実践を元に開発した「とことん学べる教材」です

　これまで小学校や職業訓練施設などで、「プログラミング」の指導を行っており、様々な「教材」をあつかってきました。
　中でも子ども達や受講者に人気が高いのは、イギリス生まれの教育用小型コンピューターボード「micro:bit(マイクロ・ビット)」です。
　micro:bit単体や市販のロボットカーを使った授業を行っていましたが、「こんな部品を使ったほうがわかりやすい」「せっかくならば、モノづくりの経験も大切にしたい」と考えるようになりました。そして・・・
　「世の中に気に入った教材がなければ、創っちゃえ！」
と、教材の企画を練り始めました。

　「光ったり音が出る電子回路づくりは楽しめるね」「実用的な電子部品もセットにしたら、役に立つだろうな」「自分でつくったロボットカーを自分で考えたプログラムで動かすと達成感あるよなぁ」という想いを具体的な「形」とするため、本プログラミング学習セットを開発しました。

　セットには、micro:bitはもちろんLEDやセンサー・サーボなどの電子部品やロボットカーの車体パーツなど必要なものをまとめています。
　ロボットカー「Woody:bit」は、私のオリジナル設計で木質素材パーツを組み立てて製作します。苦労して組み立てたロボットカーがうまくライントレース走行できると愛着もわいてくると思います。

　コンピューターを学ぶには「ソフト」も大切です。本プログラミング教材セット専用サイトを用意し、サンプルプログラムや学習資料も提供します。

　プログラミング初心者はもちろん、もっと深く学びたい方にも楽しくわかりやすい「教材」となりますので、ぜひ応援お願いいたします。

【イギリス生まれの教育用コンピューターmicro:bit】

　今回の教材セットの中核になるのが、2016年イギリスBBCが中心になり開発した学童向け小型コンピューター「micro:bit(マイクロ・ビット)」です。イギリス国内では11～12歳の児童に無償配布されたことでも大きな話題になりました。
　子どもの手のひらにのる基板の両面に、プロセッサーやセンサー・LED・ボタンなどが配置されていて、小さいながらも本格的にコンピューターの仕組みを知るきっかけとなる教材としてデザインされています。
　また、オンラインで提供されている専用のビジュアル型開発環境「MakeCodeエディター」は直感的にプログラミングできるのが大きな特徴です。また拡張性にも優れています。
　「プログラミング」だけでなく「ハードウェア」も含めた「コンピューターサイエンス」を学べる「micro:bit」、現在はマイクロビット教育財団により世界的な普及活動が進められていて、日本国内でも授業で取り入れている小学校もあります。
　私が担当している子ども向けのモノづくり活動でも、micro:bitを使った活動を行っています。

【電子回路実験とロボットカーでとことん学ぶ教材セット】

　本教材セットは、「電子回路実験」と「ロボットカー製作」の２つのパートでコンピューターとプログラミングを学ぶ構成になっています。
　「LED１個の点滅制御」から「環境計測実験」、「ライントレース走行」とコンピューターシステムの基本から応用までとことん学べる教材です。

【Lチカから環境計測まで電子回路実験】

　micro:bitの底辺には25本の端子が用意され様々な機器を接続することが可能です。拡張ボードはこの端子を外部の機器と接続しやすいコネクタに変換し、さらにmicro:bitやセンサーなどの機器に給電する機能もついています。またLEDや各種センサー、有機ELディスプレイなど必要な部品もセットしています。

　拡張ボードとセンサーなどの機器を使って電子回路実験を行います。

主な実験内容

○Lチカ(LED点滅)　○信号器　○フルカラーLED点灯　○有機ELディスプレイ　○モーター　○サーボ　○スイッチ　○超音波センサー　○グレースケールセンサー　○環境センサー　などなど

【木質素材のかわいいロボットカー「Woody:bit」】

　電子回路実験でセンサーやモーターの働きを理解したら、ロボットカー「Woody:bit」の製作に挑戦です。

　タイヤを含め車体は、木質素材「MDFボード」のパーツで構成され、できた車体にセンサー・モーターといった部品を、ネジや接着剤をつかって仕上げていきます。
　木質素材なので、ポスターカラーなどで彩色もでき、オリジナルカラーにすることもできます。

