大学における授業科目

「小中高におけるコンピュータ教育」

実践報告

2015.3.22 (SUN) CE研究会

津田塾大学

吉田 葵（数学・計算機科学研究所）、来住伸子（情報科学科）、阿部和広（非常勤講師、青山学院大学 非常勤講師）

本発表での報告内容

構築主義を背景とした

フィジカル・コンピューティングを通した

プログラミング教育の人材育成を目的とした

大学生に対する授業実践

背景

求められる教育人材

教育現場に専門家が少ない

プログラミング教育に関わる教員のスキル不足

懸念事項

プログラミング嫌いの子供をただ増やしてしまうだけでは？

子供たちに対する教育人材の育成が求められる

大学の役割として…

子供のプログラミング教育の充実が求められている

背景

子供のためのプログラミング教育

プログラミング言語の習得

試行錯誤の習慣を身につけること

自ら学ぶこと<

成果物が目に見える

成果物に実際に手で触れることができる

子供たちの興味を引くことができる

フィジカル・コンピューティングが有効

＝現実世界と仮想世界をつなぐ分野

背景

フィジカル・コンピューティング

メイカーズムーブメント

誰もがモノづくりを行うことができる環境

2008年より開催（2012年まではMake Tokyo Meeting）

主催は株式会社オライリー・ジャパン

2014年11月22, 23日開催されたMFT2014の

来場者数は2日間で13,000人、出展者数は350組

＜Maker Faire Tokyo＞

本発表での報告内容

構築主義を背景とした

フィジカル・コンピューティングを通した

プログラミング教育の人材育成を目的とした

大学生に対する授業実践

実践概要講義名：

小中高におけるコンピュータ教育

実施時期：

2014年度後期（2014年9月〜2015年1月）

1コマ90分 × 15回

講師：

阿部和広

＋来住、吉田

授業の目的：

ものづくりを通して、Raspberry Pi やセンサー等に関する知識を身につける

フ ログラミングを教えることについて学ぶ

利用したソフトウェア及びハードウェア

１．Raspberry Pi 2．Scratch

3．Studuino 4．ポケットミク

シングルボードコンピュタRASPBERRY PI

＜概要＞

Uptonらによって開発

2012年発売開始

小型・安価

＜用途の例＞

電子工作

子供たちの自分専用PCとして配布

コンピュータの仕組みの基本を学ぶ

＜本実践での位置付け＞

基本PCとしての利用

GPIOも合わせて利用

参考書籍を配布し、授業期間中は貸出

http://apcmag.com/apcs-exclusive-raspberry-pi-distro.htm/

ビジュアルプログラミング環境SCRATCH

＜概要＞

MIT Media Labのライフロングキンターカーテングルーフ が開発

マウス操作でブロックを組み合わせてプログラミングを行う

＜用途の例＞

子供向けのプログラミングワークショッフ

プログラミングの概念を学ぶ

＜本実践での位置付け＞

Raspberry Pi上のRaspbianで利用

マイコンボードSTUDUINO

＜概要＞

株式会社アーテックにより開発

Arudinoをヘースとして設計された制御基板

様々なセンサーやアクチュエータを接続可能

センサー制御の環境が複数用意されている

＜本実践での位置付け＞

センサーやアクチュエータの知識を身につけるために利用

ブロックプログラミング環境を利用

音声合成ハードウェア歌うキーボード ポケットミク

＜概要＞

2014年4 月に学研大人の科学が発売

音声合成ハート ウェアNSX-39

ヤマハが開発したLSI「NSX-1」を搭載

スタイラスを利用して、ホ ーカロイド初音ミクの声を演奏

＜本実践での位置付け＞

Raspberry Pi 上の Scratch からMIDI のインターフェースを経由して演奏できるように開発されたプログラミング環境を利用

受講者の属性

人数制限を設けたため 16名

教職過程の科目ではない

国際関係学科

数学科

情報科学科

2年生 4年生

3年生

3年生 8名

2年生 7名

