IoT社会につながる小学校の社会科と融合したコンピューティング教材の開発と評価

与小学社会研究相结合的物联网社会的计算教材的开发和评估

基本信息

批准号：
21K02875
负责人：
宮嵜敬
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Nagano National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

小学校で始まった「プログラミング教育」に用いる教材として、現代のIoT社会に繋がるプログラミング教育の観点から、社会科の「ごみの問題」に焦点を当てたものを開発した。具体的には、小学校4年生の社会科の学習単元である「ごみ処理」をテーマに、光センサと磁気センサを搭載しているマイコンのmicro:bitを用いた「分別ロボット」の製作を実施した。このようなロボットの動作を通してプログラミングを学ぶことは、フィジカルコンピューティング教育としてプログラミングの原理を学ぶことになり、学習効果を高められる教材として意義深いものとなった。また、生徒たちが日常的に飲料に利用しているペットボトルや缶飲を分別するロボットをテーマにすることで、社会科の「ごみ問題」の中の「リサイクル（スチール缶、アルミ缶、ペットボトルの分別）」についても考えさせられる社会科とプログラミングを融合した教材ができた。さらに、光センサや磁気センサといったセンサ類とマイコンによるセンシングの原理についても理解することに役立てられる教材となっている。併せて、分別動作を実現するためにサーボモータを使用したが、ロボットでよく使われるモータであるため、モータの角度制御を行わせることにより，モータの使い方と同時にプログラムによる制御を学ばせることができる教材となっている。このロボット教材を使って、飯山市立木島小学校で分別ロボットとその応用の授業を2回実施した。授業後のアンケートから、マイコンの使い方の事例として、「ごみ問題の中の分別」を扱えたことは、実社会でのIoT技術につながるコンピュータの使い方について、プログラミング教育と合わせて深く学習ができた。

我们开发了从小学开始的编程教育教材，从连接现代物联网社会的编程教育的角度，关注垃圾的社会研究问题。具体来说，我们以四年级小学生社会学的学习单元“垃圾处理”为主题，使用配备光学和磁传感器的micro:bit微型计算机制作了“分类机器人”。像这样通过机器人的动作来学习编程，将学习编程原理作为物理计算教育的一部分，成为一种可以增强学习效果的有意义的教材。此外，通过利用机器人分离学生日常使用的塑料瓶和罐装饮料的主题，我们能够创建一个回收主题（钢罐，铝罐，我们创建了一个结合社会的教材研究和编程会让你思考“对瓶子进行分类”。此外，该材料有助于理解使用微控制器和传感器（例如光学传感器和磁传感器）进行传感的原理。同时，我们使用了伺服电机来实现分拣操作，但由于这是机器人中经常使用的电机，通过控制电机角度，可以让学生学习如何使用电机并使用它来控制它这是一个有用的教材。利用该机器人教材，我们在饭山市城岛小学举办了两场分拣机器人及其应用的课程。根据课后调查问卷，学生们能够以“垃圾分类问题”为例，深入了解如何使用计算机，从而在现实世界中引入物联网技术。如何使用微型计算机以及编程教育。