　適度な難易度の工作を伴うので、完成したときの達成感も格別です。

　ロボットカー「Woody:bit」では次のようなプロジェクトを試すことができます。

○自動ブレーキ・・障害物に近づいたら停止します
○タッチ＆ターン・・バンパーがものにぶつかると方向転換します
○ライントレース・・床面に描いたコースに沿って走行します
○ラジコン・・別途２台めのmicro:bitを用意すると、ラジコンも可能です

【開発にあたって】

　2017年ごろからmicro:bit(互換機)を使って、子どもたち向けのワークショップや小学校での「プログラミング」授業支援を行っています。
　手のひらサイズの小型コンピューターですが、子どもたち自身がつくったプログラムで光ったり音が出るのは楽しいだけでなく、「コンピューターを動かしている！」という達成感を得ることができます。

　光や動きといったリアルな空間とのかかわりがある「フィジカルコンピューティング」は、ゲームなど画面上の「バーチャル空間」でのコンピューター利用とは違った新鮮さを子どもたちに与えています。

　これまでの指導でも、ロボットカーをプログラミングするワークショップは子どもたちにも人気があります。
　時間の関係で市販のロボットカーを使うこともありますが、指導上いくつか問題もあります。
　例えば、ライントレース用センサー。床面に描かれたラインを光の反射の強さで検出するしくみですが、市販品では光源として「赤外線LED」が使われることが多いようです。ただ赤外線は目に見えませんので、子ども達にとって「光の反射」が理解しづらい面があります。

　このような点を考え、ロボットカー「Woody:bit」では、「白色LED」を使い光の反射量を測定する「グレースケールセンサー」を採用して、光の反射量の変化でラインとの「ずれ」を検出するしくみとしています。

　また電子回路実験についても、電源電圧や信号の種類などで部品を選定する必要があります。これまでの実践や教材研究で、micro:bitに接続できることを確認をしたうえで、より楽しくためになる部品を選定してセットに加えています。

　これまでの指導実践の経験に基づいて、micro:bitプログラミングをとことん学び、コンピューターについて理解を深めることができる教材セットを企画しています。

【学習の流れ】

　教材セット添付の資料に、「学習ガイド」「組立説明書」のURLを掲載しています。Webブラウザでアクセスし、学習を進めます。主な流れは次の通りです。

　○micro:bitの基本
　○基本のプログラム
　○LEDを光らせたり、ディスプレイに文字を表示してみよう
　○センサーを試してみよう
　○モーターやサーボを動かしてみよう
　○Woody:bitを組み立てよう
　○自動ブレーキを実装
　○タッチ＆ターン
　○ライントレース
※もちろん、アイディアと工夫次第でオリジナルプログラムも作成できます。

　

【FAQ】

Q.対象年齢は何歳以上ですか？
A.小学校高学年以上を想定しています。工作に不慣れなお子様の場合、保護者などの手伝いが必要になる場合があります。

Q.はんだ付けは必要ですか？
A.電子回路は「ブレッドボード」という実験回路用の基板上で行いますので、部品の足やジャンパー線を差し込むだけで大丈夫です。はんだ付けが必要な個所はあらかじめ加工しています。

Q.ロボットカーの組立で穴あけや切断などの作業は必要ですか？
A.木質(MDF)ボードは事前に、切断・穴あけ加工済みです。レーザー加工機でこれらの加工を行っていますが、表面に保護用シートが貼りつけてあります。組立前にはがす必要がありますので、あらかじめご了承ください。

Q.micro:bitのプログラミング言語は？
A.本教材セットでは、ビジュアル型開発環境「MakeCodeエディター」でのプログラミングを学習するようにしています。micro:bitはこの他にも「python」での開発環境も用意されています。

Q.推奨ブラウザは？
A.最新版のGoogleChromeブラウザを推奨しています。WebUSB機能を使うと、プログラムの書込みが容易になります。

Q.学校から貸出しのiPadでも使えますか？
A.現在学校より「一人一台」情報端末の貸与が行われていて、「iPad」を子ども達が使っている学校があります。
　iPadでもプログラミングは可能ですが、プログラム書込みを含めmicro:bitとの通信は「Bluetooth」で行いますので、次の留意点があります。
○専用アプリのインストールが必要
　iOS版アプリ「micro:bit」がAppStoreで提供されていますが、学校によりアプリの新規インストールが禁止されている場合があります。学校の先生に御確認下さい。
○リセット操作には、PCとのUSB接続が必要
　Bluetoothペアリング操作が失敗した場合、micro:bitとiPadの通信ができなくなるエラーが発生します。このような状態になるとリセット操作が必要になりますが、その時にはUSBケーブルを使ってPCと接続することが必要になります。
　以上の点から、可能であればWindowsなどのPCの利用をお奨めします。

