数学や科学を教えるには、単にコアとなる知識や考え方を教えるだけでは不十分です。科学技術の活用が進む世界で成功するためには、計算、モデル化、問題解決、推論などの教科横断的なスキルを身につけるための練習に没頭することが必要です。従来の数学や科学のテストでは、生徒の最終的な答えに基づいて採点されるテスト項目があったため、問題解決やコラボレーションなどの21世紀型スキルを測定することは困難でした。
採点基準では、回答または回答部分がどの程度正しいか (完全、部分的、または全くない) に基づいてポイントを割り当てることができますが、このタイプのスコアでは、教育者が学生が与えられた問題に対してどのようにして答えを導き出すかを判断できるような豊富なデータを提供することはできません。さらに、デジタル環境への移行に伴い、現在一般的に使用されている数学と科学の項目は、多肢選択式と構成応答式が主流となっています。これらの項目は、開発が比較的容易で、大規模な環境で容易に実施することができます。
ソリューションポータブルカスタムインタラクション
PCI（Portable Custom Interactions）を使用して構築されたインタラクティブなアイテムを含むデジタルアセスメントを導入することで、問題解決活動全体を通して生徒の思考プロセスを見ることができる、よりクリエイティブで没入感のあるテスト体験への扉を開くことが可能になります。少し前までは、技術強化アイテム（TEI）を学習環境や評価環境の一部として検討するためには、多額の時間と費用、そしてプログラミングの専門知識を必要としていました。しかし、今ではそのようなことはありません。今日、PCIアイテムは、"PCIオープン・スタンダード "に基づいて構築された、単なる技術拡張アイテムです。
PCI規格を取り入れた評価・学習ソフトウェアアプリケーションでは、ユーザーは問題解決型のアイテムを作成することができ、また、アイテムの中にホットスポット、ドラッグ＆ドロップ、テキスト入力、グラフなどの（QTI規格に基づく）インタラクションを数や種類に制限なく盛り込むことができる柔軟性を備えています。これらの同じ標準は、アイテムのコンテンツとデータが機関のデジタル環境内で相互運用可能であることを保証します。実際には、TAOのItem Creatorモジュールのように、QTIおよびPCI規格に準拠したアイテム・オーサリング・モジュールは、アイテム・オーサリング担当者が無限の創造性を発揮して、すべての範囲から任意の数のインタラクション・テンプレートを活用する問題解決タスクを構想することを可能にします。
これらの豊富で一見複雑な項目は、学生が与えられた状況でどのように相互作用して問題を分析・解決するかを測定するために使用することができます。たとえば、フランス教育省の評価・予測・パフォーマンス局（Direction de l'évaluation, de la prospective et de la performance [DEPP]）は、PCI 規格を使用したモデルとなるインタラクティブなアイテムを数多く発表しています。
そのうちの一つは、「動きの相対性」に関する知識やスキルを評価する項目で、画面上のキャラクターと対話しながら、シナリオ上の動きをそれぞれのキャラクターの視点から見ることができます。
インタラクティブ・アイテムに含まれる練習問題や質問は、複数のレベルで学生を惹きつけ、学生の答えだけでなく、思考プロセスをも捉えます。実際、生徒が作業を開始した時間と停止した時間、マウスの動き、画面上のさまざまなツールの使用、アイドルタイム、最後のアクションのスクリーンショットなど、これらのアイテムで取得される豊富なログデータ（学習イベント）によって、教育者は生徒がどのように問題にアプローチしているかを深く洞察し、さらに焦点を当てる必要がありそうな分野を特定することができます。言い換えれば、PCIは、デジタルな答えだけでなく、それ以上のものを収集することを可能にし、教育、学習、評価の間のフィードバックループを促進するデータを提供します。
ラーニング・インパクト・アウトカム
そこで、DEPPとルクセンブルク教育省、そしてその委託先であるVrettaとWiquidが協力して、TAOを使ったマルチステップのPCIアイテムを多数作成した。Vretta社は数学のPCI項目を、Wiquid社は理科のPCI項目を開発した。これらの項目をCEDRE（the cycle des évaluations disciplinaires réalisées sur échantillons/ cycle of Sample-based Subject Specific Assessments）に導入することが目的でした。CEDREは、歴史、地理、理科、数学、外国語、フランス語などの様々な教科で毎年実施される、難易度の低いテストです。
CEDRE試験は、2003年に紙と鉛筆を使った試験として導入され、2016年にデジタル形式に移行し、現在はデスクトップコンピュータで実施されています。理科と数学の試験には、それぞれ300項目のバンクから50～60項目が出題されます。2016年5月、DEPPは3つの数学と2つの科学のPCIを初めて全国の標準化されたテストに導入し、9年生8,000人に実施しました。DEPPはキャップジェミニと協力して、3つの数学PCIから得られたログデータを分析しました。この演習では、生徒がインタラクティブな問題を解くために使用した戦略に関して、非常に豊かで興味深い観察結果が得られました。
例えば、湖の円周を推定する問題がありました。ログデータを見ると、問題を解く際の手順から、「円周」と「面積」を混同していることが多いことがわかります。以下は、4人の生徒の回答から得られたログデータのサンプルです。
各回答のデータには、各生徒が問題解決のためになぞった線、湖の境界線（または円周）内にあった割合、生徒の推定測定値が示されています。
DEPPが実践を一歩進めた2017年春には、PCIの実施数と学生の参加者数の両方で規模を拡大しました。今回は、理科のPCIを12回、1万人の学生に実施し、数学のPCIを25回、1万1千人の学生に実施しました。
投資収益率
PCIとそのログデータは、教師、研究者、政策立案者などの教育関係者に、学生の取り組みレベル、教科の理解度、問題解決への取り組み方などの優れたフィードバックを提供することができます。TAOはオープンソースで構築されているため、DEPPはユーザーコミュニティから提供される追加リソースを活用することができます。
