【情報I】問題解決の実践を図解で総まとめ—課題設定・情報収集・分析・提案・ふりかえり｜武蔵野個別指導塾

合唱練習の準備時間を題材に、課題設定、情報収集、提案、評価をたどります。PDCAの図と改善率の計算例から、根拠のある提案と次の行動を組み立てましょう。

よくあるのは、合唱コンクールの練習の合間の音楽室で、「もっと効率よく練習したい」と話し合っても、連絡を増やす案と、集合を早める案が並ぶだけで決まらないという場面です。どちらも役立ちそうですが、何に時間がかかっているのか、誰が困っているのか、何をもって改善とするのかが揃っていません。多数決で案を選んでも、後で「効果があった」と判断する根拠が残らないことがあります。

情報Iの問題解決では、思いつきを出す前後に、確かめられる問いを置きます。現状をデータで捉え、目標との差を明らかにし、条件に合う案を試し、結果を次の行動に結びつける学習です。プログラムやグラフも、その判断を助ける道具として使います。

この単元を学ぶと、「よさそうだから採用する」から一歩進んで、どの情報を集め、何を比べ、どこまで言えるのかを説明できるようになります。完成した発表資料だけでなく、途中で考えを修正した理由にも注目して進めましょう。

この単元で身につけること

• 現状と望ましい状態の差から問題を捉えます。「練習がうまく進まない」を、観察できる事実と取り組む課題に分けます。
• 情報を集める方法を目的に合わせて選びます。観察、計測、質問紙、聞き取り、既存資料には、それぞれ捉えやすい内容と限界があります。
• データや図を使って原因の候補を整理します。平均を出すだけで終わらず、ばらつき、人数、比較条件にも目を向けます。
• 複数の解決案を同じ基準で比較します。期待する効果に加え、準備の負担、費用、利用できる人の範囲を確かめます。
• 実施した結果を評価して次の計画に戻します。目標を達成したか、負担が別の人に移っていないかを分けて判断します。

中学校までの資料の整理や、情報Iで学ぶデータ分析・情報デザイン・プログラミングは、この一連の判断を支える手段としてつながります。道具を先に決めるのではなく、答えたい問いから必要な道具を選ぶのが出発点です。

基本の考え方

問題・課題・目標を具体的な言葉にする

問題は、現状と望ましい状態との間にある差として捉えられます。たとえば、練習時間を確保したいのに、予定時刻を過ぎても準備が終わらない状態です。課題は、その差を小さくするために取り組む事柄です。「練習開始までの準備を短縮する」と定めれば、次に何を調べるかが見えてきます。教材によって用語の区切り方に違いはありますが、現状、望ましい状態、取り組むことを区別して書けることが重要です。

「みんなの意識が低い」は観察結果ではなく、原因に関する解釈です。実際には、配布物を探している人、指示を待っている人、場所の変更を知らなかった人がいるかもしれません。最初から人の性格を原因にすると、仕組みを変える選択肢が見えにくくなります。「開始予定時刻から、全員が楽譜を用意して指揮を見られるまで何分かかったか」のように、見た事実へ戻します。

目標には、対象、指標、到達する値、期限を入れると評価しやすくなります。ここでは「次の試行期間の4回の練習で、開始までの準備時間の平均を4分以下にする」とします。指標とは、状態を判断するために測る量です。「楽しかったか」という満足度と「何分かかったか」という時間は、異なる面を表す指標なので混同しません。

同時に制約条件も確認します。制約条件は、解決案が満たす必要のある条件です。練習終了時刻を延ばさない、特定の人に準備を集中させない、連絡を読めない人を取り残さない、といった条件が考えられます。数値の目標だけ達成しても、制約を破る案はそのまま採用できません。

PDCAで計画とふりかえりをつなぐ

問題解決の流れは、問題の発見、分析、解決案の検討と実施、評価として整理できます。PDCAは、計画と実行を継続的に改善するための捉え方で、Planは計画、Doは実行、Checkは評価、Actは改善を表します。発見や分析の結果はPlanに生かされ、評価の結果はActを通じて次の計画につながります。問題解決のすべての活動が、機械的に4つの箱へ1つずつ対応するわけではありません。

