PCを使わないプログラミング学習~ロボットの表情を作ろう

PCを使わずにプログラミングを学習する方法についてご紹介します。今回は,ロボットの顔を操作しながら,楽しくプログラミングを学ぶ方法についてです。以下の資料を参考にしています。

https://teachinglondoncomputing.files.wordpress.com/2014/02/activity-create-a-face.pdf

 

遊び心のあるコンピューターサイエンス アクティビティ~プログラミングでロボットの表情を作ろう~

対象年齢:9〜10歳以上
所要時間:約50分
対象人数:7〜100人まで(何名でも)

【要約】

この取り組みでは,アフェクティブ(情緒や感情に関係した)ロボットの顔を,カードや筒などを使って作ります。ロボットの顔は,異なる様々な音(不快な,心地よい,唐突な音)に反応し,異なる感情(悲しい,嬉しい,驚いた)を示すようにプログラミングされています。

後半では,他の表情を考え出し,音に反応して新しい表情を作り出すためのルールを自分でプログラムします。

この取り組みを通して,一見すると複雑な動作・挙動が,簡単なルールを使って,どのようにプログラムされているかが分かります。また,プログラムをオブジェクト・要素に分割して考える方が,一気にプログラムを書こうとするよりも,はるかに簡単に書けることも分かるでしょう。

【使うもの】

  • 2つの大きなカード:大きな目
  • 2つの大きなカード:小さな目
  • 2つの大きなカード:眉毛
  • 4つの筒を糸で繋いで円にして作った口(Figure1を参照)
  • 6つのプログラムカード:左の目,右の目,左の眉毛,右の眉毛,口の左端,口の右端それぞれに対するプログラムカード(指示シート)

   ① 左目

   もし心地よい音なら大きく開ける
   もし不快な音なら小さく開ける
   もし突然の音なら大きく開ける

   ②右目

   もし心地よい音なら大きく開ける
   もし不快な音なら小さく開ける
   もし突然の音なら大きく開ける

   ③左の眉毛

   もし心地よい音なら下げる
   もし不快な音なら下げる
   もし突然の音なら上げる

   ④右の眉毛

   もし心地よい音なら下げる
   もし不快な音なら下げる
   もし突然の音なら上げる

   ⑤口の左端

   もし心地よい音なら上げる
   もし不快な音なら下げる
   もし突然の音なら開ける

   ⑥口の右端

   もし心地よい音なら上げる
   もし不快な音なら下げる
   もし突然の音なら開ける

  • 修正されたプログラムシートのセット(6人のグループに対してそれぞれ1つずつ)
  • クラスの残り(顔を操作する人以外)に何をするか伝えるための3つのフラッシュカード

   ① 不快な音を出そう

   ② 心地よい音を出そう

   ③ 突然ブー!と叫ぼう

  • 顔を描いたり,新しい指示を書いたりするためのペン,カード,紙

授業の前に顔のパーツを作っておきましょう。目と眉毛については,資料内にテンプレートが準備されています。口は4つの長い筒(例えば包装紙の芯など)を糸などを使って円に繋いで作ります。口は動かすと,曲線や円を簡単に作れるようにしておきましょう(Figure1を参照)。

 

【顔の操作の準備をする】

前に出てきてくれる6人を集めましょう。6人には,プログラムの指示に沿ってロボットの異なる顔のパーツを操作してもらいます。クラスの残りは,ロボットが反応するための音を鳴らします

背が高い2人に左右それぞれの眉毛を渡し,数メートル離れて立ってもらいます。同じ高さまで眉毛を上げてもらいます。

次にあと2人に目を渡します。ひざまずいて,眉毛の下に小さな目を掲げてもらいます。大きな目は必要になるまで後ろに置いておきます。

最後に,残り2人がひざまずき,それぞれ左と右の口の端を持ちます。

 

【顔を操作する】

顔を動かす際、顔全体に指示を出すこともできますが,それぞれのルールに沿った,別々に動く個々のオブジェクト(2つの目,2つの眉毛,口の両端)からできていると見なした方が簡単でしょう。

顔を構成している6人それぞれに,オブジェクト(顔のパーツ)を動かすための指示シートを渡しましょう。指示シートは資料の最後についています。指示シートは条件文(if-thenルール/もし~だったら~する)から成ります。

