教材

当教室のロボットプログラミングコースでは、現在、レゴ社の「レゴマインドストームEV3」を教材として使っております。１セット内にコンピューター本体１台、センサー４種（タッチセンサー×２、カラーセンサー、超音波センサー、ジャイロセンサー）、サーボモーター２種（Lモーター×２、Mモーター）、多数の組み立てパーツが含まれており、発想次第で多種多様なロボットを組み立てることが可能です。企業の研修等にも用いられるほど質の高い教材であり、これだけで、ロボット工学やロボット制御について幅広く学ぶことが可能です。相応に価格の高い教材ですが、当教室では、パソコンとEV3のセットを完全貸し出しにて授業を行っておりますので、教材費を気にすることなく始めていただけます。

プログラミングソフトフェアとしては、EV3の持つ全ての機能を引き出すことが可能な「教育版レゴマインドストームEV3ソフトウェア」を使っております。実社会での産業等でも用いられているLabviewをベースとしたソフトウェアであり、アイコンを接続していく形でのプログラミングとなります。視覚的にロボットへの命令の内容が分かりやすいだけでなく、分岐・繰り返し・計算・変数・配列・関数といった、通常のプログラミング言語が備えている命令は一通り揃っているため、一般的なプログラミング言語に劣らないほど高度なプログラムを組むことも可能です。当教室では、このソフトを使って、プログラミングを本格的に学んでいきますが、本格的ゆえに難しい部分もあるため、受講の最低学年は小学３年生とさせていただいております。数の扱いに自信がない場合は、より上の学年からの受講をお勧めします。高度な発展課題も用意してありますので、中学生からのスタートでも十分にやりごたえを感じていただけるはずです。

現在、「レゴマインドストームEV3」は生産終了となり、「レゴエデュケーションSPIKEプライム」が現行機種となっております。しかし、SPIKEプライムでは液晶画面や本体ボタンなどが削除され、EV3ではできたことの一部ができなくなってしまいました。このことを当教室のプログラミングコースのコンセプトと照らし合わせて検討し、当面はEV3を使い続けることとしました。教材の移行については、現在慎重に検討しているところです。

ロボBasic1

ロボBasic1では、主にトレーニングロボット（車型ロボ）をベースに組み立てとプログラミングを学んでいきます。

＜組み立て＞
パーツの接続、センサーやモーターの接続、平歯車や傘歯車の組み込みなどについて学びます。初めは、詳細な組み立て手順図や組み立て手順写真を見ながら組み立てることで、パーツの種類や使い方を身に付けていきます。年度の後半になってくると、限られた写真や目的のみが提示され、見えない部分を予想して組み立てたり、自ら発想して組み立てたりするケースも増えてきます。順次ヒントは出していきますが、できる限り創造力が育つよう指導していきます。

＜プログラミング＞
車体の基本動作（前進・後退・旋回）、センサーやモーターの制御、繰り返し、分岐、フローチャート、関数などについて学んでいきます。初めは決まったルートを進んでいくだけの内容が多いですが、年度の途中からは、センサーや分岐などを駆使して、ルートが変わっても１つのプログラムで正しくゴールを目指せるようにする課題も出てきます。後半の内容は難しめで、１回ですぐに身に付く生徒さんは少ないですが、何度か繰り返すことで、適切に命令を制御できるようにしていきます。算数・数学としては、四則演算・小数・マイナスの数・不等号・平均などの考え方が出てきますので、これらについての知識があると、よりスムーズに理解が進むでしょう。

ロボBasic2

ロボBasic2では、トレーニングロボットをベースとした組み立てとプログラミングだけではなく、車体そのものの組み立てや歩行型など別種のロボの組み立てや制御も学びます。

＜組み立て＞
車体の構築、多段歯車の組み込み、リンク機構などについて学びます。１時間以上かけて大作ロボを組み立てたり、ヒントとなる図や写真が一切ない状態で組み立てのアイデアを出すところから組み立てを進めたりするような場面も少しずつ出てきます。最終的には、Advancedクラスへ向けて、プログラミングとの複合で問題解決できるようなロボを作れることを目指していきます。

＜プログラミング＞
ロボBasic1で学んだ内容に加えて、計算や変数を使ったロボの制御を学びます。さらに発展として、無線通信、乱数、配列、並列タスクなども扱います。計算や変数は、プログラミングの最も中心的な内容でありながらも、最も難しい部分でもあるため、回数を重ねて少しずつ身に付けていきます。変数を自由自在に扱うのは大人でも簡単ではないため、ある程度理解できていれば十分としています。算数・数学としては、比例・方程式・一次関数などの考え方が出てきますので、これらについての知識があると、よりスムーズに理解が進むでしょう。

ロボAdvanced

ロボAdvanedでは、ロボBasicの２年間で学んだことを駆使して、本格的な課題競技に取り組んでいきます。競技への取り組み（組み立てとプログラミング）は複数回の授業にわたって行います。年度末に実施される特に難易度の高い競技には、３カ月（授業６回）ほどかけて取り組んでもらう場合もあります。各競技は、比較的易しい部分とかなり難しい部分の両方が含まれているため、各自の実力に合わせて目標を設定し取り組んでいただけるようになっております。難しい部分は相当に難しいため、パーフェクトで競技をこなすのは、Advancedクラスを数年継続した生徒さんでも容易ではありません。

各競技の初回の授業では、競技ルールのみを説明します。まずはそのルールを理解して、どのようなロボとプログラムでその競技の課題をこなしていけるかのアイデアを考えてもらいます。そのアイデアを元に、まずは自力で組み立てとプログラミングを進めてもらいます。基本的に、組み立てもプログラミングも完全にゼロの状態から始めてもらいます。そして、各競技の２回目以降の授業で、アイデアの例や組み立て例やプログラム例などを少しずつ紹介していきます。各競技の最終回の授業の後半に本番競技を行い、到達度を確かめてもらいます。

生徒ごとにロボの形状も作戦もバラバラであるため、指導は各生徒の進行度を見ながら個別に行います。基本的には、遅れている生徒さんを優先的に指導する形となります。出来具合に応じて指導の深さを変化させていますが、アイデアや方針の決定に関する部分は極力生徒さんにやってもらうようにしています。

＜競技例＞
ブロック整列、ブロック運搬、障害物突破、レース、ロボット相撲、他ロボットとの協力動作、文字描画など