図1のように、ActからPlanへ戻る道を残すことが大切です。最初の計画が正解だと決めつけず、結果によって目標の測り方や原因の見立ても修正します。調べた結果、そもそも準備時間よりも練習中の指示待ちのほうが大きいとわかれば、課題設定に戻ることもあります。

Planでは目標、方法、役割、実施期間、評価方法を決めます。Doでは試行するとともに、実施できなかったことや予定外の変更を記録します。Checkでは、計画した方法で結果を比較します。Actでは、続けること、変えること、中止することを具体的な行動にします。「反省した」で終えると、次の計画にはつながりません。

大規模な実施の前に小さく試す方法も有効です。楽譜の配布方法を変えるなら、短い試行期間を設け、受け取りに困る人がいないかを確かめます。試行中に困りごとが生じたときの戻し方も決めておくと、結果を確かめながら改善できます。

情報収集は目的と偏りをセットで考える

時間がどこで使われているかを知りたいなら、観察や計測が役立ちます。なぜ連絡を読みにくいのかを知りたいなら、聞き取りで理由を尋ねる方法が合います。質問紙は複数の人から同じ項目を集めやすい一方、選択肢の作り方や回答した人の偏りが結果に影響します。既存の記録を使う場合は、記録した目的や時期が今回の問いに合うかを確かめます。

測る前に定義を揃えることも必要です。ある日は最初の人が歌い始めた時刻、別の日は全員が準備を終えた時刻を使うと、時間の大小に別の意味が混ざります。日付、開始予定時刻、準備完了時刻、参加人数、特別な事情を同じ欄で記録すれば、後で条件を確かめやすくなります。記録がない欄を0分と埋めると、準備時間が短かったことになってしまうため、未測定として区別します。

情報の評価では、誰が何の目的で集めたか、いつの情報か、どんな方法で得たか、元の記録に戻れるかを見ます。人数や割合だけを抜き出さず、質問文と対象者の範囲も一緒に残します。名前がなくても集計できるなら、必要のない氏名や細かな事情まで集める必要はありません。回答の目的、共有する範囲、保管方法も先に決めておきます。

分析では、作業の順番を流れ図にする、原因の候補を分類する、時間を棒グラフにするなど、問いに応じて表現を使い分けます。流れ図で「配布の終了を待たないと説明が始まらない」と見えれば、その待ち時間を測る手掛かりになります。ただし、図に原因の候補を書き込んだだけでは原因を証明したことにはなりません。候補から確かめる項目を決め、観察した事実と対応させます。

例題で解き方を確かめる

例題1　測定結果から評価できる目標を作る

ある4回の練習について、開始予定時刻から全員の準備が完了するまでの時間を測ると、8分、6分、5分、5分でした。次の4回では平均4分以下を目標にします。現在の平均、必要な短縮時間、現在の平均を基準とする短縮率を求め、計画文を作りましょう。

1. まず、同じ定義で測った4回の値であることを確認します。異なる終点までの時間を足しても、比較に使える平均にはならないためです。
2. 合計24分を4回で割り、現在の平均を6分と求めます。ここでの1回は1日の練習1回で、参加した生徒1人ではありません。
3. 6分から目標の4分を引くと、必要な短縮時間は2分です。短縮率は2 ÷ 6 × 100で、約33.3％となります。率の分母には、比較の基準にした改善前の平均を置きます。
4. 「次の4回で、開始予定から全員の準備完了までの平均時間を4分以下にする」と書きます。対象と測定範囲を文に残すことで、結果を都合よく読み替えることを防げます。

Pythonでは、次のように計算をまとめられます。sumは値の合計、lenは値の個数を求めます。最後の表示は小数第1位までに整えていますが、計算途中では丸めていません。

before = [8, 6, 5, 5]
average = sum(before) / len(before)
target = 4
reduction = average - target
rate = reduction / average * 100
print(f"平均 {average:.1f}分")
print(f"短縮 {reduction:.1f}分")
print(f"短縮率 {rate:.1f}％")