例えば,目についてのルールを見てみましょう:「もし心地よい音だったら大きく開け,不快な音なら小さく開け,突然の音なら大きく開けましょう」

クラスの残り(顔を操作しない人たち)が出す音を聞いて,顔のパーツを操作するように説明しましょう。聞こえる音の種類によって何をすべきかは、ルールによって決まっています。

次にクラスの残り(顔を操作しない人たち)に何をすべきか説明します。彼らには,不快な音,心地よい音を出したり,急に叫び声を上げてもらう必要があります。音を出す人たちに何をすべきかを伝えるときは,フラッシュカードを使いましょう。顔を操作する6人が,状況を読み取って反応するのではなく,純粋に音を聞いて反応できるようにするのです。


【顔をプログラミングする】

次に顔をプログラミングしましょう。クラスを6人ずつのグループに分け,それぞれのグループに新しい顔の表現(例えばウィンクしているなど)を考え出してもらいます。

感情を演じてみて,実際にどんな顔の表情をしているかを他の人に順番に見てもらいましょう。顔の左側と右側は,別々に動かせるように,異なるルールに沿って動きます。眉毛を釣り上げたり,目の新しいバージョンをつくったり(例えば目を閉じたり)することもできます。表情を構成している顔のパーツの絵を,別々に描かなければなりません。表情を形作る,眉毛、目、口の位置や形が正確であることが大事です。

次に,顔を操作する人が反応するための音を考えましょう。

クラスの残り(顔を操作する人以外)に何をすべきかを伝えるためのフラッシュカードを作りましょう。すでに使用してきたフラッシュカードの表現と同様に,条件文(if-thenルール/もし〜だったら〜するという形式)で書きましょう。6つのオブジェクト(右の眉毛,左の眉毛,右の目,左の目,口の両端)について,それぞれ1つずつルールが必要になります。例えば,左の目について「もし退屈な音だったら閉じる」というようなルールを作ります。

各グループに配布されている指示シートのコピーに,追加のルールを書き入れましょう。それぞれのグループは,追加・修正されたルールに沿って顔を操作するために,順番に指示シート(ルールを追記したもの)をもらいます。

teachinglondoncomputing.org

 PCを使わずに大人数でも取り組める内容なので,学校の授業でも取り入れることができそうです。「もし~だったら~する」という条件文を学べたり,課題を分割して考える良い機会になったり,プログラミングの導入にはとても役立つと感じました。ぜひ参考にしてみてください。

 

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『スター・ウォーズで学ぶ はじめてのプログラミング』発売のお知らせ

私が監修を担当したプログラミング本『小学生のためのスター・ウォーズで学ぶ はじめてのプログラミング』(学研プラス)が本日発売されましたので、お知らせします。

小学生のための スター・ウォーズで学ぶ はじめてのプログラミング

小学生のための スター・ウォーズで学ぶ はじめてのプログラミング

  • 作者: キキ・プロッツマン,サイモン・タトム,多田淑恵
  • 出版社/メーカー: 学研プラス
  • 発売日: 2019/09/19
  • メディア: 単行本
  • この商品を含むブログを見る
 

Code.orgというサイトを使用し,スター・ウォーズのキャラクターを動かしてゲームを作りながら,プログラミングを学びます。

code.org
すでにプログラミングを学ばれている方も,まだ本格的に学習を開始していない方も,楽しんで読み進めていただける内容になっているかと思います。一人でも多くの方にお手に取っていただけると嬉しいです。

今回,プログラミング本の監修を担当できることになったのは,いつも支えてくださっている皆様のおかげです。本当にどうもありがとうございます。今後ともどうぞよろしくお願いいたします。

『Learn Better』から学ぶ効果的な学習法㉚~スキルを習得するステップとその方法【前半】

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)をもとに,効果的な学習法について探ります。

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

 

スキル・知識向上のステップ

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)では,スキルと知識を向上させる確かな手法について紹介されています。それは,数学や読書,生化学に限らず,ゲーム,ピアノ演奏,手編みセーターづくりなど,どんなものにも共通します。

スキルや知識を学ぶ過程について,本書では7つ述べられていますが,今回は前半の3つをご紹介します。

1. 価値を見出す

学びたいと思わなければ学ぶことはできない。専門知識を習得するには、そのスキルや知識に価値があるとみなさなければならない。さらに、意味づけを行わなければならない。学習とはすなわち対象の意味を知ることである。

