情報処理学会 コンピュータと教育研究会 129回研究発表会 2015年3月22日(日) http://www.ipsj.or.jp/kenkyukai/event/ce129.html 吉田 葵，来住 伸子 (津田塾大学)，阿部 和広 (津田塾大学/青山学院大学) 津田塾大学では,2014 年度後期 (9 月〜1 月) に,全学科全学年の学生を対象とし 「小中高におけるコンピュータ教育」 を選択科目として開講した.この授業科目の目的は,構築主義を背景としたフィジカル・コンピューティングを,小学生,中学生,高校生に教えるための情報教育の知識や技術を身につけることである.本稿では,Raspberry Pi を用いた授業内容について報告するとともに,履修学生に対するアンケート結果から,技術の習得及び意識の変容について考察し,さらに,インストラクター養成について問題提起する.

1. 大学における授業科目
「小中高における
コンピュータ教育」
実践報告
2015.3.22 (SUN) CE研究会
津田塾大学
吉田 葵（数学・計算機科学研究所）、来住伸子（情報科学科）、
阿部和広（非常勤講師、青山学院大学 非常勤講師）

2. 本発表での報告内容
構築主義を背景とした
フィジカル・コンピューティングを通した
プログラミング教育の人材育成を目的とした
大学生に対する授業実践

3. 背景
求められる教育人材
 教育現場に専門家が少ない
 プログラミング教育に関わる教員のスキル不足
懸念事項
プログラミング嫌いの子供をただ増やしてしまうだけでは？
子供たちに対する教育人材の育成が求められる
大学の役割として…
子供のプログラミング教育の充実が求められている

4. 背景
子供のためのプログラミング教育
プログラミング言語
の習得
試行錯誤の習慣を身につけること
自ら学ぶこと<
 成果物が目に見える
 成果物に実際に手で触れることができる
子供たちの興味を引くことができる
フィジカル・コンピューティングが有効
＝ 現実世界と仮想世界をつなぐ分野

5. 背景
フィジカル・コンピューティング
メイカーズムーブメント
誰もがモノづくりを行うことができる環境
 2008年より開催（2012年まではMake Tokyo Meeting）
 主催は株式会社オライリー・ジャパン
 2014年11月22, 23日開催されたMFT2014の
来場者数は2日間で13,000人、出展者数は350組
＜Maker Faire Tokyo＞

6. 本発表での報告内容
構築主義を背景とした
フィジカル・コンピューティングを通した
プログラミング教育の人材育成を目的とした
大学生に対する授業実践

7. 実践概要
 講義名：
 小中高におけるコンピュータ教育
 実施時期：
 2014年度後期（2014年9月〜2015年1月）
 1コマ90分 × 15回
 講師：
 阿部和広
 ＋来住、吉田
 授業の目的：
 ものづくりを通して、Raspberry Pi やセンサー等に
関する知識を身につける
 プログラミングを教えることについて学ぶ

8. 利用したソフトウェア及び
ハードウェア
１．Raspberry Pi 2．Scratch
3．Studuino 4．ポケットミク

9. シングルボードコンピュタ
RASPBERRY PI
＜概要＞
 Uptonらによって開発
 2012年発売開始
 小型・安価
＜用途の例＞
 電子工作
 子供たちの自分専用PCとして配布
 コンピュータの仕組みの基本を学ぶ
＜本実践での位置付け＞
 基本PCとしての利用
 GPIOも合わせて利用
 参考書籍を配布し、授業期間中は貸出
http://apcmag.com/apcs-exclusive-raspberry-pi-distro.htm/

10. ビジュアルプログラミング環境
SCRATCH
＜概要＞
 MIT Media Labのライフロングキンダーガーデングループ
が開発
 マウス操作でブロックを組み合わせてプログラミングを行う
＜用途の例＞
 子供向けのプログラミングワークショップ
 プログラミングの概念を学ぶ
＜本実践での位置付け＞
 Raspberry Pi上のRaspbianで利用

11. マイコンボード
STUDUINO
＜概要＞
 株式会社アーテックにより開発
 Arudinoをベースとして設計された制御基板
 様々なセンサーやアクチュエータを接続可能
 センサー制御の環境が複数用意されている
＜本実践での位置付け＞
 センサーやアクチュエータの知識を身につけるために利用
 ブロックプログラミング環境を利用