出力は次のとおりです。

平均 6.0分
短縮 2.0分
短縮率 33.3％

平均が6分でも、4回とも6分だったわけではありません。今回は5分から8分までの違いがあります。平均だけを計画書に残すより、各回の値と特別な事情も保存したほうが、後の比較を説明できます。また、「平均4分以下」と「毎回4分以下」は異なる目標です。目標の文でどちらを求めているかを明確にしましょう。

答え：現在の平均は6分、必要な短縮は2分、短縮率は約33.3％で、次の4回の平均を4分以下にする計画です。

例題2　条件を確認してから複数の案を比較する

準備方法についてA案とB案を検討します。必須条件は「追加費用が不要」「連絡を見られない人にも伝わる」の2つで、どちらも満たしているものとします。そのうえで、期待する効果、準備の軽さ、伝わりやすさを、数値が大きいほどよい5段階の整数で評価しました。次の重みつき合計を使うと、どちらが候補になるでしょうか。

1. 必須条件を先に確認します。合計が高くても、必須条件に違反する案を点数だけで通さないためです。
2. 各項目の評価に重みを掛けます。今回は効果を重視するという判断を、重み3として表しています。
3. A案は5 × 3 ＋ 2 × 2 ＋ 3 × 1 = 22、B案は3 × 3 ＋ 4 × 2 ＋ 4 × 1 = 21です。同じ重みで計算するとA案が1点上回ります。
4. 点数の差だけで採用を断定せず、評価の根拠を確かめます。効果の5段階評価が予想に基づくなら、短い試行で実際の時間を測る必要があります。

次のコードでは、同じ順番に並べた評価と重みを組にして計算します。zipは2つのリストの対応する要素を組にします。項目数が一致していることを確認してから使うことが前提です。

weights = [3, 2, 1]
plans = {"A": [5, 2, 3], "B": [3, 4, 4]}
for name, values in plans.items():
    score = sum(v * w for v, w in zip(values, weights))
    print(name, score)

出力は次のとおりです。

A 22
B 21

もし準備の軽さをさらに重視し、その重みだけを2から3に変えると、A案は24点、B案は25点となり順位が逆転します。これは計算の誤りではなく、何を重視するかによって選択が変わることを示します。5段階の差を等しく扱って足す方法自体も、意思決定のための取り決めです。客観的に唯一の正解を出す公式だと考えず、重みと評価の理由を話し合うために使いましょう。

答え：指定の重みではA案22点、B案21点でA案が候補ですが、重みと評価の根拠を確認して試行します。

例題3　実施結果を評価し、次の行動を提案する

A案を試した4回の準備時間は5分、4分、4分、3分でした。例題1の改善前の記録と比べ、平均4分以下という目標を達成したか、どこまで結論を出せるかを説明しましょう。なお、試行中の2回は改善前より参加人数が少なく、その影響の大きさはまだ調べていません。

1. 改善後の合計16分を4回で割り、平均4分と求めます。目標が平均についての条件なので、まず同じ指標で判断します。
2. 改善前6分と改善後4分を比べます。平均は2分短くなり、改善前を基準とする短縮率は約33.3％です。
3. 目標の達成と原因の判断を分けます。観測した4回では目標を達成しましたが、参加人数の違いもあるため、短縮のすべてがA案による効果とは断定できません。
4. 次の行動を決めます。同程度の参加人数の回も含めて同じ方法で記録し、準備担当の負担と連絡の行き渡り方も確認します。何を追加で確かめるのかまで書くと、次のPlanになります。

図2のように、改善前後の平均を同じ目盛りの棒グラフにすると、2分の差と目標との関係が読み取れます。棒の長さは0分から描いています。ただし、この2本の棒だけでは各回のばらつきや参加人数の違いは見えません。発表では、元の値と比較条件を併せて伝えます。

before = [8, 6, 5, 5]
after = [5, 4, 4, 3]
before_mean = sum(before) / len(before)
after_mean = sum(after) / len(after)
print(f"改善後 {after_mean:.1f}分")
print("目標達成", after_mean <= 4)
print("毎回4分以下", all(x <= 4 for x in after))
print(f"短縮率 {(before_mean - after_mean) / before_mean * 100:.1f}％")

