短報
薬剤師国家試験形式の試験成績の統計的分析によるグループ化および合否に影響する科目の検討
2022 年 6 巻 論文ID: 2021-026
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2022 年 6 巻 論文ID: 2021-026
武蔵野大学薬学部6年生に対して実施した薬剤師国家試験と同形式の試験（9月～2月に計6回実施）における総合計および各科目の成績推移をグループ化できるかについて，3年間（2017–2019年度）のデータを用いたクラスター分析を行って検討した．その結果，総合計およびすべての科目について上位・中位・下位の3グループに分類することができたが，その構成人数は科目によって異なる傾向を示した．また，すべての科目について総合計との相関が見られた．ある時点の試験成績から薬剤師国家試験の合否に関して有意に影響がある科目を見いだせるかについて多重ロジスティック回帰分析で検討したところ，薬理など複数の科目で合否に影響がある可能性が示唆された．本研究は，各学生の早い時期の試験成績から，学習到達度の把握や今後の成績推移の見通しを予測し，国家試験対策における学生指導や学習方略の構築を検討する際に有用な知見となる可能性を示している．
The Faculty of Pharmacy at Musashino University held mock examinations for sixth-year students a total of six times during September–February, using the same format as that for the national examination for pharmacists. Cluster analysis used three years of data (2017–2019) to investigate the changes in the total exam scores for each subject. The analysis results showed that score changes could be classified into upper, middle, and lower groups. Each group composition differed depending on the subject. In addition, all subjects showed a correlation with the overall total. Multiple logistic regression analysis was also conducted to ascertain if future pass rates of certain subjects could be identified at a specific point in time. The results of the analysis suggested that in multiple subjects, including pharmacology, early-stage exam achievement positively influenced the performance on the national examination. These findings will be helpful to predict academic achievement based on early-stage examination results and develop student guidance and learning strategies to prepare for the national examination.
2020年度に実施された第106回薬剤師国家試験は薬学部が6年制課程となってから10回目の試験である．2018年度の第104回試験より薬剤師として選択すべきでない選択肢（禁忌肢）を含む問題が登場している．第106回試験は改訂モデル・コアカリキュラムで学んだ学生が初めて受験した試験であるが，各科目とも従来よりもさらに臨床を意識した問題が今後も出題されることが予想される1)．
