産官学が連携した先進的統合型プログラミング教育（前編） 1人1台＋ロボット教材「toio」1セットで実現できる学び

3年生の授業では、プログラミングの基礎の指導が行われた。教材として使用されるのは、内田洋行が東京理科大学、ソニー・インタラクティブエンタテインメントと共同開発した「toio（トイオ）アンプラグドセット」。パソコンを使用せずにプログラミングを学習する低学年向け教材だ。カードを並べてプログラムを作り、その上にキューブ型のロボットを置くと自動的にプログラムが読み込まれる。さらにビジュアルプログラミング用マットにロボットを置くことで、プログラムが正しいかどうか確認することができる。「順次処理」「繰り返し」「条件分岐」の基本を学習できるのがポイントだ。

授業のねらいは「思い描く動きの実現に必要な様々なカードの役割について理解し、プログラムする」。東京理科大学の学生2名が授業のサポート役を担った。

導入ではスクリーンにホウキや洗濯板など昔の道具が写し出された。これによって昔と現代の道具の違いに気付き、「身近にある機械はどのように動いているのか？」という疑問を導き、プログラミングにつなげていく。

この日は数種のルートを題材に、前時に学習した内容を活用してゴールまで進むにはどのようにプログラムを組めば良いかという問いが出された。

ルート2-1はスタートからゴールまで3つのマスがある。「いっぽすすむ」というカードを3枚使っても良いが「くりかえし」を使えば、短くできることに気付かせるのが狙いだ。さらに「アクション」を使うルート2-3 、2-4にも挑戦し、ものを拾うプログラムにも取り組ませる。並べたカードにロボットを置き、プログラムを読み込ませ、マット上で実際に走らせる。上手くプログラムされていればゴールへ進む。これらの活動を通して、プログラムには複数の方法があり、ロボットを自分の思い通りに動かすことの楽しさや達成感を体感させ、プログラミングに関心を持って探究する態度を育てていく。

ほとんどの子がルート2-4まで進めたので大成功だったと思います。冒頭で昔と現在の道具を紹介することで、プログラミングが身の回りにあるということを意識させました。国語や算数が苦手な子どもでも全員足並みそろえて取り組めるのもプログラミング授業の特徴と感じています。今のところ得意・不得意が見えにくいという感触ですね。1人1セット配布しているので、子どもの新たな才能を発掘できる貴重な機会にもなるかもしれません。

5年生の授業では「toioビジュアルプログラミングセット」を活用してロボットを動かした。正多角形のプログラミングをパソコンで作成し、ドットのある専用マットの上で走らせるというもの。パソコン上でのシミュレーションとは異なり、考えたプログラミングを可視化できるのが特徴の一つだ。

本時のめあては「正多角形の性質をもとに、プログラミング教材を使って作図する」。導入では前時までに学習した正五角形と正六角形の作図の仕方、その性質などを振り返った。

今までは一つの角度から回転する角度を計算で求めており、また辺や角の数が多くなるに連れて、くりかえし（反復）の数値を変えていた。続いて外角の和とそれぞれの角の数の関係が紹介された。「外角の和は360°」「正多角形の一つの外角は、360°÷角の数」という法則を使うことで、計算が圧倒的に簡単になることが伝えられた。

そして「このような法則を用いて正七角形を作図するには、どのようなプログラムを組めば良いだろうか？」という問いが出された。繰り返しや外角を使って各自プログラムしていく。プログラミング作成は約10分とじっくり時間が与えられた。完成したプログラムはスクリーンショットを取り、パソコンから教諭に送信する。また、作ったプログラムをもとに、ロボットを動かして、正しく動作するか確かめていく。

続いて正七角形の外角は51.428…となり、計算で求めると多くの時間を要してしまうこと、さらに四捨五入した数値でプログラムすると正確な図形が作図できないことが鈴木教諭より説明された。たとえば、回す角の大きさを51°にすると正七角形に隙間が生じてしまい、52°にすれば線が交差してしまう。そこで、商は少数だけでなく、分数でも表せることが紹介。これを踏まえ「toio」の「演算」の中に、360/7と入れて正確な正七角形を再び各自で作成した。

授業の最後には、正七角形は「繰り返し」「外角」「演算」を使ってプログラムすることで、速く、正確に作図できるというまとめがスクリーンに投影された。プログラミングは便利で効率的であることが強調された。子ども一人ひとりがまとめの文章を自ら声に出すなど、その積極性が伺えた。

「toio」導入前はパソコンの画面上でプログラミングが実行されるだけでしたが、今では自分の考えがロボットとして動くので、“面白み”を感じながら学ぶ子どもが圧倒的に多くなりました。プログラミングを間違えると、ぐるぐる回ってしまったり、止まってしまったりします。失敗したという感覚が得られるからこそ、成功した時の喜びがより大きいように見受けられます。「toio」を使うと子どものやる気の度合いが全く違うので、今後も色々な単元で採用していきたいですね。

後編では、報道関係者との質疑の模様をリポートする。