2020 Fiscal Year Research-status Report

小学生のためのアルゴリズム学習支援システムの構築

Research Project

Project/Area Number	20K03085
Research Institution	Nagano National College of Technology
Principal Investigator	鈴木宏長野工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (30179246)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	小学生教育 / アルゴリズム教育 / 情報教育 / 出前授業 / プログラム的思考
Outline of Annual Research Achievements	小学生が、コンピュータについての概念を学び、ゲーム感覚でアルゴリズムを勉強でき、プログラミング的思考が身に付けられるシステムとして、迷路画面上のキャラクターを机上で動かし、スタートからゴールまで動くようなアルゴリズムを考え、シールや絵により、キャラクターの動きを描き、学校などでマイコンを用いて画像解析を行いLED表示などによりキャラクターを自動で動かす独自のシステムを考えた。令和元年度に試作したLED表示機器を、今年度改良して再度ブレッドボード上で作成し、問題無く動作させることができた。さらにそれを小型化するために、ドットマトリックス型にした。ドットマトリックスのドライバーモジュールを用いずトランジスタとデコーダーで作成したため思った以上に大きくなってしまったが、LED表示機器と同様にドットマトリックス表示機器での動作を確認することができた。しかし、ドットマトリックスのLED表示部が小さいなど問題点があることがわかった。研究実施計画では、マイコンボードを含むシステムを一つの箱に収める設計をした後に試作を行い、数台作ることにしていたが、LED表示機器は思った以上に大きく回路が複雑なため、ドットマトリックス表示機器に切り替えて行うこととした。ドットマトリックス表示機器での動作確認はうまくいったが、ドライバーモジュールを使用しての試作ではなかったため、一つの箱に収まるシステムの設計までには至らなかった。しかし、設計変更したことにより、よりコンパクトで使いやすいシステムになると考える。また、タッチスクリーンディスプレイでのシステム構築を考えその設計も行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究実施計画では、マイコンボードを含むシステムを一つの箱に収める設計をして試作を行うこととしたが、LED表示機器は思った以上に大きく回路が複雑なため、ドットマトリックス表示機器に切り替えて行うこととした。ドットマトリックス表示機器での動作確認はうまくいったが、ドライバーモジュールを使用しての試作ではなかったため、一つの箱に収まるシステムの設計までには至らなかった。しかし、設計変更したことにより、よりコンパクトで使いやすいシステムになると考える。３年間の研究実施計画から考えて、１年目の進捗状況は概ね順調に進んでいると考える。
Strategy for Future Research Activity	今年度は、試作したドットマトリックス表示機器を、ドライバーモジュールを用いてさらに小型化し、マイコンボードを含むシステムを一つの箱に収める設計をして試作を行う。その上で数台同じ機器を製作する。また、ドットマトリックス表示機器ではなく、マイコンボードとタッチスクリーンディスプレイを用いた完全にソフトウェアで行えるシステムの試作も行う。多種のシステムを試作して、小学校低学年が一番使いやすいシステムの構築を考える。さらに、それらを何台か製作し、実際に出前授業や公開講座で小学生に使って頂き、その結果から改良等を考える。
Causes of Carryover	当初のLED表示の試作機で数多くのシステムを製作する予定であったが、よりコンパクトで使いやすいシステムとして別仕様のドットマトリックス表示装置を試作した。そのため、実験補助学生により同じシステムを多く製作するために計上した製作費と人件費の支出がなかった。次年度は、システム構築の製作費（部品代）と人件費として使用する。また、改良型ドットマトリックス表示機器とタッチスクリーンディスプレイ表示機器での試作費用にも充てる。
Remarks	中林暉裕，根岸功輔，鈴木宏：小学生のためのアルゴリズム学習用教材の開発，国立高専機構令和２年度第二ブロックオンライン研究発表会，(2021.3)，6