子どもの学習について考えてみると,「勉強には何の価値があるのか?」「なぜ数学を勉強しなければいけないのか?」ということについて,子ども自身に価値を見出してもらうことが大切だと言えます。

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2. 目標を設定する

知識を習得する初期の段階においては、集中が重要だ。何を学びたいのかを厳密に見きわめて、目的と目標を設定しなければならない。

 「ここまではきちんとできているね!」「カタカナが間違いやすいから気を付けよう」「次のドリルではカタカナの間違いに注意して,80点以上を目指そう」など,周囲が子どもにフィードバックをして,目的意識を持たせることも効果的でしょう。

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 3. 能力を伸ばす

練習にも、他人と差がつく力をつけられるようなものがある。学習のこの段階では、スキルを磨き、パフォーマンスを向上させるためにそのことに特化した手段を講じる必要がある。

 学習に長時間取り組めば,結果が付いてくるとは限りません。目標を達成するための効率的な学習法について,以下の過去記事で詳しくご紹介しましたので,ぜひご覧ください。

 

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『Learn Better』から学ぶ効果的な学習法㉙~IT機器との上手な関わり方

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)をもとに,効果的な学習法について探ります。

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

 

スマートフォンやタブレットとの関わり方

「子どもがダラダラとスマホばかり見ている」「タブレットが近くにあるだけで,学習の際,子どもの集中力が散漫になっている気がする」というお悩みが多く聞かれます。今の時代,スマートフォンやタブレットの使用を完全に禁止するというのは難しいと思います。どうすればIT機器と上手く関わっていくことができるのでしょうか。

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)では,学習におけるテクノロジーの良い面と悪い面について紹介されています。

テクノロジーの良い面

インターネットを使って分からないことをすぐに調べることができ,SNSを通じて意見交換も活発になりました。

「現代のツールのおかげで、これまで見えなかったアイデア、画像、人、ニュース同士のつながりに気づきやすくなった」〔……〕

また,コンピュータシュミレーションは自分の知識を実際に使ってみるのに役立ちます。例えば学習アプリでは,クイズが出題され,答えを入力すると正解・不正解がすぐに分かります。頭の中の知識を実際に使い,理解度を確認することができます。

テクノロジーの悪い面

マイナス面について,IT機器が視界に入っているだけで,気が散ってしまい,集中力が低下すること分かっています。

〔……〕インターネットに接続された端末があると、概して持続的な注意力が育たない。インターネットへのアクセスを許可している授業では、学生の成績は低くなりがちだ。携帯電話は「あるだけで」集中力を減退させることがわかっている。つまりテーブルにおいたiPhoneが視界に入っているだけで、タスクへの集中力が低下する。

 また,学習のITツールは,不必要で集中力をそぐ派手な機能を満載したものになりやすいと書かれています。概念やスキルはシンプルな形で取り組んだほうが成果が高いことが,多数の実験で実証されているそうです。学習アプリで,ゲームの機能が付いていると,知識・スキルの習得よりも,おまけのゲームに夢中になってしまう子どもが多いものです。

IT機器を使うときに気を付けたいこと

以上を踏まえて,スマートフォンやタブレットを使うときは次のことに気を付けましょう。

  • 勉強のときはIT機器を近くに置かない

先ほど述べた通り,机の上に携帯電話などがあるだけで,集中力が低下してしまうので,学習中はIT機器を目につかない場所に置いておきましょう

学習中にダラダラとIT機器を使ってしまわないように,「予定していた学習が終わればIT機器を使ってもよい」「1日1時間までは使ってもよい」など,家庭の中で話し合ってルールを決めておくのも良いでしょう。

  • 学習に使用するアプリは大人が選ぶ

学習アプリを使用する際には,余分な遊びの機能が少ない,なるべくシンプルなものを選びましょう。子ども自身で選ぶのは難しいので,保護者の方が複数の学習アプリを比較して,一番シンプルで知識・内容が身に付きやすそうなものを選んでください。

IT機器と上手く関わり,ぜひ学習にも活用していただければと思います。

 

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『Learn Better』から学ぶ効果的な学習法㉘~じっくりと考え抜く姿勢が大切