Q.Macは使えますか？
A.Macでもプログラミングは可能です。ただしUSBケーブルの接続に変換コネクタ(USBハブ)が必要になる場合があります。
　セットには「TypeAオス⇔microBオス」ケーブルを添付しています。Macの場合、USBがTypeCに対応していますので、変換ケーブルあるいはUSBハブを使って変換する必要があります。別途家電店などで購入してください。

【リターンについて】

《教材セットに含まれる主なもの》

○micro:bit　○拡張ボード(モータードライバー機能搭載)　○電池ボックス　○ブレッドボード　○LED(赤・黄・緑)　○フルカラーLED　○有機ELディスプレイ　○マイクロスイッチ　○超音波センサー　○環境センサー　○グレースケールセンサー　○モーター　○サーボ　○ロボットカー車体キット(MDFパーツ・ネジ類等)　○USBケーブル

《micro:bitV2.21の仕様》
　○大きさ　幅5cm　高さ4cm(突起部含まず)
　○重量　　10g
　○電源　　USBケーブル経由給電　エッジコネクタ経由給電
　○プロセッサ　nRF52833(RAM128kB FlashROM512kB　64MHz)
　○搭載機能　5x5LEDマトリックス　ボタン　スピーカー　マイク　各種センサー
　○技術基準適合証明(工事設計認証番号)　D18-220022

《ロボットカーWoody:bitの仕様》
　○大きさ　長さ18cm　幅13.5cm　高さ11cm
　○重量　約400g(完成時)
　○超音波センサー・グレースケールセンサー・バンパーセンサー搭載
　○車体主要部は、間伐材等の繊維を原料にしたMDFボード(中質繊維板)を使用
　○車体パーツ加工は国内で行っています。

［セット以外に用意するもの］

○インターネットに接続できるパソコン(Windows・Mac)　
　※Chromeブラウザの利用を推奨します
　※iPadでも学習可能ですが、トラブル時の対応などに課題があります。
○プラスドライバー　○ニッパーまたはカッターナイフ　○単３アルカリ電池３本
　※学習内容によって、追加の材料が必要になる場合があります。

◎留意事項

○本品は、組立キットや電子部品を使って学ぶ学習セットです。完成品ではなく、購入者が組み立てる必要があります。
○ロボットカーはプログラミング学習用に設計されており、屋内の使用を前提としています。屋外特に路上などで走行させないでください。
○本セットには小さな部品が多数含まれています。小さなお子様が誤飲しないようご注意ください。
○掲載写真の一部は試作品を撮影したものです。お届けするリターン品と若干異なる場合があります。

【スケジュール】

《～９月20日》
　プロジェクト実施

《10月中～下旬》
　「超早期お届け」分発送

《11月中～下旬》
　「早期お届け」分発送

《2025年以降～》
　一般向け販売開始

実行者紹介

実行者　RoboFarm-Morikawa

代表者氏名　森川　治雄(モリカワ　ハルオ)
○教育学修士（元教諭）・情報処理技術者という変わった組み合わせの経歴を持つ。
○家業の食品製造会社を営む一方、「事業の多角化」の一環として、情報技術教育分野ににも進出。平成27年度中小企業庁「創業促進補助事業」採択。
○少年少女発明クラブ指導員・職業訓練機関IoT講座非常勤講師・教職員研修講師

　中学生当時からはんだ付け工作が好きで、大学時代は自作の実験装置とパソコンを組み合わせて放射線の計測実験をしていました。
　今でも時間があればモノづくりにチャレンジしていて、作品はYouTubeでも公開しています。
　YouTubeチャンネル「RoboFarm.jp」
https://www.youtube.com/@mori8383

　また、micro:bitをつかったプログラミング教育を話題に交流するFacebookグループ「micro:bitプログラミング教育研究室」の開設管理人を務めています。現在3000人を超える参加者がいます。