一方，一部の薬系大学における国家試験合格を目的とした教育に偏重することについては，薬学教育評価において強く改善を求められている2)．具体的には国家試験を迎える6年次においても卒業研究や各大学独自のアドバンス教育等の時間を十分確保することが要求されている．このため，改訂モデル・コアカリキュラムにおいて明確化された薬剤師として求められる基本的な資質3) を達成し，かつ薬剤師国家試験合格に向けて十分な総合的学力を確保するためには，効率的な学習方略の開発が必要である．これまで希望職種と学習効果との関連性4) や，予備校模擬試験結果を利用した成績解析の事例5,6) が報告されている．今回筆者らは，国家試験に準じた形式で実施している学内試験および国家試験対策予備校の模擬試験成績の経時的変化に着目し，学生の成績推移にパターン化された傾向が見られるかを検討するため，過去3年間の本学卒業生の試験結果を用いてクラスター分析によるグループ化を試みた．また学生に勉強を指導するにあたり，どの科目を優先して取り組ませるかは，現実的な国家試験対策として極めて重要である．今回は，国家試験の約3ヶ月前の11月中旬に実施した，本学では第4回となる試験結果において最終的な国家試験の合否を指標とした多重ロジスティック回帰分析を実施し，国家試験の合否に優位に影響する可能性のある科目を見出したので合わせて報告する．
本学では6年次科目「薬学総合演習3」において全7回の試験を実施している（表1）．このうち，国家試験形式に準じた形式で実施している第2回～7回の試験について分析の対象とした．2017年度～2019年度に，その年度における第2回～7回の試験すべてを受験した者について，3年間のデータ計433名分を統合し，総合計および薬剤師国家試験各科目（物理，化学，生物，衛生，薬理，薬剤，病態，法規，実務）の得点を偏差値としたデータについて階層クラスター分析によるグルーピングを行った．クラスター化の方法はウォード法を適用し，距離の測定方法は平方ユークリッド距離を用いた．クラスター数は3～4に設定した．抽出されたクラスターの有意性の検証には，6つの経時的試験を被験者内要因，クラスターを被験者間要因とする2要因の反復測定分散分析を行い，被験者間効果の検定の結果を参照した．合計点と各科目の相関について，スピアマンの順位相関検定による分析を行った．相関係数の有意性は両側無相関検定により確認した．
| 試験 | 概要 | 時期 |
|---|---|---|
| 第1回 | 学内試験（過去問中心） | 8月下旬 |
| 第2回 | 予備校A社模擬試験 | 9月下旬 |
| 第3回 | 予備校B社模擬試験 | 10月中旬 |
| 第4回 | 予備校A社模擬試験 | 11月中旬 |
| 第5回 | 学内試験（教員作成） | 12月中旬 |
| 第6回 | 予備校A社模擬試験 | 1月下旬 |
| 第7回 | 学内試験（教員作成） | 2月上旬 |
*第1回試験以外は薬剤師国家試験と同形式で実施
国家試験合否に影響する科目の分析については，各学生の国家試験の合否を目的変数とし，第4回時点の各科目の成績を説明変数とする多重ロジスティック回帰分析を行った．なお，卒業延期となった学生は不合格群に含め，変数選択は，強制投入法により説明変数を強制選択して解析を行った．また，回帰係数の検定としてワルド検定を適用し，因子の有意性を判定した．各因子間の関係性をみる単相関分析は，パラメトリックを仮定したピアソンの積率相関係数を用いた．
各科目で得点のスケールが異なること，また各試験の難易度が一様ではないことから，今回の解析の全ては偏差値に変換したデータを用いて解析を行った．シャピロ–ウィルク検定を用いた予備解析から，変数データは正規分布に従うとみなせた．統計的検定の有意水準は0.05とし，解析にはIBM SPSS Statistics 24.0 for Windowsを用いた．
本研究は武蔵野大学薬学部・薬学研究所研究倫理委員会規程に基づく承認を受け（承認番号：R3-03），個人を特定しない形で解析を実施した．
クラスター解析の結果を図1および表2に示す．合計点および各科目とも，上位，中位，下位の有意差のある3グループに分類することができた．各グループの構成人数は科目によって異なり，上位グループの人数が少ない科目（以下グループA）として，総得点・物理・化学・衛生・薬剤・実務，下位グループの人数が少ない科目（以下グループB）として，生物・薬理・病態・法規，と大別して2通りの傾向を示した．偏差値の推移については，多くの科目およびその各クラスターにおいて経時的な変化は見られなかったが，物理・衛生・生物・法規では上位層と中間層の偏差値差が縮まる傾向を示した．また，グループBの生物・薬理・病態では下位層の偏差値が経時的にやや低下する傾向を示した．各クラスター間の有意性を検証した被験者間効果の検定については，すべての科目と試験について有意差が認められた．分析合計点と各科目の相関については，すべての科目と試験について有意な正の相関（r > 0.5）を示した．
総合計および各教科のクラスターごとの偏差値推移
上位層（●），中位層（■），下位層（▲）それぞれの構成人数をn上，n中，n下で表す．