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)をもとに,効果的な学習法について探ります。

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

 

問題をひたすら解くよりも一問にじっくりと向き合う

勉強が苦手で成績が伸び悩んでいる子どもは,一つ一つの課題にじっくりと向き合わず,新しい問題にどんどん取り組もうとする傾向があると感じます。反対に,勉強が得意で知識を身に付けるのが早い子どもは,一問一問に時間をかけて取り組み,考え抜く姿勢が強いです。

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)では,内省(じっくり考えること)のほうが練習を重ねるより効果的であると書かれています。

〔……〕研究者グループが被験者グループに難しいクイズを出し、解答するためのトレーニングを施した。その後、被験者は選択肢を与えられた。クイズの練習をもっとしたいか。それともじっくりと考えたいか。

〔……〕被験者の圧倒的多数が練習を選んだが、「考えて書く」ほうを選択したグループのほうが学習効果が高いという結果が出た。

じっくりと考えるためのコツ

このように学習効果を高めるためには,じっくりと考えることが大切ですが,「同じ問題について時間をかけて考えるのは辛い」「イライラしてくる」という声も聞かれます。

「今はこれ以上無理だ!」と感じたら,時間を空けて再チャレンジするのもよいでしょう。下の記事で述べた通り,時間を置くことで思考が整理され,問題に取り組みやすくなります。

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 また,呼吸を整えたり,瞑想したりすることも効果的だと本書では書かれています。

スロー・シンキングに取り組むのはそう難しいことではない。かなりの集中力を要する学習タスクに取り組む前には、まず不安を追いやる工夫をすべきだ。〔……〕例えば呼吸を数えるだけでもよい。〔……〕「一、吸って、吐いて。二、吸って、吐いて」である。

親は子どもが考え抜くのを見守る

子どもがじっくりと問題に向き合っているとき,親が見守ることも大切です。「ちゃんと考えているの!?」「早く次の問題に進みなさい」「進みが遅くてイライラするわ」というような声かけをしないように気を付けましょう。このような声かけを続けると,子どもは焦ってしまい,じっくりと考えることができなくなってしまいます。

量をこなすのではなく,じっくりと時間をかけて一つ一つの課題に向き合うことこそ,学習成果を上げるコツです。ぜひご家庭でも,お子様がじっくりと考える姿勢を見守るようにしてください。

 

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『Learn Better』から学ぶ効果的な学習法㉗~心を落ち着かせ,時間を置いて学習する

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)をもとに,効果的な学習法について探ります。

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

 

問題から一度離れることが大切

「シャワーを浴びていたら良いアイデアが思い浮かんだ」「別の日にやってみたら,分からない問題が分かるようになっていた」という経験をしたことがある人は多いのではないでしょうか。

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)では,理解を深めるためには問題から一度離れることが重要であると書かれています。

〔……〕自分の思考を理解するためには思考からいったん離れてみる必要があるのだ。問題から一歩引いてみると、問題についてよくわかることが多い。例えばソフトウェアのマニュアルを読む場合、マニュアルを閉じてからのほうが多くの理解が得られる。職場で同僚と議論をした場合も、あのときああ言えばよかったんだということを夜に皿を洗っている最中に思いついたりする。

物事を学習するとき,一度やって分からなかったとしても,別の日に取り組んでみると分かることがあります。私の教室に通ってくれている生徒さんも,解説したその日は理解が曖昧でも,別の日に取り組んでみると「分かった!」と理解が深まることが多いです。分からないからと言って一度で諦めずに,ぜひ別の日にトライしてみましょう。

睡眠にも知識を整理する効果がある

本書によると,睡眠にも知識を整理する効果があり,人は睡眠のおかげで自分の思考をより深く理解できるそうです。私自身,高校時代に先生からこのような話を聞いたことがあります。私は世界史を覚えるのがとても苦手だったので,「寝る前に世界史を勉強して,睡眠を取れば知識が定着するかな?」と考え,睡眠前と睡眠後にあえて世界史の勉強をするようにしました。その学習法が功を奏したのか,世界史も少しずつ覚えられるようになりました。

 

 何より「もっと効果的な学習法はないかな?」と問題意識を持ち,試行錯誤する姿勢は,学習の成果を高める上でとても大切だと感じます。ぜひ諦めずに色々な方法を試し,ご自身に合った学習法を見つけてもらえればと思います。

