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的编程教育，并旨在提出一种“量化兴趣和理解的方法”，并为儿童和学生提供“使用量化结果的支持系统”。在使用机器人教材的编程教育时，学习过程中有大量的运动和语音，例如团队开发和检查实际机器的运行，很难感到无聊，结果易于理解，并且对儿童和学生产生了兴趣感和成就感。我们提出了一种通过使用微型计算机板和各种传感器添加行为测量值来量化问卷评估中教师在问卷评估中的教师意识的方法。在2022年的第一年，我们计划了三个项目：（1）开发个人行为测量系统，（2）机器人教育材料的创建和测量，以及（3）调查结果与个人行为衡量结果之间的关系分析。下面总结了每个项目的进度。 （1）我们创建了一个使用Sony Spresense作为主设备的系统，并添加了加速传感器以同时获取佩戴者的加速度和音频数据。我们根据指定方案测量了行为，并确认可以正确获得数据。 （2）在将科学，技术和艺术与二年级高中学生相结合的课程中，在课堂上为八名学生和一名老师进行了行为衡量。在学校的实际测量中，发现了语音测量中意外的问题，并纠正了该系统。修改系统后，两类五年级小学生举行了80分钟的机器人编程课程。在使用机器人分配两名学生的班级中，测量了16名学生的行为。 （3）在五年级学生的机器人编程课程中，进行了一项调查，向孩子们询问他们的协作性质及其印象，并在课堂上记录了观察。尽管对行为测量的分析表明，在合作方面表现出表现出特征性行为的趋势，但未实现定量分析。