| （グループA） | |||
|---|---|---|---|
| 総合計 | 上位（n = 60） | 中位（n = 173） | 下位（n = 200） |
| 第2回 | 66.2 ± 6.7 | 53.2 ± 4.9 | 42.4 ± 6.1 |
| 第3回 | 66.9 ± 6.2 | 53.5 ± 4.5 | 41.9 ± 5.0 |
| 第4回 | 66.0 ± 5.7 | 53.9 ± 4.4 | 41.8 ± 5.7 |
| 第5回 | 64.9 ± 4.7 | 54.1 ± 4.3 | 42.0 ± 6.9 |
| 第6回 | 64.3 ± 6.5 | 53.8 ± 4.2 | 42.4 ± 7.5 |
| 第7回 | 63.5 ± 4.6 | 54.1 ± 4.4 | 42.4 ± 8.2 |
| 衛 生 | 上位（n = 63） | 中位（n = 219） | 下位（n = 151） |
| 第2回 | 59.1 ± 10.8 | 51.9 ± 8.3 | 43.4 ± 7.6 |
| 第3回 | 66.2 ± 6.4 | 49.5 ± 7.2 | 43.9 ± 7.1 |
| 第4回 | 63.0 ± 6.1 | 52.4 ± 6.5 | 41.2 ± 7.4 |
| 第5回 | 60.7 ± 7.1 | 52.7 ± 7.5 | 41.6 ± 7.6 |
| 第6回 | 61.9 ± 7.6 | 52.2 ± 6.8 | 41.8 ± 8.0 |
| 第7回 | 57.1 ± 6.6 | 51.9 ± 8.9 | 44.2 ± 9.8 |
| 物 理 | 上位（n = 74） | 中位（n = 177） | 下位（n = 182） |
| 第2回 | 62.5 ± 8.6 | 49.9 ± 7.6 | 45.1 ± 8.1 |
| 第3回 | 61.9 ± 8.4 | 51.0 ± 8.0 | 44.1 ± 7.4 |
| 第4回 | 62.4 ± 8.7 | 51.4 ± 7.6 | 43.6 ± 6.8 |
| 第5回 | 57.8 ± 10.0 | 52.4 ± 7.8 | 44.4 ± 8.8 |
| 第6回 | 61.4 ± 6.5 | 53.2 ± 7.1 | 42.3 ± 7.0 |
| 第7回 | 57.4 ± 8.5 | 54.3 ± 7.8 | 42.8 ± 7.6 |
| 薬 剤 | 上位（n = 65） | 中位（n = 223） | 下位（n = 145） |
| 第2回 | 63.0 ± 8.0 | 50.4 ± 8.4 | 43.6 ± 6.9 |
| 第3回 | 60.9 ± 8.3 | 52.8 ± 6.9 | 40.8 ± 6.8 |
| 第4回 | 63.4 ± 6.3 | 52.0 ± 6.8 | 40.9 ± 6.3 |
| 第5回 | 63.3 ± 5.4 | 51.9 ± 6.3 | 41.1 ± 7.7 |
| 第6回 | 60.2 ± 6.3 | 52.8 ± 6.4 | 41.1 ± 9.1 |
| 第7回 | 59.4 ± 6.1 | 52.2 ± 6.8 | 42.3 ± 10.3 |
| 化 学 | 上位（n = 27） | 中位（n = 270） | 下位（n = 136） |
| 第2回 | 67.5 ± 8.4 | 51.6 ± 8.2 | 43.3 ± 7.8 |
| 第3回 | 66.2 ± 6.7 | 51.7 ± 8.8 | 43.4 ± 7.6 |
| 第4回 | 70.0 ± 7.3 | 51.3 ± 7.9 | 43.4 ± 7.8 |
| 第5回 | 68.5 ± 6.4 | 52.2 ± 8.1 | 41.9 ± 6.3 |
| 第6回 | 67.1 ± 5.4 | 53.0 ± 7.4 | 40.7 ± 6.4 |
| 第7回 | 66.1 ± 7.4 | 52.5 ± 8.1 | 41.8 ± 6.8 |
| 実 務 | 上位（n = 111） | 中位（n = 173） | 下位（n = 149） |
| 第2回 | 59.3 ± 7.1 | 51.0 ± 7.2 | 41.9 ± 8.0 |
| 第3回 | 59.8 ± 7.8 | 50.2 ± 7.6 | 42.5 ± 7.2 |
| 第4回 | 60.1 ± 6.8 | 50.8 ± 6.7 | 41.5 ± 7.6 |
| 第5回 | 60.8 ± 4.9 | 51.7 ± 5.2 | 40.0 ± 7.1 |
| 第6回 | 59.5 ± 5.4 | 51.4 ± 5.1 | 41.3 ± 9.7 |
| 第7回 | 60.9 ± 5.4 | 50.8 ± 5.0 | 40.9 ± 8.4 |
| （グループB） | |||
