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中学校向け教材 導入事例

教材を導入された先生方の声を紹介しています。
各事例の詳細は「この事例を見る」をクリックしてご覧ください。
2017
プログラム学習というと身構えてた生徒が・先生が変わった
青雲高等学校・青雲中学校 教諭 江﨑敏夫先生

授業での使用方法

高校生が中学1年生のROBOTリーダーを育成し、制作のアドバイスを行うというテーマで、事前に「教科情報」を学んだ「ものづくり同好会」所属の高校2年生の生徒たちにより、放課後、ROBOTリーダーを育成。アームロボットカーや恐竜ロボットのティーレックスを共同で制作しました。制作したロボットは、木材加工の教材であるピタゴラ装置のスタートで、ロボットを操作しビー玉を落とす部分で使用し、その様子を各自がハイスピードカメラで撮影、自分の装置の全体の動きの動画と後で合成するという授業を行いました。

中学3年生の授業では『アーテックロボ計測と制御キットDX』をレンタルし、全員がライントレーサーを制作し、プログラミング体験ができるようにしました。

ピタゴラ装置を点検しているところ。

導入のきっかけ

一人ひとりにものづくりの楽しさを味わせたいというのがきっかけです。

すべての生徒がものづくりを体験できる教材を求め、世界中の展示会を視察。韓国・アメリカ・ヨーロッパ等に足を運び、その教材やテキスト等の実物に触れ、興味のわいたものは一部購入し使用してみました。その結果、最終決断をアーテックのレンタル教材にしました。

ブロックで組み立て、スクラッチベースのソフトによるアイコンプログラミングとブロックプログラミングができる環境など、学校現場のことを考えた環境が見事にネット上に準備されていたことに目を見張り、1台借りて生徒に何も指導せずに作らせたところ20 分ほどで完成できたため、使えるという感触を得ました。

わからないところは、ネット環境さえあれば細かな作り方の指導テキストがダウンロードでき、動画像配信で制作の様子を確認できるといった細やかな配慮がしてあることにも感心しました。さらに、学校の環境や授業のレベルに合わせ、追加ブロックを購入すれば、応用的なロボットの制作がさらに可能となることにも魅力を感じ、導入しました。

中学1年生がプログラミングをしている様子。

アーテックロボを使用した感想

やった。動いた。楽しい。そんな声が聞こえてくる教材と出会ったという思いです。

これまで50分の授業のなかでキットを組み立て、フローチャートの基本やプログラミング的思考の学習を行うのは困難かと思っていましたが、レンタルキットとテキスト及びインターネットから配信される入門編テキストを全員分印刷して作らせてみると、なんと20分~25分で全員が組み立てを完了し、課題の実験を行い、まとめることができました。

返却不要の学習テキストはカラー冊子のもので見やすく、生徒達にとっては興味関心を高めることができる教材でした。また、教師用の参考書付きであったため、教師の事前準備時間が削減でき、非常によかったです。

学習に効果的だった点

これまで、「プログラム学習となると難しくて、クラスの半分も理解できない」と嘆いていた先生方・生徒達の表情が、「楽しいね」という表情に変わる光景をあちこちで目撃しました。さらに、本学園においては、プログラミング的思考の学習をさせる映像教材をネットより探し出し、使用したところ「わかった」「なるほど」といった感想が得られました。

組み立てたロボットを動かす。

全国の先生方におすすめするポイント

中学校の技術の先生方は、プログラミングを指導するにはさほど抵抗はないかもしれませんが、心配するのは、2020年より実施される小学校の先生方がどのように子どもたちを指導してくださるかです。多くの学校から、プログラミングを教わった生徒たちが中学校に入学してくることを考えると心配でならないという声を聞きます。難しいからと躊躇するのでなく、楽しみながら作ってみると、なんだそんなに難しくないぞという気持ちに絶対なれると思いますので、あきらめないで挑戦してほしいです。