12. 音声合成ハードウェア
歌うキーボード ポケットミク
＜概要＞
 2014年4 月に学研大人の科学が発売
 音声合成ハート゚ウェアNSX-39
 ヤマハが開発したLSI「NSX-1」を搭載
 スタイラスを利用して、ポーカロイド初音ミクの声を演
奏
＜本実践での位置付け＞
 Raspberry Pi 上の Scratch から MIDI のインターフェースを
経由して演奏できるように開発されたプログラミング環境を
利用

13. 受講者の属性
 人数制限を設けたため 16名
 教職過程の科目ではない
国際関係学科
数学科
情報科学科
2年生 4年生
3年生
3年生 8名
2年生 7名

14. 授業内容
フェーズ
1
•知識を身につける
→手を動かしながら学ぶ
フェーズ
2
•知識を応用して作品を制作する
→Maker Faire Tokyo 2014へ出展
フェーズ
3
•実際に子供たちに教える
→小中学生対象のワークショップを開催

15. 手を動かしながら学ぶ
フェーズ
1
フェーズ
2
フェーズ
3
2014年8月開催 「女子中高生のための情報・メディア工房」
講師が教えるのは 必要最低限の使い方のみ
http://rikei.tsuda.ac.jp/

16. MAKER FAIRE TOKYO 2014 出展

17. 授業内容
フェーズ
1
•知識を身につける
→手を動かしながら学ぶ
フェーズ
2
•知識を応用して作品を制作する
→Maker Faire Tokyo 2014へ出展
フェーズ
3
•実際に子供たちに教える
→小中学生対象のワークショップを開催

18. 実施概要と目的
＜概要＞
• 2014年11月22, 23日に開催されたMFT2014へ
出展するために4名1グループで作品を制作
• 制作期間は約1か月
• MFT2014当日は出展ブースで制作した作品を説明
＜目的＞
• グループでの作品制作を通して学生同士の学び合いを促
す
• 第3者の目に示し、批判的なコメントを受け取ることで
ものづくりに対する意識の変容を促す
フェーズ
1
フェーズ
2
フェーズ
3

19. 授業スケジュール
内容
第5回 2014.10.28 グループ分け
アイデア出し
第6回 2014.11.4 アイデア発表
第7回 2014.11.11 制作 1
第8回 2014.11.18 制作 2
第9回 2014.11.22, 23 MFT2014
 授業時間外の作業は自由
 グループ分けは学年・学科のバランスを考えて、こちらで割り振り

20. 制作物（１）
光と音を放つクリスマスツリー
＜作品内容＞
 Studuinoとブロックを利用
 距離センサで手を近づけるとLEDが光り、クリ
スマスソングが流れる
＜工夫点＞
 センサー位置を示す貼り紙を追加

21. 制作物（2）
うさぎロボット
＜作品内容＞
 Studuinoとブロック、ポケットミクを利用
 耳にあるボタンを押すと目が光る
 口に手を近づけるとサーボモータで腕を動かす
 おなかのスイッチに触れると
ポケットミクで挨拶をする
＜工夫点＞
 フェルトでブロックを装飾
 機能を強調するための装飾を追加

22. 制作物（3）
ライントレースカー
＜作品内容＞
 Studuinoとブロックを利用
 赤外線リフレクターを利用し
道路に見立てた線をトレースして動く車
＜工夫点＞
 試行錯誤で仕組みにたどり着いていた
 色画用紙でブロックを装飾
 2種類の道パターン
 ゴールを設けるなどのゲーム性

23. 制作物（4）
落下物に合わせてボタンを押す音ゲー
＜作品内容＞
 GPIOを利用したスイッチを利用
 音楽を鳴らし、落下物に合わせてボタンを押す
＜工夫点＞
 展示途中でのプログラム変更
 スコアを記録する機能

24. フェーズ2における考察
観察及びMFT2014終了後の学生の自
由記述による感想
グループでの作品制作を通して学生同士の学び合いを促す
役割分担を行い、それぞれが得た知識を共有しながら
協力して作品を制作している様子がみられた
第3者の目に示し、批判的なコメントを受け取ることで
ものづくりに対する意識の変容を促す
＜目的1＞
＜目的2＞
自身の作品に対する意識
自身の知識に対する意識
に変化がみられた

25. 自身の作品に対する意識
展示途中での作品改良
• プログラムの変更
• 見た目の変更
• 自身の作品に対して「少しでも良く見せたい」という意識が生ま
れた
• 「作品が他の団体の作品と比べてクオリティーの低いように感じ、
少し恥ずかしさもあった」
第3者との対話
• 「自分たちでつくった作品に興味を持ってもらえることが嬉し
かった」
• 「自分たちの作品についてアピールすることの大切さを知った」

