教室展開するロボットプログラミング教室「ロボ団」の運営元、「夢見る株式会社」が開催します。
このイベントは、STREAMをテーマとして、未来の社会を創る子どもたちに身近なテクノロジーやロボティクスに触れてもらうだけでなく、IT社会やこれからのAI 時代におけるSTREAMに関する活用体験を提供します。様々な体験を通して、新たな「好き」を見つけることで、子どもたちの未来の選択肢を増やすきっかけを提供したい、さらにその親世代にもSTREAMを身近に感じ、その重要性と可能性を理解してもらいたい、そんな願いを込めて実施します。
イベントでは、日本のSTEM技術の先端を走る多くの企業からも協賛を受け、「COOLab （コラボ）」ブースを設けています。各ブースでは、企業それぞれの特徴や強みを、ワークショップや実験、デモンストレーションなどの体験を通じて学ぶことができます。
【STREAM FEST.2023 supported by EDION 開催概要】
日時：2023 年 12 月 28 日(木)AM10:00〜PM4:30(予定)
場所：マイドームおおさか 3F（大阪市中央区）
参加方法：事前予約制 ※申し込み受付開始は 12 月以降を予定しています。
主催：夢見る株式会社、株式会社エディオン
出展企業：COOLab 出展の各企業
日本マイクロソフト株式会社、エプソン販売株式会社、象印マホービン株式会社、近畿日本鉄道株式会社、アイロボットジャパン合同会社、KDDI 株式会社、エレコム株式会社、GROOVE X 株式会社、パナソニック マーケティング ジャパン株式会社、西川コミュニケーションズ株式会社、株式会社 EdBank 他
★特設サイトはこちら
■STREAMフェスでどんなことができるの？
近未来の技術や、社会の仕組みなど、子どもたちの興味を引き出す魅力的なイベントが盛りだくさん！座学ではなくワークショップなどの実践的な体験を通じて、様々な科学や技術の魅力を体感することができます。
また、同時開催として、ロボ団生対象のロボコン「ダンリーグ ファイナルステージ」も実施します。 ダンリーグとは、全国のロボ団生約 6,000 名を対象にした、年に1 回開催されるロボ団主催のロ ボットプログラミングイベントです。
ファーストステージから選出されたチームが一同に集まるファイナルステージは、ハイレベルな戦いが繰り広げられること間違いなし。子どもも大人も大興奮のワクワクできる競技を一般の方も観戦できます。ほかにも、タイピング 大会、最新テクノロジーの有識者による講演なども予定しているので、どうぞお楽しみに！
★参加費無料！STREAMフェスお申し込みはこちら
まとめ
STEM教育は、子どもたちの未来を創る教育です。世の中の課題が複雑化したこのような時代だからこそ、知識や技術を持つだけでなく、それらを横断的に活用しながら課題を解決する力が求められています。また、サービスも情報も膨大に溢れている現代において、子どもたちが自分がやりたいと思ったことを自分なりに考えながら実行する「自発性」を高めていくことも重要です。
STREAM FEST.2023 は、子どもたちが楽しみながら学び、未来の可能性を広げる絶好の機会です。ぜひご家族で参加いただき、未来の創造力を育む一日をお楽しみください！