生徒たちの反応

授業が短く感じる、もっとやりたいという声が続出でした。ライントレーサーの組み立てやLED・ブザーといった基本的な課題が完了した生徒には、応用で追加ブロックを与えオリジナルロボットへの改良をすることを許可しています。一人で黙々と取り組む生徒もいれば、数名で意見を出し合いながら作り上げてゆく生徒達もいて、授業時間はあっという間に過ぎてしまいます。また、可能な限り授業の様子をビデオ録画し、次の年の教材となるように構築しています。

授業が短く感じる、もっとやりたいという声が続出した。
安価に本格的なロボットプログラミング学習ができる
泉大津市立小津中学校 教諭 大川浩平先生

授業での使用方法

以下の4つの内容で授業を行いました。

  1. 1人1台使用し、基本的なプログラミングの学習(順次処理・反復処理・分岐処理)
  2. フローチャートを見てプログラムを作る演習
  3. 自分で動かせるイメージをフローチャートに表現しプログラムを作る演習
  4. グループでフィールド内のボールをゴールまで運ぶプログラミングを考え、時間を競う競技会

導入のきっかけ

ロボットプログラミング教材のキットは購入するとなると費用的に大きくかかるので悩んでいたところ、リース形式で学習できるこの教材を紹介され、費用的にも問題がなかったので使ってみることにしました。

グループでおこなったボール運びロボット競技会の様子。

アーテックロボを使用した感想

レンタルキットは4人に1台が貸し出されるので、1学年に5クラスあると、学年で50 台弱のレンタルが可能となります。このため、各クラスで行う基本学習は1人1台の環境で行うことができ、全員が基本スキルを身につけられ、後半のグループ学習においてもより発展的な内容に取り組ませることが可能であると感じました。

学習に効果的だった点

創造力の向上
ロボットにプログラミングしたことが、動きとしてダイレクトに反応があるので、「次はこう動かしてみようかな」と工夫する気持ちにつながり創造力がわいてくるようです。
論理的な考え方
スクラッチベースのプログラミングは、言葉を組立てるようにプログラムを作っていくので、論理的な思考の向上につながっていくと思います。

全国の先生方におすすめするポイント

安価に本格的なロボットプログラミング学習ができるので、教材費をおさえたい方にもおすすめします。備品として購入した場合、生徒に自由な発想で組み立てさせたり変更させたりする授業をすると、かならずケーブル接続ポイントの劣化につながります。維持管理も含めて、レンタルの形でできる本教材は、現在の教育現場にあっているものだと思います。

やはり“ 動く” 教材は、生徒の反応もよく、前向きに学習に取り組めます。スクラッチベースのため、段階を踏んで学習することにより、動かせるようになったときにはより論理的に考えてプログラムを作る力が身についているように思えます。

生徒たちそれぞれが独自性のあるロボットを制作。
生徒の考えや思いを短時間で形や動きにできる
秋田市立秋田北中学校 教諭 庄内智矢先生

授業での使用方法

3年生技術・家庭科 技術分野・内容D「計測・制御の学習」で、教材として使用しました。また、下記2大会における技術分野・内容D「情報に関する技術」の公開研究授業で使用しました。

第56回全日本中学校技術・家庭科研究大会 秋田大会
第57回東北地区中学校技術・家庭科研究大会 秋田大会

生徒一人ひとりの能力に応じた課題解決が可能。

導入のきっかけ

教材づくりや「計測・制御の学習」に最適であったためです。レンタルなので生徒への経済的負担が少なく、個人持ち教材のように持ち帰ったあとの課題(持ち帰っても使わないなど)がないことがその理由です。

授業ではサーボモーターを使用したボール運びロボットを制作した。

全国の先生方におすすめするポイント

ロボットの形を工夫したり調整したりしやすく、計測・制御の学習において、生徒は自分の考えや思いを比較的短時間で形や動きにすることが容易に行えます。生徒一人ひとりの能力に応じた課題解決が可能なため、意欲を継続しながら論理的に学習を進めることができました。また、実際に使われている製品をモデル化して学習できるため、その仕組みや構造の理解が深まりました。