|---|---|---|---|
| 生 物 | 上位（n = 139） | 中位（n = 194） | 下位（n = 100） |
| 第2回 | 58.9 ± 9.4 | 46.5 ± 6.7 | 44.4 ± 7.7 |
| 第3回 | 57.0 ± 8.8 | 48.3 ± 9.1 | 43.6 ± 7.2 |
| 第4回 | 58.6 ± 8.6 | 48.4 ± 7.4 | 41.1 ± 6.3 |
| 第5回 | 59.9 ± 6.5 | 47.2 ± 6.6 | 41.6 ± 8.4 |
| 第6回 | 59.2 ± 7.4 | 48.3 ± 7.6 | 40.5 ± 5.7 |
| 第7回 | 57.4 ± 9.5 | 50.2 ± 6.2 | 39.3 ± 6.5 |
| 法 規 | 上位（n = 139） | 中位（n = 220） | 下位（n = 74） |
| 第2回 | 56.6 ± 8.5 | 48.8 ± 7.8 | 41.1 ± 10.3 |
| 第3回 | 55.8 ± 10.0 | 49.3 ± 8.3 | 41.1 ± 7.1 |
| 第4回 | 57.8 ± 6.9 | 48.7 ± 8.1 | 39.1 ± 8.0 |
| 第5回 | 56.9 ± 7.3 | 49.0 ± 9.2 | 40.1 ± 6.8 |
| 第6回 | 59.2 ± 6.5 | 47.8 ± 7.3 | 39.2 ± 7.8 |
| 第7回 | 57.0 ± 6.4 | 49.1 ± 8.5 | 39.5 ± 9.5 |
| 薬 理 | 上位（n = 212） | 中位（n = 154） | 下位（n = 67） |
| 第2回 | 56.3 ± 8.0 | 46.4 ± 7.2 | 38.4 ± 6.4 |
| 第3回 | 57.3 ± 7.5 | 45.3 ± 5.7 | 37.8 ± 5.4 |
| 第4回 | 56.7 ± 7.2 | 47.1 ± 5.8 | 35.4 ± 5.4 |
| 第5回 | 56.8 ± 5.8 | 47.7 ± 5.1 | 33.9 ± 8.1 |
| 第6回 | 56.9 ± 6.5 | 46.5 ± 5.7 | 36.1 ± 8.1 |
| 第7回 | 56.5 ± 5.7 | 47.4 ± 5.8 | 35.3 ± 10.2 |
| 病 態 | 上位（n = 140） | 中位（n = 238） | 下位（n = 55） |
| 第2回 | 58.6 ± 7.5 | 47.6 ± 7.5 | 38.4 ± 7.0 |
| 第3回 | 58.3 ± 8.6 | 48.0 ± 7.2 | 37.7 ± 5.9 |
| 第4回 | 56.7 ± 7.5 | 48.7 ± 8.7 | 38.6 ± 8.0 |
| 第5回 | 58.0 ± 7.9 | 48.6 ± 6.8 | 35.6 ± 7.0 |
| 第6回 | 58.7 ± 7.1 | 48.3 ± 6.5 | 35.1 ± 7.3 |
| 第7回 | 59.8 ± 5.9 | 47.5 ± 6.0 | 35.9 ± 8.5 |
多重ロジスティック回帰分析の結果を表3に示す．有意水準0.05において，衛生・薬理・薬剤・病態・実務が第4回試験時点において国家試験合否に有意に影響する可能性のある科目として示された．またオッズ比は薬理および実務が他の科目より高い値を示した．ピアソンの相関係数については，科目間の相関係数が0.7を超える強い相関は見られなかったことから，大きな多重相関性の問題はないと判断した．
| 科目 | Odds ratio | 95% CI | P-value |
|---|---|---|---|
| 物理 | 1.03 | 0.98–1.08 | 0.231 |
| 化学 | 1.01 | 0.97–1.06 | 0.548 |
| 生物 | 1.04 | 0.98–1.09 | 0.187 |
| 衛生 | 1.06 | 1.01–1.12 | 0.020* |
| 薬理 | 1.07 | 1.02–1.13 | 0.009* |
| 薬剤 | 1.06 | 1.01–1.12 | 0.028* |
| 病態 | 1.06 | 1.01–1.11 | 0.030* |
| 法規 | 1.02 | 0.98–1.06 | 0.402 |
| 実務 | 1.08 | 1.02–1.14 | 0.012* |
CI: Confidence Interval. –2LL = 212.7, Model χ2 = 219.0, df = 9, P < 0.001. C-statistics = 0.93. Percentage of correct classifications = 90%. *: p < 0.05
