ネットワークの仕組みを視覚的に捉えよう（前編） 愛知県立小牧高等学校「情報Ⅰ」授業リポート

ネットワークの構成とプロトコルについて、また、インターネットに接続するための機器と通信の規則について学ぶ本単元は2回の授業で構成されており、冬休み明け初回の授業となる本時は1時目となる。

はじめに、冬休み中に動画教材で学習した内容の確認テストをMoodle（オープンソース学習管理システム）上で実施した。生徒たちは真剣な表情でモニターに向き合い、学習の内容を思い出しながら問題を解いていた。

次に、⼤阪⼤学の北村祐稀さん（指導教員：⽩井詩沙⾹講師）と愛知県立小牧高等学校の井⼿広康教諭らの研究グループが開発したシミュレータ教材「ProtoSim（プロトシム）」を活⽤する。ProtoSimは、初学者がTCP/IPの仕組みと重要性を体験的に学べるシミュレータ教材で、「スマートフォンでWebページにアクセスする」という、高校生にとって身近で具体的な場面を扱っている。

ログイン方法などを説明し、全員がProtoSimの画面を表示できたところで実践に入る。

ProtoSimの画面は左から目次、テキストブックエリア、シミュレーションエリアと分かれている。基礎編の目次を見ると、シミュレータの使い方から通信プロトコルの各階層の役割について、順を追って理解できるように10ページで構成されている。

テキストブックエリアに学習内容、シミュレータの使い方、ミッション（演習問題）の説明などが表示される。ミッションはアプリケーション層、トランスポート層、インターネット層、ネットワークインタフェース層の階層ごとにあり、順を追って一階層ずつ学ぶことで、知識を体系化できる。ミッションを達成すると解答欄と目次にチェックマークが表示され、学びの進捗状況が一目で分かる。生徒がモチベーションを維持しやすい仕組みも特徴的だ。

シミュレータエリアには、スマートフォンでWebページにアクセスする際のデータの流れが表示される。画面上の「フタを開ける」ボタンを押すとスマートフォン上のブラウザとWebサーバのイラストの下部が開き、スマートフォンとWebサーバ間の通信内容や情報が受け渡される様子がアニメーションで再現された。デモ用のURLを打ち込むと、リクエストがWebサーバに届き、レスポンスがスマートフォンに返って来て初めて、スマートフォン画面にサイトが表示される様子が見える。各階層のデータをクリックすると情報の中身も見ることができ、階層ごとの役割や扱う情報の形式の違いも可視化されている。

井手教諭の指示に従いProtoSimを操作する生徒たちからは、情報が受け渡されるアニメーションが表示されると「おお〜！」「すごい！」などの声が上がった。授業を進行する中で、井手教諭はProtoSimを活用しながらも、重要な部分は隣り合う生徒同士で話し合ったり考える時間を確保したりと、理解を深めるための工夫を取り入れていた。

本時では、5ページ目の「HTTP ミッション①」までを実践した。「example.jp」がサイトの住所にあたるドメイン、「/joho1/internet.html」がフォルダとファイル名だねと、生徒が発表した解答に補足や説明を加える。最後に授業のまとめと重要ポイントを生徒へ伝え、Moodleでアンケートを実施し授業の終了時刻を迎えた。

本単元では、情報通信ネットワークの仕組みや構成要素、情報セキュリティを確保するための方法や技術と並び、通信プロトコルの役割についても学ぶ。しかし、通信プロトコルは重要な内容でありながらも抽象的で難易度が高く、適切な教材が少ないのが現状だ。

そのため、高校の情報科の教員も通信プロトコルを含む情報通信ネットワーク分野の指導が特に難しいと感じており、ProtoSimのように視覚的に捉えられる教材が必要とされてきた背景がある。井手教諭も本単元を分かりやすく教える手段に窮しており、なるべく生徒が身近に感じられるシーンで例えたりさまざまな資料を活用したりしたものの、目に見えない抽象的な事象となるため、これまで手応えは今ひとつだったという。

授業でProtoSimを導入し始めたのは今年からだが、生徒の反応はそれまでとは大きく違ったようだ。後編では、授業者の井手広康教諭へのインタビューを紹介する。