学習に効果的だった点

ブロックやセンサー類が豊富で制作の自由度が広いため、教材づくりに悩んでいる先生にとって教材の制作に適している点。そしてテキスト型(ドリトル言語)・ビジュアル型(スクラッチベースの言語)両方のプログラミング言語を選択して学習できる点です。

教師の工夫次第で生徒が驚いたり、感動したり、発見したりすることができる教材だと思います。

公開研究授業までは多くの参観者が関心をもって見守った。
2016
技術分野の教科の本質を味わうことができる教材
静岡大学教育学部附属静岡中学校 教諭 本部康司先生

導入のきっかけ

中学校技術・家庭科(技術分野)で必修の内容として、「情報に関する技術」があります。”もの”をあつかうことが技術分野の教科の本質であることは理解していても、これまでは「情報に関する技術」をどのように教えていくべきか悩む毎日でした。そんなとき、四国の大学附属中学校でアーテックロボのスタディーノ基板を使用した授業実践を参観させていただきました。子どもたちがアイデアを共有し、それぞれが理想に向かって操作している姿は大変衝撃的でした。今まで実践してきた教材より、思考力・判断力・表現力を育むことができると確信しました。

音や光センサーを利用して朝カーテンを開け、夜になるとカーテンを閉めるシステム。

授業での使用方法と学習に効果的だった点

平成28年度の授業では、「センサーを使用して、他者の生活を便利にするシステムづくり」を実践しました。

使用者を「他者」に設定した理由は、自分以外の誰かのために”もの”をつくることで自分たちのためにつくられている”もの”の存在やそこに込められた工夫がより見えてくると考えたからです。

生徒たちは、それぞれが設定した「他者」のために様々なシステムを製作することができました。うまく動作しないときには、一台のパソコンの画面を食い入るように見ていたり、回転数を変えるために歯車を組み合わせたり、想像通りに動作したら歓声が上がったりする姿があり、この教材のすばらしさを子どもたちと共に味わうことができました。まさに、子どもたちの学ぶ意欲を駆り立てる教材の一つであると思います。

赤ちゃんが泣いたら、あやす動きをして泣き止ませるシステム。

全国の先生方におすすめするポイント

アーテックブロックを使用することで、アイデアを実現させようと思考を深めることができるところです。また、失敗したり、新たなアイデアが思いついたりしたら、ばらして作り直すことができることも魅力の一つです。もっとこうしよう、こんな感じにしたらどうかと仲間と対話をしながら、アイデアを共有し、実現していく過程を存分に味わうことができます。

また、スタディーノ基板と各部のセンサーやモーターが有線でつながっていることもプログラム学習を深める一助となっていると思います。詳しいシステムはわからなくても、制御基盤が命令を処理して、各部品に命令を送っていることが一目瞭然なのです。そこから、新たな疑問が生まれ、学びが進んでいきます。音や光、動きを自分たちで決めていくことができるため、自然と”もの”に対する愛着がわいていきます。まさに、技術分野の教科の本質を味わうことができる教材であると言えるでしょう。

赤ちゃんが飲むミルクを冷まして、適温になったら知らせるシステム。 授業で生徒たちが作ったシステムを
動画で見ることができます
(YouTubeが開きます)
「なぜ」を考える教材
 
滋賀大学教育学部附属中学校 教諭 宮内 稔先生

授業での使用方法

中学校の生徒たちに、二足歩行ロボットの組み立てとプログラミングを行わせました。

「ロボットを動かすぞ。しかも二足歩行!」と話してスタートした「情報に関する技術」の授業。生徒達は「やった!」「かっこいい!」と大喜びでした。しかし、以外と寸胴で短足、しかもがに股という姿に「かわいい」という声と「ぶさいく・・・」という両論が飛び出しました。しかし、そのブサカワいい二足歩行ロボットが、生徒達の思考に大混乱を与えることになります。