本研究では同一の時期および形式で実施された試験成績を偏差値変換の上で3年分合算してクラスターに分類することができた．このことは年度の異なるデータについても，単純な平均点の比較だけではなく，より大きな母集団としての活用が可能であることを示している．各クラスターの偏差値の多くが，大きな増減を示さず推移していたことは，試験成績が勉強で向上したとしても，6年次になるまでに生じた学力差は基本的には縮まらないことを示唆している．この傾向が本学特有のものかは本研究のみで判断することはできないが，国家試験の合否判定が第106回試験より完全相対基準となっていることを考慮すると，低学年から基本的資質としての学力の構築に向けた意識付けや学習方略が重要であるといえる．ただし，グループAの物理や衛生などで上位層と中位層の差が縮まっていることは，6年次の学習にも一定の効果があり，中位層は上位層より時間がかかるが最終的な理解度は追いつけることを，一方グループBの生物・薬理・病態では下位層の偏差値が経時的に低下していることは，これらの科目を特に苦手とする層がいることをそれぞれ示している．今回は3年分のデータで解析したためか，すべての科目について3クラスターに集約されたが，薬理や薬剤では下位層の偏差値の標準偏差が広がる傾向を示しており（表2），今後のデータの蓄積によっては，下位の中でもより状況が厳しい第4クラスターが形成される可能性がある．薬剤師国家試験を受験する6年次学生に対しては，早い時期の試験得点を偏差値化することで，各科目においてどのクラスターに当てはまるかを可視化して各自の現状の理解を促し，当面の学習方針の検討等の指導に活用できる可能性を本研究は示唆している．また，クラスターの構成人数が科目によって傾向が異なったことは，本学において各科目の理解度に差があることを示している．カリキュラムの改善を検討する際に，6年次の各科目の成績において下位層の人数が減少しているかや，クラスター間の偏差値差が縮小しているか，等の指標で定量的評価ができる可能性も考えられる．
続いて国家試験9科目のうち，どの科目が合否に強く影響するかについて検討を行った．合計点と各科目の相関については，すべての試験および科目について有意な正の相関がみられ，科目による差は見られなかったため，特定時期の試験について国家試験の合否を指標とした多重ロジスティック回帰分析による検討を行った．今回は本学において学生へ指導を考える上で国家試験に間に合うかどうかの重要な時期である11月の第4回試験時点のデータで分析を行った．解析の結果，薬理など5科目について合否に影響する可能性がある有意差がみられた（表3）．クラスター解析の結果と合わせて検討すると，例えば下位層が少ない薬理において得点が伸びていないことは重大な学習の遅れであると判断し，学生への指導や学習方略の構築に活用できる．また，表3に示した国家試験合否に関するオッズ比が比較的高い薬理や実務の勉強を優先して進めることは，短期的な学習目標として有効と考えられる．ただし薬剤師国家試験は総合的な学力を問う試験であり，必須問題では科目ごとに合格基準が設定されていることから，有意差が見られなかった科目は一切勉強しない，というような極端な方略は避けるべきである．今回はある科目が苦手であることが他の科目にも影響するか，など科目間の影響についての詳細な分析は行わなかったが，この点についても今後解析を行うことで，科目を勉強する効率的な順序があるか，など新たな知見が得られる可能性がある．なお，どの時期の試験を解析対象とするかについては，各大学の状況によって判断することが適切である．
薬剤師国家試験に向けての学力試験は各大学で実施されているが，ある時点の成績が最終的にどのような帰結をもたらすかの予測は，学生の個人差が大きく一般的には困難である．その中で各学生の成績変化を経時的に追跡し，その傾向をクラスター化して分析した本研究は，学生の学力がどの位置にあるかを推測する手法として有効であると考えられる．さらに，低学年の成績も含めた長期的な相関を追跡することで，学力構築に関してより有用な知見が得られることが期待されるが，この場合各学年で指標となる成績をどのように設定するかについての検討が別途必要である．一例として他大学での分析で4年次のCBT模擬試験の成績と5，6年次の国家試験形式試験の成績について相関する傾向があるとする報告があり7)，本学でも検討材料になりうるが，特に低学年では進級に関わる定期試験以外のテストを積極的態度で受験しない学生もみられるなど，学力以外のバイアスも考慮した分析が必要と考えられる．本研究はまだ端緒ではあるが，今後も継続して試験データを蓄積し，クラスター分類の精度の向上など，発展を図っていきたい．
発表内容に関連し，開示すべき利益相反はない．
