ロボットの身体性を通じたプログラミング的思考力の獲得に関する研究

• 研究課題/領域番号: 21K02855
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分09070:教育工学関連
• 研究機関: 滋賀大学
• 研究代表者: 右田 正夫 滋賀大学, 教育学系, 教授 (70335157)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2022年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
• キーワード: プログラミング教育 / タートルグラフィックス / Scratch / プログラミング学習 / ロボット / 身体性 / プログラミング的思考

研究開始時の研究の概要

仮想的なロボットの運動によってグラフィックスを描画するタートルグラフィックスを用い、子供の知識獲得のためにコンピュータ・プログラミングの課題を与えるとき、実機ロボットの身体性を媒介とした思考ができる場合と仮想的なロボットがコンピュータのディスプレイ上を動くのを見て思考する場合とでは、学習の容易さや獲得される知識の深さなどの点において、どのような違いが見られるかを明らかにする

研究実績の概要

本研究は、中学校技術科のプログラミング学習にコンピュータ上の仮想的なロボットを用いる場合と実機を用いた場合とで、どのような学習効果の差異が見られるかを明らかにすることを目的としている。昨年度までに、LEGO社のマインドストームEV3を利用した移動ロボットにペンを装着し、ロボットの移動によって図形を描くことのできるプログラミング教材を作成した。ロボットの動作はタブレットにインストールしたScratchによってプログラム可能で、生徒は左右のモーターの回転を調整することで目的の図形を描画する。
本年度は、最初に、中学校の授業においてこの教材を用いるにあたって研究協力者の教員と授業の実施手順に関するリハーサルを行った。リハーサルの結果、使用機器の充電やペンのインク補充の手間など、教員から見た教材としての問題点が明らかになった。本研究の学習教材は、移動ロボット、タブレット、ペンと描画用のボードというように、プログラミング教材としては構成要素が多く、また、ロボットとタブレットとの間の通信の設定も生徒が行うため、4人で1つの班を構成するグループ学習を行うものとした。
授業では、基本的な図形を描画するためのプログラムを見本として生徒に示し、見本のプログラムに基づいて簡単な図形描画の課題を与えた。授業後に、ロボットのプログラミング教材としての使用感などを尋ねるアンケート調査を行い、学習教材としての特徴や改善点に関する示唆が得られた。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

中学校においてロボットを用いたプログラミング教材を使用する計画であったが、新型コロナウィルスの感染状況によって授業の実施が遅れた。また、課題申請時に想定していなかった業務の担当により、研究のための十分な時間が確保できなかった。

今後の研究の推進方策

これまでに得られたロボット、付属する機材、ロボットの動作のプログラミング法などに関する改善点について改善を施した上で、中学校において実機ロボットとシミュレータを用いたプログラミング学習の授業を行う。授業後にアンケート調査等を行い、実機とシミュレータのプログラミング教材としての特性の違いを明らかにする。