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私立中高進学通信

2018年10月号

実践報告 私学の授業

文教大学付属中学校

プログラミング学習で課題解決力を引き出す

プログラムの基礎から学んで、協働しながらロボットを操作
ロボットの動きをタブレットでプログラミングして、すぐに実行してみます。

ロボットの動きをタブレットでプログラミングして、すぐに実行してみます。

プログラミングしてロボットを動かす

 全教室の電子黒板化やタブレットの導入など、授業のICT化を進めてきた同校。タブレットを活用したプログラミング学習を、中3の技術・家庭科の授業で行っています。用いる教材はレゴ®の教育用ロボットキット「マインドストーム」。2~3人のグループで1台のロボットを動かすプログラムを、10時間かけてタブレットで作っていきます。

 1学期は基本的なプログラミングを学び、2学期から本格的に生徒自身でプログラミングを行います。取材した日は、基本動作の一つである「壁を見つけたら止まる、壁が取り除かれたら進む」という動きをロボットにプログラミングしていました。プログラミングというと、C言語などの構文を書いて作成するイメージがありますが、「マインドストーム」には専用アプリがあり、「進む」「止まる」などの動作のアイコンをタッチ操作で並べることで、プログラムが作成できます。プログラムを作成したら、ロボットに転送して、実際の動きを試します。

 アプリは直感的に操作できますが、プログラミング自体は容易ではありません。例えば「右に曲がる」というプログラムはありません。ロボットを右に曲がって進ませるには、右のタイヤを数秒間、止めている間に左のタイヤが前進するようにプログラムする必要があります。

 どうすれば思った通りに動かせるのか。友達同士で教え合ってもかまいません。プログラミングで試行錯誤を繰り返すことで、論理的思考力や協働する力、話し合って課題解決する力を養うことができます。これこそが同校のプログラミング学習の狙いなのです。

方法はいくつもある解を探す力を育てる

 この日の最終ゴールは、ロボットに取り付けたカラーセンサーと超音波センサーの2つを同時に作動させ、壁があると止まる、壁がなくなると進む、そして床が途切れそうになったら止まる、という一連の動きをプログラムすることでした。

 2学期はタッチセンサーなどさらなる機能を活用して、「お掃除ロボット」の動きを分析し、真似をさせる実習をするそうです。

「班で相談して自分たちでいろいろな方法を見つけてほしいですね。ロボットという実物が目の前にあることで、パソコン上だけでプログラミングを学ぶよりも理解しやすいと感じています」

 と技術科の千葉悟先生は言います。生徒たちの「難しいけれど楽しい」という声を受けて、今後もプログラミング学習を継続していく予定です。

Step 1
身近なプログラミングに気づく

 プログラミングを始める前に、自動改札機や自動ドア、電化製品など身の回りにあるものを例に挙げて「プログラム」があらゆるところに存在していることを認識させます。「駅の自動改札を通った時に、通れる仕組みは“誰かが考えてプログラミングしたんだな”と感じてほしい」と千葉先生。これから扱うロボットへの興味や関心を持たせます。

ロボットの構造を確かめます。4つのセンサーが搭載されており、複雑な動きが可能です。ロボットの構造を確かめます。4つのセンサーが搭載されており、複雑な動きが可能です。
ロボットキット(左)を動かすプログラムはタブレット(右)で作成します。実際に動かして、試してみて、すぐに改良できる点がメリットです。ロボットキット(左)を動かすプログラムはタブレット(右)で作成します。実際に動かして、試してみて、すぐに改良できる点がメリットです。
Step 2
タブレットとロボットをつなげる
タブレットでアプリを立ち上げてロボットと接続します。タブレットでアプリを立ち上げてロボットと接続します。

 作成したプログラムをロボットに送るため、タブレットとロボットをBluetoothで接続します。初めてのことなので少し時間はかかりましたが、全機無事に接続ができました。このキットには説明書はなく、触れているうちに自然と理解できるようになっています。「こうしたほうがいいのかも」と生徒同士のコミュニケーションも活発になります。

Step 3
プログラムを考えてロボットを動かす
動きがおかしい時は、すぐに修正。タブレットだからテンポ良く学習が進みます。動きがおかしい時は、すぐに修正。タブレットだからテンポ良く学習が進みます。

 最初の目標は、「壁につきあたったら止まる」プログラムの作成です。ロボットに取り付けたセンサーが壁を感知し、自動的に止まるようにするのです。

 生徒たちはタブレットでプログラムをつくり、ロボットに送信して、試行錯誤しながらプログラミングに挑戦していきます。ロボットが壁にぶつかってしまう班、そもそも動かない班、壁がないところでも止まってしまう班など、なかなか思い通りに動かせません。班のメンバーで話し合いながら改良を加えていきます。

 次の課題は、「壁がなくなったら進む」プログラムの作成です。これをクリアするにはどのような動きを指定するべきか、試行錯誤をしながら取り組みます。

 プログラミングの指示が1つ違う、ロボット本体からセンサーの端子が外れてしまったのに気づかないなど、ちょっとしたことでもロボットは動いてくれません。班で1台のロボットを扱うので、複数の視点により行き詰まりはどこかで打開できます。

 授業後は「難しかったけれど楽しかった」「普段の生活の中で、プログラミングで動くものがたくさんあることがわかった」という感想が多く聞かれ、プログラミング学習に積極的に取り組んでいることがわかりました。

大成功! プログラム通りにロボットが止まってくれました。大成功! プログラム通りにロボットが止まってくれました。
次の動きをシミュレーション。プログラムを入力して、試します。次の動きをシミュレーション。プログラムを入力して、試します。
タッチ操作でプログラムを作成していくので、キーボードはあまり使いません。直感的な操作のしやすさも学習意欲に関連しています。タッチ操作でプログラムを作成していくので、キーボードはあまり使いません。直感的な操作のしやすさも学習意欲に関連しています。
ココも注目!
知識を活用し、体験を知識に定着させる学び
(技術科/千葉悟先生)(技術科/千葉悟先生)

「2年前、ある研修会でロボットを動かすプログラミングに出会い、体験してみて、何より私自身がとても楽しかったのです。教員同士で試行錯誤して、とても盛り上がりました。やはり実物が目の前にあるのがいいですね。アプリが扱いやすく中学生でもできますし、高校生ならセンサーの作動を物理の教材に活用できます」

 と技術科の千葉悟先生は話します。

 生徒の評価は、プログラミングのミッション達成度や、班で協力して取り組めたかどうかを見るそうです。定期テストでは実習をもとに「このプログラムだとロボットはどのように動きますか?」といった記述式のテストも想定しています。授業での活動を知識として定着させるよう学びのサイクルを回していきます。

(この記事は『私立中高進学通信2018年10月号』に掲載しました。)

文教大学付属中学校  

〒142-0064 東京都品川区旗の台3-2-17
TEL:03-3783-5511

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