出力は次のとおりです。Trueは条件が成り立つこと、Falseは成り立たないことを表します。

改善後 4.0分
目標達成 True
毎回4分以下 False
短縮率 33.3％

発表は、課題、根拠となる記録、選んだ案、実施結果、限界、次の行動の順に組み立てると伝わりやすくなります。「平均が2分短くなりました。ただし人数の条件が揃っていないので、次は同程度の人数でも確かめます」と説明すれば、成果と判断の範囲を同時に伝えられます。聞き手が知りたいのは、グラフの装飾よりも、どの判断を求められているかです。「次の4回も試すことを提案する」など、提案の終点もはっきりさせます。

答え：平均4分で目標は達成しましたが、A案だけの効果とは断定できず、参加人数などの条件を確かめて継続評価します。

つまずきやすいところと直し方

誤り1　手段を決めたことを課題設定だと考える

誤った書き方は「課題は、連絡用のページを作ることです」です。ページの作成は手段であり、何の困りごとを小さくするのかが書かれていません。完成しただけで成功とみなすと、見られない人が残っていても評価から抜け落ちます。

正しい書き方は「練習場所と持ち物を開始前に確認できない人を減らすため、確認しやすい連絡方法を検討します」です。この課題なら、掲示、紙の連絡、電子的な連絡などを比較できます。ページの完成を進捗の指標にすることはできますが、成果の評価には、必要な情報が届いたかを別に調べます。

誤り2　回答した人の割合を全員の割合にする

誤った書き方は「30人のうち、先に回答した15人では12人が賛成したので、全員の80％が賛成です」です。12 ÷ 15 × 100 = 80％は、その時点の回答者15人についての割合です。回答しなかった15人の意見は、そこからは確定しません。先に回答した人ほど提案に関心が高い可能性もあります。

図3のように、残り15人に同じ質問をして賛成が6人だった場合、全員では18 ÷ 30 × 100 = 60％です。図の棒はどちらも15人を表し、緑の部分が賛成です。人数を揃えた長さで描くことで、同じ母数の中で賛成の割合が異なることを示しています。

正しい書き方は、最初の段階なら「回答者15人のうち12人、80％が賛成です。未回答者の意見はまだわかりません」です。全員から回答を得た後なら「30人中18人、60％が賛成です」と更新できます。なお、回答人数が違う集団を合わせる場合、割合の単純平均ではなく、賛成人数の合計を回答人数の合計で割ります。

誤り3　結果がよかったので原因も証明できたと考える

誤った書き方は「準備時間が短くなったので、A案が必ず有効だと証明できました」です。改善前後で、参加人数、練習内容、担当者の経験なども変わっていれば、それらが影響した可能性があります。前後に差があるという事実と、差を生んだ原因についての説明は同じではありません。

正しい書き方は「今回の4回では平均が2分短くなりました。人数の違いがあるため、A案の効果の大きさはさらに確かめます」です。条件を揃えた比較が難しいときでも、記録できる条件を残し、結論の範囲を限定できます。都合の悪い回だけを除くのではなく、除く必要がある場合は事前の基準と理由を示します。

ふりかえりでも、「協力が足りなかった」という感想だけでは改善につながりません。「配布担当が欠席した回は代役が決まらず、配布の開始が遅れた。次回は代役を先に決める」と、事実と次の行動を結びつけます。成功した回についても、同じ条件を再現できるかを考えることがActです。

練習問題

練習1　評価できる目標を選ぶ

次の2つの目標のうち、達成を数値で確かめやすいものを選び、もう一方に足りない内容を説明してください。Aは「次の練習をもっとよくする」、Bは「次の4回で、開始予定から全員の準備完了までの時間を平均5分以下にする」です。なお、準備完了の判断方法は全員で共有しているものとします。

