Proposal of a Method for Quantifying the Effectiveness of Programming Education Using Robots for Elementary, Junior High, and High School Students

提出一种量化中小学生机器人编程教育效果的方法

• 批准号: 22K02843
• 负责人: 上田 悦子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Institute 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: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K02843/
• 关键词: ロボット教育; 行動計測; 教育効果の定量化

本研究は，ロボット教材を用いたプログラミング教育に着目し，児童・生徒の「興味・理解度などの定量化方法」と「定量化結果を用いたサポートシステム」の提案を目的としている．ロボット教材を用いたプログラミング教育では，チームでの開発や実機の動作確認などで学習中の動きや発話量が多く，飽きにくく結果もわかりやすいことから，児童・生徒にとって興味や達成感が強いという現場教員の感覚がある．この現場教員の感覚を，アンケート評価に，マイコンボードと各種センサを活用した行動計測を加えることで定量化する方法を提案する．初年度の2022年度は，(1)個人行動計測システムの開発，(2)ロボット教育用教材の作成と計測，(3)アンケート調査結果と個人行動計測結果との関係分析　の3項目を計画していた．以下に各項目の進捗をまとめる．(1)SONY SPRESENSEをメインデバイスとして，加速度センサを追加し装着者の加速度と音声データを同時に取得するシステムを作成した．決められたシナリオ通りの行動の計測を行い正しくデータ取得できることを確認した．(2)中学2年生の理科・技術・美術を統合した授業において，授業中の8名の生徒と教員1名の行動計測を行った．実際の学校現場での計測では，発話計測に予想していなかった問題点が見つかりシステムを修正した．システムを修正したのち，小学5年生2クラスに対して80分間のロボットプログラミング授業を実施した．2名1組で，ロボット用いて与えられたタスクを行う授業で，16名の行動を計測した．(3)小学5年生のロボットプログラミング授業では，子ども達に対して協働性や感想を問うアンケートを実施するとともに，授業中の様子を観察記録した．行動計測との分析では協調性に関して特徴的な行動見られる傾向は得られたものの，定量的な分析には至らなかった．

这项研究的重点是使用机器人教材进行编程教育，旨在提出一种“量化儿童和学生的兴趣、理解等的方法”，以及“使用量化结果的支持系统”。使用机器人教材的编程教育在学习过程中涉及大量的动作和言语，例如团队拓展和检查实际机器的操作，使其不那么枯燥，结果易于理解，使其成为儿童和学生具有较强兴趣的领域。我感觉自己是一名老师。我们提出了一种量化现场教师感受的方法，通过在问卷评估中添加使用微电脑板和各种传感器的行为测量。第一年，即2022年，我们计划三个项目：（1）开发个人行为测量系统，（2）机器人教材的制作和测量，以及（3）问卷调查结果与个人行为之间的关系分析测量结果是。每个项目的进展总结如下。 （1）以SONY SPRESENSE为主要设备，添加加速度传感器，创建一个同时获取佩戴者加速度和语音数据的系统。我们根据预定场景测量行为并确认可以正确获取数据。 (2)在一所初二学生的科学、技术、艺术综合课堂上，我们测量了8名学生和1名老师在课堂上的行为。在学校实际测量过程中，意外发现了语音测量的问题，并对系统进行了修改。修改系统后，我们为小学五年级的两个班级开设了80分钟的机器人编程课。我们测量了 16 名学生在课堂上的行为，他们在课堂上使用机器人两人一组执行分配给他们的任务。 （3）在小学五年级的机器人编程课上，我们对孩子们的协作性质和印象进行了问卷调查，并对课堂上发生的情况进行了观察和记录。行为测量分析揭示了与合作性相关的特征行为的趋势，但无法进行定量分析。