授業内容

フェーズ

1

•知識を身につける→手を動かしながら学ぶ

フェーズ

2

•知識を応用して作品を制作する→Maker Faire Tokyo 2014へ出展

フェーズ

3

•実際に子供たちに教える→小中学生対象のワークショップを開催

手を動かしながら学ぶ

フェーズ

1

フェーズ

2

フェーズ

3

2014年8月開催「女子中高生のための情報・メティア工房」

講師が教えるのは必要最低限の使い方のみ

http://rikei.tsuda.ac.jp/

MAKER FAIRE TOKYO 2014 出展

授業内容

フェーズ

1

•知識を身につける→手を動かしながら学ぶ

フェーズ

2

•知識を応用して作品を制作する→Maker Faire Tokyo 2014へ出展

フェーズ

3

•実際に子供たちに教える→小中学生対象のワークショップを開催

実施概要と目的

＜概要＞

• 2014年11月22, 23日に開催されたMFT2014へ出展するために4名1グループで作品を制作

• 制作期間は約1か月

• MFT2014当日は出展ブースで制作した作品を説明

＜目的＞

• グループでの作品制作を通して学生同士の学び合いを促す

• 第3者の目に示し、批判的なコメントを受け取ることでものづくりに対する意識の変容を促す

フェーズ

1

フェーズ

2

フェーズ

3

授業スケジュール

内容

第5回 2014.10.28 グループ分けアイテア出し

第6回 2014.11.4 アイテア発表

第7回 2014.11.11 制作 1

第8回 2014.11.18 制作 2

第9回 2014.11.22, 23 MFT2014

授業時間外の作業は自由 グループ分けは学年・学科のバランスを考えて、こちらで割り振り

制作物（１）光と音を放つクリスマスツリー

＜作品内容＞

Studuinoとブロックを利用

距離センサで手を近づけるとLEDが光り、クリ

スマスソングが流れる

＜工夫点＞

センサー位置を示す貼り紙を追加

制作物（2）うさぎロボット

＜作品内容＞

Studuinoとブロック、ポケットミクを利用

耳にあるボタンを押すと目が光る

口に手を近づけるとサーボモータで腕を動かす

おなかのスイッチに触れると

ポケットミクで挨拶をする

＜工夫点＞

フェルトでブロックを装飾

機能を強調するための装飾を追加

制作物（3）ライントレースカー

＜作品内容＞

Studuinoとブロックを利用

赤外線リフレクターを利用し

道路に見立てた線をトレースして動く車

＜工夫点＞

試行錯誤で仕組みにたどり着いていた

色画用紙でブロックを装飾

2種類の道パターン

ゴールを設けるなどのゲーム性

制作物（4）落下物に合わせてボタンを押す音ゲー

＜作品内容＞

GPIOを利用したスイッチを利用

音楽を鳴らし、落下物に合わせてボタンを押す

＜工夫点＞

展示途中でのプログラム変更

スコアを記録する機能

フェーズ2における考察

観察及びMFT2014終了後の学生の自由記述による感想

グループでの作品制作を通して学生同士の学び合いを促す

役割分担を行い、それぞれが得た知識を共有しながら協力して作品を制作している様子がみられた

第3者の目に示し、批判的なコメントを受け取ることでものづくりに対する意識の変容を促す

＜目的1＞

＜目的2＞

自身の作品に対する意識

自身の知識に対する意識に変化がみられた

自身の作品に対する意識

展示途中での作品改良

• プログラムの変更

• 見た目の変更

• 自身の作品に対して「少しでも良く見せたい」という意識が生まれた

• 「作品が他の団体の作品と比へてクオリティーの低いように感し、少し恥すかしさもあった」

第3者との対話

• 「自分たちでつくった作品に興味を持ってもらえることが嬉しかった」

• 「自分たちの作品についてアピールすることの大切さを知った」

自身の知識に対する意識

ブースでの見学者への説明に苦労他者に説明することの難しさを知って

• 「自分たちの作った物に興味を持ってもらった方に説明する際に自分たち自身がちゃんとと ういう目的のためにと ういうものを作ったかということなどを理解している必要があると思った」