生徒たちは「思い通りにならない」体験を通じて、「考える」学びを身につけてゆく。

「なぜ」を考える教材

生徒には、予備知識としてコンピュータやアクチュエータ、スクラッチの使い方などの基本的なことを教えているのみでした。「モーターで足を動かせば歩くに決まっている」と単純に考えていた生徒達からは、「それじゃ、試しに直立の姿勢から、右足を上げてバランスをとらせてみようか」と課題を与えたとたん、右からも左からも「わからない」「うごかない」「思った動きと違う」という声が一斉に飛び交いました。

関節の数が限られているロボットは思うように動いてくれません。電源を入れたとたんに倒れるロボット、つま先を上げたいのにバレリーナのようにつま先立ちになるロボット、まるでだだっ子のように机の上でばたつくロボット。同じ目標に向かっているのに、思うように動いてくれず、動きも千差万別です。

昨年までは、グループで 1台のロボットで、「ライントレーサー」を製作、プログラムすることで課題解決を実施していました。しかし、グループ内に取り組みへの温度差があるため、できる生徒に任せっきりにして、時間を無駄にしてしまう生徒もいました。

そこで今年度は、ひとり人 1台のコンピュータを設置して取り組んでみました。当初はプログラムをコピーして「できあがり」としてしまう生徒が出てくるのではと心配していましたが、「わからない!」と言いながらも目の前のロボットとにらめっこして、「なぜ、この子は言うことを聞いてくれないの?」という問いに、「言うとおりに動いているんだよ。言い方(プログラム)が悪いだけ。どうすれば目的の動きになるのか、よく考えて。」というやりとりが繰り返されます。

実は、「思った通りにならない」というところにこのアーテックロボの面白さがあります。

「情報に関する技術」の時間は、答えが画一的です。プログラムを提示してやれば、誰でも同じ動きをさせることができます。「0と1」とまではいわないものの、「誰でも効率よく、同じことができる」のがコンピュータをこれほど普及してきた理由の1つです。

しかし、中学生にプログラムや制御を学ばせるのに最も大切なのは、どうしたらいいのかを「考える」ことだと思います。結果を導き出すための「過程を考える」のです。

プログラムは3つの型(順次処理型、条件繰り返し型、条件分岐型)の組み合わせです。しかし、その組み合わせ型は無限であり、同じ動きをさせるにしても、そのプログラムは異なる場合があります。自分の考えをプログラム言語で表現し、思った通りの動きを再現させるなかで「考える」力がついてくるのです。

同じパーツを使用したロボットでも、生徒によって姿も動きも異なるものになる。
中学校技術科全国大会研究授業での実践
旭川市立春光台中学校 教諭 舘山朋宏先生

授業での使用方法

第55回全日本中学校技術・家庭科研究大会 旭川大会
第68回北海道地区技術・家庭科教育研究大会 旭川大会

上記 2大会における技術分野・内容D「情報に関する技術」の研究授業として、アーテックロボを活用して授業を行いました。研究主題・副主題の達成を目指し、題材名を「計測・制御によって事故のない自動車を開発しよう」に設定。授業の中でアーテックロボを活用してトライ&エラーを繰り返しながらプログラミングを行い、様々な視点から評価・活用し、それらの学んだ技術がどのように生活に活かされているかを学ぶ学習を行いました。

フローチャートを考え、条件分岐をプログラム化していくことで「計測と制御」を学習する。

アーテックロボを使用した感想

授業中におけるマシントラブルは少なく、扱いやすいロボットであるという印象を持っています。パソコン上でのプログラムの動作環境についてはパソコンとの相性の問題があると思いました。動作環境については、教室内の明るさ、走行コースの条件を一定にすることに難しさを感じました。

学習に効果的だった点

比較的敷居が高いと思われるロボットを利用した計測・制御の授業において、アーテックロボは自由度が高く比較的簡単に生徒たちが取り組むことができ、学力や技能にとらわれずにとても意欲的に課題に臨んでいました。

