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レゴ マインドストーム キャンプ2002

中学生ロボットコース

中学生キャンプ日記

2002 LEGO MINDSTORMS CAMP 自律型ロボット製作におけるプログラミング学習

中学生キャンプ主旨

  • ロボット製作を通じて、中学生たちにプログラミングの面白さを体験する場を提供し、未来の科学者、コンピュータ技術者を育成すること。
  • 日本におけるプログラマ層を広く、厚くすること。
  • ソフトウェアの世界に親しみ、プログラミングという体験を身近に感じてもらうこと。

中学生キャンプ開催概要

◇開催日 8/26(月)、27(火) 2日間コース
◆時 間 9:30~17:00
◇特別講師 山本 利一先生 (埼玉大学 教育学部 技術教育講座 助教授)
◆参加費 1人 1,000円
◇参加者  計 19名
◆会 場 コミュニケーション・パーク ウィズ(永和システムマネジメント 1F)
◇主 催 永和システムマネジメント
◆協 賛 レゴジャパン、福井新聞、福井テレビ、福井放送、FM福井
◇後 援 福井県教育委員会、福井市教育委員会

ロボットを動かそう!

ASIMO や AIBO はどうやって動いているの?ロボットはコンピュータで動いてるんだって。じゃあコンピュータを動かすってどういこと?

コンピュータ制御の仕組み

コンピュータで動いているのは、ロボットだけじゃないよ。 エアコンや炊飯器、洗濯機、自動車、みんなが知ってる身の回りのいろいろなものがコンピュータで動いてる。 そして、もちろん、コンピュータは人間が作ったプログラムで動いてる。

プログラミングしよう

プログラムを作れる=コンピュータを動かすことができる。プログラムを作ること=プログラミングロボットを動かすプログラムを自分で作ってみよう!

ロボットはどうやって動いているの?

中学生キャンプの全体風景

1.コンピュータ制御の仕組みを調べよう

1日目はロボットが動く仕組みを考えることから始まりました。 エアコンを例に、コンピュータで動いている電化製品を挙げていきます。

みんなが挙げた例と先生のお話から、普段、気にすることもないエアコンだって、 動くにはコンピュータが必要だということを学びました。

実習効果:ハードを動かすには、ソフトが必要である事に気づく

2.コンピュータ制御のロボットを作ろう

学校や家でパソコンを使っているから、操作に戸惑うこともありません。 ロボットを作り、動かすことへの強い好奇心を持った中学生たちは、 キャンプ開始から真剣にロボット製作に取り組んでいました。

右の写真は、個人用の卓上コースです。 作ったロボットの性能を調べるために使います。 中心の緑の円は、時間を指定して片方のモーターだけを回転させた時に進んだ分の角度を調べるためのもので、 指定時間に進んだ距離を測るための定規もついています。

実習効果:自分で作った物を、客観的視点から測定する手段を知る

一日目に作ったプログラムの例

3.簡単なプログラムを作ろう

左のプログラムは、指定秒数に進む距離を調べた上で、作ったものです。 カーブに差し掛かるまでに直線を何秒進むのか、カーブに入ったら、 何秒進めばコースを外れずに曲がることができるのか。 楕円形のコースのため、どちらかのモーターを停止して曲がる工夫も必要です。 モーターとパワーと速度の関係を調べて、それに基づいて、 自分の考えをプログラムで表現します。

実習効果:論理的な思考を実際にプログラムとして表現し、見える形で考察できる

2台対抗でのタイム測定

4.コースを走ってみよう

キャンプ会場の真ん中には、みんなが集まって話を聞いたり、 意見を言い合ったりするための大きなテーブルがありました。 ロボットの試走もここでやります。 最初は卓上コース、午後には少し大きめの楕円状のコースになりました。

1日目に作ったロボットは、全員が同じ車型のものでした。 車体の両側に合計4本のタイヤが付いています。 山本先生が出した条件は、一つ。ロボットの両側に付いているタイヤが常に 黒いラインをまたいだ状態にあることでした。

左の写真は、1日目の終りに行った、2台同時スタートでのタイムトライアルです。 自分の作ったロボットの性能を動きから実感することが出来ます。

実習効果:ロボットの動きから、他人との考え方の違いや、発想の違いに気づく

センサーを使ったロボットを作ろう!

コースの周囲に集まり、熱心に話を聞く中学生たち

1.センサーの役割を知ろう

1日目に作ったロボットは、黒い線上を走らせるために、 進む時間と曲がる時間を指定しなければなりませんでした。 2日目には、ライトセンサーを使って黒い線を見極めなが ら進むプログラムを作ります。

実習効果:外部情報の変化と、プログラムの変化について考える

今回使用したコース

2.ライトセンサを使いこなそう

2日目に使ったのは、左下図のように一部がへこんでいる楕円形のコースでした。 ポイントの一つは、へこんだ部分をどうやって進むかでした。 ライトセンサーで読み取る明るさの数値がどのように変化するかをチェックしながら、 プログラミングをしていきます。

今回、プログラミングに使ったのは、ロボラボという教育用のソフトウェアです。 61種類の絵で表現されたコマンドをつなぎ合わせて、多彩な動きを実現し、 形も動きもオリジナルのロボットを作ることができます。

実習効果:プログラムの汎用性について考える

ライントレースをするプログラム例

3.ライントレーサーを作ろう

コースの内側をたどるのか、外側を見るのか、 それとも黒いラインの両側を判断して進むのか。 今回の変形楕円コースを走らせるプログラムにはいくつかのパターンがありましたが、 中学生たちは、いくつかの問題を、論理的に考え、解決し、 スタッフが考える以上に多彩な命令を使用しました。 また、デコレーションの面でもユニークなロボットを作り上げました。

参加した子供たちの中には、プログラミングで使用したソフトウェアの使い方を、 サポートスタッフよりも熟知し、使いこなしている姿も見られました。 上図は、ライトセンサーでラインをトレースしているロボットです。

実習効果:より複雑な問題を論理的な思考で考えて解決する

タイム測定前のインタビュー

4.ライントレース競技会

キャンプの最後は、自作ロボットの発表会です。 ロボットの名前とプログラムのポイントを一人ずつ発表してもらいます。 もちろん、タイム測定もしていますから、上手くいくかどうかみんなどきどき。 発表を通して、自分の考えを他人に上手く伝える方法を考えます。 色々なロボットがあり、他人の面白い発想に気が付きます。

実習効果:自己表現と自己評価、他者評価により、新たな発想が生まれる

主催

協賛:レゴジャパン(株)、福井新聞社、福井テレビ、FBC福井放送、FM福井
後援:福井県教育委員会、福井市教育委員会

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