小学生を対象としたPythonを用いたものづくり教育の実践報告

By Daisuke Saito

Elevator Pitch

本講演は2018年度に実施した小学生を対象とした学校外でのものづくり教育活動について実践報告をする。このものづくり教育活動ではIoTをキーワードにPythonとRaspberry Pi を活用し、「自分たちの住んでいる地域の課題解決」をテーマに地域課題解決プロダクトの作成にグループで取り組んだ。特に本講演では、本ものづくり教育活動の実践におけるPythonを選択した理由およびPythonを活用した事による利点、課題を共有すると共にどのような結果を得られたか報告する。

Description

はじめに

本プロポーザルの提案者は、2018年度に埼玉県狭山市と東京都大田区の2地域にて、小学生を対象とした、学校外における学習活動としてものづくり教育活動を実施した。本活動では、IoTをキーワードにPythonとRaspberry Piを使用し「地域の課題を解決できるプロダクトを作成しよう」をテーマに活動を実施した。参加者は2地域で19名であり小学3年生から6年生だった。

活動内容

本活動はグループ学習を中心として実施した。1グループは3人から4人のグループである。 本活動における大まかな活動は以下の通りである。

  • コンピュータやICT・IoTについての導入講座
  • Pythonの基礎講座
  • Raspberry Pi とLチカ
  • 地域の課題解決プロダクト開発

Pythonを選択した理由

小学生を対象としたプログラミング教育等の活動においてはScratch [1] の様なブロックで表現されたビジュアルプログラミング言語を活用される事が多い。これはドラッグアンドドロップによりプログラミングが容易にでき学習のしやすさや教えやすさといった利点を有している。しかし、我々の活動ではビジュアル言語ではなく、テキストによるプログラミング言語であるPythonを選択した。一つの理由としてテキストによるプログラミング言語はコンピュータの動作の考え方に近い学習の認知となることがあげられる[2]。さらに、Raspberry Piを使ったGPIO(General-purpose input/output)のプログラミングからIoTや機械学習などの高度技術への発展が可能であるという利点がある。故に、本活動ではPythonを使用した。

結果と考察

結果として、プログラミングが初めての小学生であってもPythonを学習することは可能である。しかし、理解をするまでに多くの時間を必要とした。大きな要因としては、Raspberry Piの操作方法やGPIOも同時に学習を行った関係でPythonの学習時間を多くとれなかった。これにより、子どもたちにとっては情報過多となってしまった。
これらの課題に対処するために。学習をより簡易的にする必要がある。動作例のサンプルやGPIOに関する部分をモジュールやメソッド等にまとめたりし、子どもたちでも扱い易い環境準備が重要であり、GPIOなどの仕組みと関連付けされたPythonの教材が必要である。

まとめ

小学4年生から6年生を対象とした「ものづくり教育」においてPythonを活用した。その結果として、「Python」は子どもたちも十分に学習可能であるが、学習環境が重要であり、今後この課題に対処していく。

参考文献

[1] Scratch, https://scratch.mit.edu/, 2019年5月28日 アクセス [2] Saito, Daisuke, Hironori Washizaki, and Yoshiaki Fukazawa. “Comparison of Text-Based and Visual-Based Programming Input Methods for First-Time Learners.”

発表概要

  • 自己紹介とアジェンダ(5分)
  • 子どもを対象とした「ものづくり」教育活動について(10分): 活動の概要を示す。
  • Python を選択した理由(10分): 選択理由と作成した教材の一部を提示する。
  • 結果(10分):結果を提示し課題等を共有する
  • まとめ(5分): 発表をまとめる
  • 質疑応答(5分)

Notes

本活動は総務省「地域におけるIoTの学び推進事業」実証事業の2018年度の採択事業である。

加えて、プロポーザル提出者は2013年からソフトウェア開発教育やプログラミング教育に関わってきた。 2015年からは本格的に子ども向けなプログラミング教育、学習についての研究を実施してきた。 以下のような研究実績がある

Quantitative learning effect evaluation of programming learning tools, Teaching, Assessment, and Learning for Engineering (TALE), 2017 IEEE 6th , 2017 Program learning for beginners: Survey and taxonomy of programming learning tools, Engineering Education (ICEED), 2017 IEEE 9th International Conference on . 2017 小学校におけるプログラミング教育において活用可能なルーブリックの提案, 日本デジタル教科書学会発表予稿集 日本デジタル教科書学会第 6 回年次大会, 33-34, 2017 Comparison of Text-Based and Visual-Based Programming Input Methods for First-Time Learners, JOURNAL OF INFORMATION TECHNOLOGY EDUCATION-RESEARCH 16, 209-226, 2017 Analysis of the learning effects between text-based and visual-based beginner programming environments, Engineering Education (ICEED), 2016 IEEE 8th International Conference on …, 2016 Influence of the programming environment on programming education, Proceedings of the 2016 ACM Conference on Innovation and Technology in …, 2016