 

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『Learn Better』から学ぶ効果的な学習法㉖~詰め込み学習はNG!分散学習をしよう

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)をもとに,効果的な学習法について探ります。

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

 

集中して学習してもすぐに忘れてしまう

「頑張って勉強したのに,テスト本番では忘れてしまっていた」「見たことある問題だと思ったけど,答えが分からなかった」という経験をしたことがある人は多いでしょう。

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)では,記憶にはタイマーのようなものが付いており,タイマーが鳴ると,その記憶を一度も覚え直していなければ忘却してしまうと書かれています。

分散学習で学習効果を高める

学習したことは数分後~数日後に忘れてしまいますが,期間内に復習すると記憶が定着します。定期的に間隔を置いて復習するよう,学習スケジュールを組む「分散学習」は非常に効果的です。

だが、世間一般では集中学習があいかわらず幅を利かせている。分散アプローチは普及しておらず、程度の差はあれ人は詰め込み式の学習をしている。長期間に練習を分散するかわりに、半日ですべて覚え込もうとし、大事な概念や情報を復習しない。〔……〕学校が詰め込み学習を奨励しがちという面もある。〔……〕ごくわずかでも分散すれば成果が伸びる可能性がある。わずかな手間をかけて学習を分散するだけで、劇的な改善が見られることが多い

テスト1週間前から学習を開始し,一通り問題集を解き終え,テスト本番に挑むと「あれ?この問題はどうやって解くんだったかな?」と忘れていることが多いものです。勉強したのに成果が出ないのは,とてももったいないです。次のような分散学習をぜひ取り入れてみてください。

  • 早い段階で問題集を一通り解き終え,テスト前は間違えたところを中心に2周目,3周目の学習を行う
  • 問題を解き進めると同時に,数日前の復習を並行して行う
  • 間違えた問題をノートにまとめたり,単語カードを作ったりして,隙間時間に復習を行う

 このような取り組みを行うと,「この前復習した問題だ!」とテスト本番で分かる問題も増えてくるはずです。ぜひ試してみてください。

 

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『Learn Better』から学ぶ効果的な学習法㉕~過信・不注意を改善して効果的に学習する方法

『Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ』(アーリック・ボーザー著/英治出版)をもとに,効果的な学習法について探ります。

Learn Better――頭の使い方が変わり、学びが深まる6つのステップ

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過信や不注意は効果的な学習を阻害する

「もう分かった!」「もう覚えられた!勉強しなくて大丈夫」という過信は,効果的な学習を阻害すると以前書きました。

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過信だけでなく,不注意が原因で分かったつもりになってしまうこともあります。

私たちは注意力を働かせたくない。本気で集中するにはエネルギーを消費しなければならないからである。[……]私たちは事実を本気で考察する機会を得る前に、心の中でわかった気になりがちなのである。

「分かった!」と言う生徒さんに,「じゃあここはどういうことかな?」「説明してくれるかな?」と質問すると,「あれ?やっぱり分からないかも……」と気づく場合があります。注意力を十分働かせていないために,本当は分かっていないのに,分かったつもりになっている生徒さんは少なくありません。

このような姿勢で学習に取り組んでも,なかなか成果は出ないでしょう。過信や不注意を改善して,学習の成果を上げるにはどうすればいいのでしょうか?

 評価やフィードバックを通して「分かっていないこと」を知る

過信や不注意を改善するためには,外部からのチェックが必要だと本書では書かれています。特に学習に関して,人は自己欺瞞に陥りやすく,ほとんどの人が実際以上に自分には知識があると考えるためです。具体的には,次のようなチェック方法が紹介されています。

  • 「自分は何を学んだか?理解しづらかったのはどこか?分からないと思えるのはどこか?」と先生が質問して生徒に自問させる
  • 先生が客観的にみて改善方法を生徒にアドバイスする
  • 小テストする機会を多く持つ。自己テストをする。教科書の巻末にある質問に答える。模擬試験を受ける。

 このような取り組みを行うと,自問する習慣が付き,本当に分かっているかどうかを知る機会が増え,効果的に学習することができます。ご自宅でできるものもあると思いますので,ぜひ試してみてください。

 

☆著書で子どもへの効果的な声かけや接し方について詳しくご紹介しています

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