練習2　平均と短縮率を求める

改善前の準備時間は4回とも6分でした。改善後は4分、5分、3分、4分でした。改善後の平均、平均の短縮時間、改善前を基準とする短縮率を求めてください。さらに、平均4分以下という目標と、毎回4分以下という目標について、それぞれ達成したかを答えてください。

練習3　人数が違う2群を集計する

30人に同じ質問を行いました。先に回答した10人のうち8人が賛成し、後に回答した20人のうち10人が賛成しました。全員の賛成率を求めてください。また、2群の賛成率80％と50％を単純平均して65％とする計算が適切でない理由も説明してください。

練習4　評価結果から改善を決める

練習方法を変えると平均準備時間は目標以内になりましたが、担当者から「毎回、練習前の準備が自分に集中する」と意見が出ました。計画には「特定の人に準備を集中させない」という条件があります。「目標達成なので、そのまま続ける」という提案を修正し、Actに当たる行動と、その後に測る項目を1つずつ挙げてください。

答えと解説

練習1の答えはBです。Bは測る対象、期間、指標、到達する値を定めています。Aは「よくする」の意味が揃っていないため、改善したかを同じ基準で判定できません。時間を対象にするのか、連絡の届き方を対象にするのかを選び、期間と判定基準を加えます。

練習2の答えは平均4分、短縮2分、短縮率約33.3％です。合計16分を4回で割り、6分との差を求めます。短縮率は2 ÷ 6 × 100です。平均4分以下は達成していますが、5分の回があるので毎回4分以下は達成していません。平均という指標に、すべての回の条件まで含めないことが要点です。

練習3の答えは60％です。賛成は8 ＋ 10 = 18人、回答は10 ＋ 20 = 30人なので、18 ÷ 30 × 100で求めます。割合を単純平均すると、人数が半分の先の群と後の群に同じ重みを与えてしまいます。各群の割合を使うなら、人数に応じた重みで合わせる必要があります。

練習4の答えの一例は「準備を作業ごとに分けて担当を交代し、担当者ごとの事前準備時間を記録する」です。平均準備時間の目標を満たしていても、負担に関する条件は満たしていません。交代後も全体の準備時間を測り、時間短縮と負担の分散を両方確かめます。担当表を作るだけでなく、実際に負担がどう変わったかまで評価します。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

問題解決の流れは、プログラムを使った作業の自動化や、データを使った提案にもつながります。入力するデータを決める前に何を解決したいかを定め、出力が得られた後に目的へ近づいたかを確かめます。処理が正しく動くことと、困りごとが減ることを別々に評価する視点は、さらに大きな探究活動でも使えます。

家庭での確かめ方の1つ目は、5分で翌日の持ち物の準備を振り返ることです。時間を測るなら始点と終点を決め、探す、確認する、入れるという作業を紙に並べます。1回の記録からいつも同じだと決めつけず、次に確かめたい場所を1つ選びます。

2つ目は、別の5分で「その案がよかったと判断するには何を見ればよいか」を書くことです。自分の案に対し、時間、忘れ物、負担などから指標を選び、望ましくない変化も1つ想定します。お子さまの考えを聞く場合は、案の良し悪しを先に決めず、「どの記録で確かめるのか」と尋ねると、判断の根拠を言葉にしやすくなります。

個別指導では、提案が曖昧なら現状と目標の区別まで戻り、計算で止まるなら平均の対象と割合の分母から確かめます。式だけ直すのではなく、その数値がどの集団の何を表しているかを説明できるところまで整理します。

まとめ

提案書に「成功」と書く前に、測った範囲と、まだ確かめていない条件を並べてみましょう。音楽室で決めた方法が役立ったとしても、別の人数や別の担当で同じ結果になるかは、次に調べる問いとして残ります。その問いが具体的なら、ふりかえりは終わりの感想ではなく、次の計画を作る材料になります。

完成した図や計算結果の価値は、次に何を選ぶかを根拠つきで説明できるところにあります。問題解決の成果は、採用した案と、その案を見直す条件の両方で示せます。