26. 自身の知識に対する意識
ブースでの見学者への説明に苦労
他者に説明することの難しさを知って
• 「自分たちの作った物に興味を持ってもらった方に説明する際に
自分たち自身がちゃんとと゚ういう目的のためにと゚ういうものを作っ
たかということなどを理解している必要があると思った」
• 「様々な人がきて、思ってもいなかったような質問か゚くることがあ
るので、そのような所に行くときは、きちんと物事を理解していくこ
とが大切だと思いました」
他の学生や出展者の説明している様子を見て
• 「子供にも（作品の遊び方の説明だけでなく動作の仕組みなと゚の）
少し発展したことを教えれば良かった」

27. ワークショップ実習

28. 授業内容
フェーズ
1
•知識を身につける
→手を動かしながら学ぶ
フェーズ
2
•知識を応用して作品を制作する
→Maker Faire Tokyo 2014へ出展
フェーズ
3
•実際に子供たちに教える
→小中学生対象のワークショップを開催

29. 実施概要と目的
＜概要＞
• 2015年1月10日に「津田塾生といっしょに
プログラミング体験」というワークショップを開催
• 参加者：小学3年生から中学1年生までの15名
• 準備期間は年末年始をはさんだ約1か月
• 内容のアイデア、時間配分、配布資料や教材など
授業に関わることすべてをグループで準備
＜目的＞
• 実際に子供を相手に教える経験を通してプログラミング
を教えることに対する意識の変容を促すこと
フェーズ
1
フェーズ
2
フェーズ
3

30. 授業スケジュール
内容
第10回 2014.12.2 アイデア出し
第11回 2014.12.9 アイデア発表
第12回 2014.12.16 制作
（各自） リハーサル
第13回 2015.1.10 津田塾生といっしょに
プログラミング体験
第14回 2015.1.17 指導案などの資料整理
第15回 2015.1.24 報告会
 授業時間外の作業は自由
 グループ分けはMFT2014と同じ

31. 当日のスケジュール
13:30
14:30
16:30
Raspberry Pi セットアップ 説明
（1）
+ Scratch
（2）
+ Studuino
（3）
+ Scratch
（4）
+ Scratch
ゲームを
作ろう
ブロックで
ロボットを
作ろう
自分で
動かす
ゲームを
作ろう
英単語
テスト
制作体験
※ Raspberry Piの利用は必須

32. 指導案 例

33. 教材 例
アイデアシート
理解を深めるための問題
利用する機材の説明資料

34. ワークショップ実習の終了後
アンケート（参加者）より
すごくかん
たんだった
2
少しかんた
んだった
3
少しむずか
しかった
7
すごくむず
かしかった
1
「内容はむずかしかったですか？」（回答：参加者15名）

35. ワークショップ実習の終了後
アンケート（保護者）より
「イベント全体の満足度は？」（回答：保護者12名）
「基本動作のプログラミングに時間を奪われ（完成せず）試行錯誤して楽しむ
時間がなく残念でした。学生さんが知識不足かな、という印象です。」
十分満足
11
やや満足
1

36. フェーズ3における考察
観察及びワークショップ実習終了後の
学生の自由記述による感想
実際に子供を相手に教える経験を通してプログラミングを
教えることに対する意識の変容を促すこと
＜目的＞
自身の知識に対する意識
教えることに対する意識
に変化がみられた
教えた際のつまずきから

37. 教える際のつまずき
時間配分：子供の様子とカリキュラムとのトレードオフ
• 「予定どおりに進むことの方が少ない。いろいろな状況を想定してお
く必要があった」
• 「（子供か゚）予想以上に柔軟で驚いた」
• 「興味があることに対する集中力と意欲の高さ」
進度や理解度の異なる参加者への対応
• 「子どもたち同士で成長しあえる環境を作りたい」
子供に理解してもらうための説明
• 「リハーサルで分かっているつもりであっても、理解できていない部分が
あったのでそこをしっかり改善してから臨むべきだったかなと思います」

38. 教える際のつまずき
ク゚ループ内の意思統一
• 「個人個人のプロセス、完成までのアプローチの方法、この“感覚”が
ク゚ループのメンパーで一致してなかったと思います。
それは、子供達にも困惑を与えてしまうことなので、注意をしなければ
ならないと思いました」