• 「様々な人がきて、思ってもいなかったような質問か くることがあるので、そのような所に行くときは、きちんと物事を理解していくことが大切だと思いました」

他の学生や出展者の説明している様子を見て

• 「子供にも（作品の遊び方の説明だけでなく動作の仕組みなと の）少し発展したことを教えれは良かった」

ワークショップ実習

授業内容

フェーズ

1

•知識を身につける→手を動かしながら学ぶ

フェーズ

2

•知識を応用して作品を制作する→Maker Faire Tokyo 2014へ出展

フェーズ

3

•実際に子供たちに教える→小中学生対象のワークショップを開催

実施概要と目的

＜概要＞

• 2015年1月10日に「津田塾生といっしょにプログラミング体験」というワークショップを開催

• 参加者：小学3年生から中学1年生までの15名

• 準備期間は年末年始をはさんだ約1か月

• 内容のアイテア、時間配分、配布資料や教材など授業に関わることすへてをグループで準備

＜目的＞

• 実際に子供を相手に教える経験を通してプログラミングを教えることに対する意識の変容を促すこと

フェーズ

1

フェーズ

2

フェーズ

3

授業スケジュール

内容

第10回 2014.12.2 アイテア出し

第11回 2014.12.9 アイテア発表

第12回 2014.12.16 制作

（各自） リハーサル

第13回 2015.1.10 津田塾生といっしょにプログラミング体験

第14回 2015.1.17 指導案などの資料整理

第15回 2015.1.24 報告会

授業時間外の作業は自由 グループ分けはMFT2014と同し

当日のスケジュール

13:30

14:30

16:30

Raspberry Piセットアップ説明

（1）

+ Scratch

（2）

+ Studuino

（3）

+ Scratch

（4）

+ Scratch

ゲームを作ろう

ブロックでロボットを作ろう

自分で動かすゲームを作ろう

英単語テスト制作体験

※ Raspberry Piの利用は必須

指導案例

教材例

アイテアシート

理解を深めるための問題

利用する機材の説明資料

ワークショップ実習の終了後アンケート（参加者）より

すごくかん

たんだった

2

少しかんた

んだった

3少しむすか

しかった

7

すごくむす

かしかった

1

「内容はむすかしかったですか？」（回答：参加者15名）

ワークショップ実習の終了後アンケート（保護者）より

「イヘント全体の満足度は？」（回答：保護者12名）

「基本動作のプログラミングに時間を奪われ（完成せす）試行錯誤して楽しむ時間がなく残念でした。学生さんが知識不足かな、という印象です。」

十分満足

11

やや満足

1

フェーズ3における考察

観察及びワークショップ実習終了後の学生の自由記述による感想

実際に子供を相手に教える経験を通してプログラミングを教えることに対する意識の変容を促すこと

＜目的＞

自身の知識に対する意識

教えることに対する意識に変化がみられた

教えた際のつますきから

教える際のつますき

時間配分：子供の様子とカリキュラムとのトレードオフ

• 「予定どおりに進むことの方が少ない。いろいろな状況を想定しておく必要があった」

• 「（子供か ）予想以上に柔軟で驚いた」• 「興味があることに対する集中力と意欲の高さ」

進度や理解度の異なる参加者への対応

• 「子どもたち同士で成長しあえる環境を作りたい」

子供に理解してもらうための説明

• 「リハーサルで分かっているつもりであっても、理解できていない部分があったのでそこをしっかり改善してから臨むへきだったかなと思います」

教える際のつますき

ク ループ内の意思統一

• 「個人個人のプロセス、完成までのアプローチの方法、この“感覚”がク ループのメンハ ーで一致してなかったと思います。それは、子供達にも困惑を与えてしまうことなので、注意をしなけれはならないと思いました」