さらにトライ&エラーを繰り返す中で、生徒たちは学ぶ喜び、考える喜びを感じていました。

全国の先生方におすすめするポイント

スクラッチベースのプログラミング言語は視覚でわかりやすいので、生徒たちが取り組みやすいと思われます。
フローチャートからプログラムの作成に移行しやすいと思われます。
ロボットの組み立ての自由度が高く、センサーの追加も容易なため、授業の展開の幅が広がりやすいと思われます。

2015
ライントレーサーで制御の基礎を学ぶ
滋賀大学教育学部附属中学校 教諭 宮内 稔先生

授業での使用方法

最初に4人で班を構成し、1台のライントレーサーを作成し、センサーコンピューターアクチュエータの関連を理解させます。続いてセンサーの感度、左右のタイヤの回転時間などを各班で検討し、コースにチャレンジさせました。プログラムの「何が原因」で「結果」(コースアウト、タイムの長短など)が決まるのかを考えることにより、プログラムの修正実行と自分たちで積極的に取り組めるようになりました。

ステップアップとしての活用

さらに、班で提供されているブロック、センサー、アクチュエータを組み替えさせて、班で「どんなものができるだろう」と検討し、班で考えたとおりの動きができるかを実行します。車体のデザインはブロックを組み替えることで自由に行え、複数のセンサーを活用することにより、「この動きはお掃除ロボットと同じ ! 」「工業用ロボットにも活用できる?」とステップアップしたプログラムの変更、デザイン変更に取り組ませることができます。

アーテックロボを使用した感想

制御の学習に取り組むにあたり、ネックになるのがコストです。1人1作品で取り組むと2,000円~3,000円は軽く超えてしまいます。また、プログラム言語だけの学習では、制御の学習になりません。

アーテックロボを活用することにより、プログラムによるアクチュエータの制御が学べ、生徒自身が自由にテーマを設定してプログラムの変更、センサー、アクチュエータを変更して取り組めるのがよい点と考えています。プログラムの基本である3つの形(順次処理、条件くり返し、条件分岐)をブロックプログラミングソフトにより視覚的に学ぶことができ、それと連動させるセンサー、アクチュエータの組み合わせで自由に課題設定ができます。

2014
アーテックロボを使うことで簡単に身に付く
論理的な対話力・思考力・問題解決能力
奈良教育大学附属中学校 教諭 葉山泰三先生

授業での使用方法

2人1組でグループをつくり、赤外線フォトリフレクタを使った障害物を感知して止まるライントレースカーのプログラミング学習を行いました。さらにサーボモーターを使い、障害物を排除するブロックアームを作成。A3 サイズの用紙の上をライントレースし、紙コップの上に置かれたスポンジを落とすコンテストを実施しました。コンテストの後には、作成したロボットの工夫した機能や機構についてのプレゼンテーション発表を行いました。

紙コップの上のスポンジを落とすライントレースロボ。

学習に効果的だった点

2人1組でロボットを扱わせることでディスカッションが生まれ、論理的な対話力・思考力・問題解決能力が身に付きました。ブロックの形状がシンプルで、構造改良の試行錯誤が容易なのも創造力の育成に効果がありました。男女を問わず、制御に苦手意識を持っている子どもにも非常に高い教育効果が見られたほか、コンテスト形式にすることで制御の技能を楽しみながら取り組めたと考えます。最新の科学技術について子どもたちの見識を深めることができました。

生徒たちの作例

全国の先生方におすすめするポイント

他社海外メーカーの制御教材よりも低コストで入手でき、教育現場の意見に即した教材になっている点がよいと感じます。国内にメーカーがあることで大学や中学校の現場に合った教材改良が容易にできます。さらに学校とメーカーとの協力体制がとりやすく、公立中学校でも共同研究が気軽に行いやすいのも利点でした。

(共同研究) 奈良教育大学 教授 谷口義昭先生

ロボット学習は、①丈夫な構造、②力の伝達・動く機構、③作業手順を命令するプログラミング、それぞれの知識と技能を習得する技術の総合的な学習です。このアーテックロボ教材を用いることでロボット学習を効率よく行うことができます。この教材が全国の学校で普及することを強く望みます。