39. 授業全体を通して

40. 学習効果
4
6
12
10
0 00 0
0
2
4
6
8
10
12
14
Raspberry Pi Scratch
使えるようになった
まあ使えるように
なった
あまり使えるように
ならなかった
使えるようにならな
かった
「授業で利用したことを通して、◯◯を使えるようになりましたか？」
使えるようにならなかったと思っている学生はいない

41. 学習効果
「授業で利用したことを通して、◯◯を使えるようになりましたか？」
2
4
12
7
1
2
0 0
1
3
0
2
4
6
8
10
12
14
Studuino ポケットミク
使えるようになった
まあ使えるように
なった
あまり使えるように
ならなかった
使えるようにならな
かった
使っていない
使えるようにならなかった学生もいる

42. 意識の変容
プログラミングに対する意識
• 「小中学生に実際にプログラミングを教える経験は私に
とってとても意味のあるものになった。なぜなら、私自身
がプログラミングを楽しく、そして親しみやすくなったか
らだ」
教えることに対する意識
• 「学生に教える場合でなくとも、プログラミングを初め
て習う友人などに教えるときにもこのような経験は活かせ
ると思う」
• 「個人的にも電子工作に興味を持っているプログラミング
初心者と一緒に Raspberry Pi と Scratch を使って作曲を
してみました」

43. 意識の変容
学び合いへの意識
• 「グループワークがもともとあまり好きではないタイプ
なのですが、自分たちの得手不得手をグループの仲間たち
と補いながら1 つの作品を作り上げることは、とても楽し
いものであると気付くことが出来ました」

44. 授業全体の評価
ものづくりを通して、Raspberry Pi やセンサー等に関する
知識を身につける
知識や技術は身につけることができた
学び合いへの意識が変わった
プログラミングを教えることについて学ぶ
＜授業の目的1＞
＜授業の目的2＞
各フェーズで様々な意識の変容を促すことができた
が、一般的な指導方法は身につかない学生もいた

45. 改善が必要な点
一般的な指導方法や子供への接し方があまり身につかなかった
＜改善が必要な点１＞
ワークショップ実習の際、フィジカル・コンピューティング的
な内容を選択したグループが1つしかなかった
＜改善が必要な点２＞
学生の創造力が及ばなかった
数時間の接した経験では不十分

46. 今後の展望
教えることを学ぶ過程にもサイクルが必要ではないか？
気付き
発想
設計
作成
模擬
実践
自省
他者からの評価
The kindergarten approach to learning
Mitchel Resnick,
All I Really Need to Know (About Creative Thinking) I Learned (By
Studying How Children Learn) in Kindergarten

47. 今後の展望
来年度も継続して実施予定
今年度の受講生との比較を行い また報告します

48. 大学における授業科目
「小中高における
コンピュータ教育」
実践報告
2015.3.22 (SUN) CE研究会

49. 参考文献・URL
• シーモア・パパート(著), 奥村貴世子(訳), マインドストーム 子供，コンピューター，そして強力なアイデア, 未來社 (1982).
• 世界最先端IT国家創造宣言，http://www.kantei.go.jp/jp/singi/it2/pdf/it_kokkasouzousengen.pdf
• Sylvia Libow Martinez，Invent To Learn: Making, Tinkering, and Engineering in the Classroom，Lightning Source Inc. (2012).
• Eben Upton, Gareth Halfacree, Raspberry Pi ユーザーズガイド, インプレスジャパン (2013).
• 阿部和広, Raspberry Piではじめるどきどきプログラミング, 日経BP社 (2014).
• The Lifelong Kindergerden Group at the MIT Media Lab，Scratch，http://scratch.mit.edu/ (最終アクセス 2015.2.23)
• 株式会社アーテック，Studuinoダウンロード, http://www.artec-kk.co.jp/studuino-2 (最終アクセス 2015.2.23)
• 株式会社学研教育出版 大人の科学マガジン，http://otonanokagaku.net/nsx39/ (最終アクセス 2015.2.23)
• Maker Faire，http://makezine.jp/event/mft2014/ (最終アクセス 2015.2.23)
• プログラミング教育支援プロジェクト「PEG programming education gathering」，http://pegpeg.jp/ (最終アクセス
2015.2.23)
• 津田塾大学女性研究者支援センター，http://rikei.tsuda.ac.jp/