授業全体を通して

学習効果

4

6

12

10

0 00 00

2

4

6

8

10

12

14

Raspberry Pi Scratch

使えるようになった

まあ使えるように

なった

あまり使えるように

ならなかった

使えるようにならな

かった

「授業で利用したことを通して、◯◯を使えるようになりましたか？」

使えるようにならなかったと思っている学生はいない

学習効果

「授業で利用したことを通して、◯◯を使えるようになりましたか？」

2

4

12

7

12

0 01

3

0

2

4

6

8

10

12

14

Studuino ポケットミク

使えるようになった

まあ使えるように

なった

あまり使えるように

ならなかった

使えるようにならな

かった

使っていない

使えるようにならなかった学生もいる

意識の変容

プログラミングに対する意識

• 「小中学生に実際にプログラミングを教える経験は私にとってとても意味のあるものになった。なせなら、私自身がプログラミングを楽しく、そして親しみやすくなったからだ」

教えることに対する意識

• 「学生に教える場合でなくとも、フ ログラミングを初めて習う友人などに教えるときにもこのような経験は活かせると思う」

• 「個人的にも電子工作に興味を持っているプログラミング初心者と一緒に Raspberry Pi と Scratch を使って作曲をしてみました」

意識の変容

学び合いへの意識

• 「グループワークがもともとあまり好きではないタイフ なのですが、自分たちの得手不得手をグループの仲間たちと補いながら1 つの作品を作り上けることは、とても楽しいものであると気付くことが出来ました」

授業全体の評価

ものづくりを通して、Raspberry Pi やセンサー等に関する知識を身につける

知識や技術は身につけることができた学び合いへの意識が変わった

プログラミングを教えることについて学ぶ

＜授業の目的1＞

＜授業の目的2＞

各フェーズで様々な意識の変容を促すことができたが、一般的な指導方法は身につかない学生もいた

改善が必要な点

一般的な指導方法や子供への接し方があまり身につかなかった

＜改善が必要な点１＞

ワークショップ実習の際、フィジカル・コンピューティング的な内容を選択したグループが1つしかなかった

＜改善が必要な点２＞

学生の創造力が及はなかった

数時間の接した経験では不十分

今後の展望

教えることを学ぶ過程にもサイクルが必要ではないか？

気付き

発想

設計

作成

模擬

実践自省

他者からの評価

The kindergarten approach to learning

Mitchel Resnick,

All I Really Need to Know (About Creative Thinking) I Learned (By

Studying How Children Learn) in Kindergarten

今後の展望

来年度も継続して実施予定

今年度の受講生との比較を行いまた報告します

大学における授業科目

「小中高におけるコンピュータ教育」

実践報告

2015.3.22 (SUN) CE研究会

参考文献・URL

• シーモア・パパート(著), 奥村貴世子(訳), マインドストーム子供，コンピューター，そして強力なアイテア, 未來社 (1982).

• 世界最先端IT国家創造宣言，http://www.kantei.go.jp/jp/singi/it2/pdf/it_kokkasouzousengen.pdf

• Sylvia Libow Martinez，Invent To Learn: Making, Tinkering, and Engineering in the Classroom，Lightning Source Inc. (2012).

• Eben Upton, Gareth Halfacree, Raspberry Pi ユーザーズカイド, インプレスジャパン (2013).

• 阿部和広, Raspberry Piではしめるどきどきプログラミング, 日経BP社 (2014).

• The Lifelong Kindergerden Group at the MIT Media Lab，Scratch，http://scratch.mit.edu/ (最終アクセス 2015.2.23)

• 株式会社アーテック，Studuinoタウンロード, http://www.artec-kk.co.jp/studuino-2 (最終アクセス 2015.2.23)

• 株式会社学研教育出版大人の科学マカジン，http://otonanokagaku.net/nsx39/ (最終アクセス 2015.2.23)

• Maker Faire，http://makezine.jp/event/mft2014/ (最終アクセス 2015.2.23)

• プログラミング教育支援プロジェクト「PEG programming education gathering」，http://pegpeg.jp/ (最終アクセス2015.2.23)

• 津田塾大学女性研究者支援センター，http://rikei.tsuda.ac.jp/