ネタ帳＠教科「情報」

２学期の後半に，コンピュータの動作原理を扱いました．CPUが処理の対象とする情報は，ともかく「符号」という形式になっているのだ．それをメモリから引っ張ってきて云々，という話を座学で．

でも，座学だけだとつまらない！コンピュータに符号化した命令を送って動作させたい！

ということで，マジカル・スプーンを今年は全クラスで扱うことにしました．ロボットの魅力は，遊びながら学べるところ．コンピュータの動作原理だけであれば，教室のパソコンにアセンブラのシミュレータをインストールして実習，ということも考えてよいのかもしれません，私は生徒に「命令を符号化したら，ほんとにコンピュータが動いた！へー」ということを実感してほしい．その中で「おもしろいね～」と思ってもらえれば，「情報のディジタル化」という話にもすんなりつながっていくかな，みたいな．

２学期の最後の授業で，一部のクラスで

• この飛行船は何者？
• 飛行船の動作のパターンは？
•  符号化するとしたら，符号長は何ビットになるだろう？
• でも，打ち間違えとかのエラーが出てやり直しとかになると気分↓↓だから，パリティを使って１箇所のエラーは訂正できるようになろう

ぐらいの内容を扱った．実際に飛行船が飛ぶのは３学期になってから．多くはHR合宿から帰ってきてから，ということになるだろう．

木曜日の総合学習は，なんとなくロボットに進行している．プログラミングについての一定の理解が得られたので，ロボットを動かすプログラムの制作に進んだ，ということになりましょう．

とはいえ，ロボットはとても高価なので，同じものを全員分用意するわけにはいかず，今まで小遣いの中から少しづつ買いためてきたものの中から選びました．今回は，

• イーケイジャパンの「KIROBO（キロボ） [ MR-9132 ]」
• おなじくイーケイジャパンの「ロボットアーム限定パック【999台限定】 [ MR-999LE ]」
• レゴ　マインドストームＲＣＸ

の３種類を使用．それぞれを３名１組のチームで使ってもらいました．

センサを使ってどのような動作をさせられるか，与えた命令と実際の動きの確認など，やることは沢山．

光センサやタッチセンサを駆使すれば，ある程度の自律走行は可能．しかし・・・

・・・・

という，「・・・・」が面白い．ロボットの技術は進化しているとはいえ，その進化とは何なのか．人間のように様々な情報を瞬時に分析して自分の行動に反映させるためには，どれほどのセンサやプログラミング関連の技術が必要なのか，など考えるところは沢山ある．

ロボットアームを操作していたチームが，

これ，ロボットアーム本体と，つかもうとする物体の位置関係があらかじめ決まっていて，しかも「何度回転」などの設定も厳密に決めていないと，モノさえ掴めない！

という感想を漏らしていたが，いいところに気がつくなぁ．そんな融通のきかないものを，融通のきくように動かすための「技術」が必要だってことだよね～，などと気づくいい機会だね．

そういえば，KIROBOは去年買ったものなんですけれども，車輪にヒビが入っていたなぁ．消耗しちゃうんだね．車輪だけ取り寄せとかできるのかなぁ．ちょっと調べてみよう．

誰に向けたタイトル？えーっと，よくわからない（謎

私自身は２００４年度からプログラミングを通して数値計算をしたり，アルゴリズムを組み立てたりする講座を受け持っています．２００４年度は別の学校，２００５年度からは大泉高校にて，教科科目としてではなく，総合的な学習の時間の中で受け持っています．

総合学習なので，授業形式ではやっていません．教員がしゃしゃり出てくるのは重要事項の説明と雑談ぐらいです．あ，あとは「これ，できるかな？」などといって生徒へ課題解決のお題を出すときと，発表している生徒にツッコむときぐらいですかね．

• 問題解決のためには，しっかりと段取りを考えないと，うまくいかないよ
• 筋道が通っていないと，なかなかゴールまでたどりつけないよ
• コンピュータって，魔法の箱じゃない．でも，魔法をかけることはできるかな

ということを，いろいろな実習を通して知ってもらいたい．そういう講座です．だから別にプログラミングでなくても別にいいのですが，私の主観と興味本位でプログラミングでやっています．教科にしばられないので，

• じゃあ，大学で勉強するようなこともちょっとやってみる？
• ロボット買ってきたんだけど，いじってみない？

など，自由にやってます．基本的にユルユルです．蓄えた知識を忘れると痛いですが，それだけ気をつければなんてことはありません．

自由といえば，今年の１学期は，後半あたりからいきなりロボットアームの組立てがはじまったりしています．今年の２学期は，校外学習を取り入れる予定．教室だけが勉強場所じゃないさ．

あ，ちなみにプログラミングの基礎知識は，自作のプリントで整理しています．

小学館から２冊，出ています．amazonでも売ってるようですね．私は新宿のジュンク堂にて購入しました．

手順にしたがって球を転がすしかけ作りはなんともシステマティック．処理手順を設計してセットを作り，実際に転がしはじめた後は他の人の手を借りずに転がっていく様はアルゴリズムを連想させますね．

このような面白い映像を制作する裏には，沢山の失敗を重ねてひとつの映像にこぎつけた，という汗と涙のストーリーがあるようです．夏休みですので，ゆっくり観てみたいと思います．

１月１１日の総合学習では，お役人方＋新聞社の方がいろいろな講座をご覧になるとかで，なんだか妙な雰囲気ではあったけれども，とりあえずこっちはこっちでなすべきことをするのみ．

でもなー，今思い出してみると，あの時期はノロウイルスにやられて大変だったのだ．ヘロヘロになりながら時間を過ごしたという記憶しかない．

この日の総合学習は，実際にロボットを制御してみることにした．使うロボットはエレキットから出ているＫＩＲＯＢＯという，ライントレースカーにタッチセンサがついたもの．こいつが動き回れるような大きな板

を用意して，設計したコースをきちんと進むようにプログラムを組めれば最高．コースは各自が自由に設計して構わないが，なにがともあれコースを設計せずにまずは動かしてみることが先かな．

これらの教材は自分の小遣いで買ったものだが，キット自体は６０００円もしないし，板も１５００円くらい．高いかな？まぁちょっとの投資でロボットが使えるのは個人的にはオトクだと思っていますが，ええ．

時間の冒頭で，簡単に

• このロボットはＰＩＣに書き込まれている内容をそのまま実行する
• ＰＩＣに書き込むプログラムは，各自で作ることができる
• 小さなコンピュータを駆使した組み込みシステムは携帯電話や電子ジャーなど身近にも多く存在する．この分野に関しては日本は強い国際競争力をもっている

などと述べてキットの説明やらを行い，実際に動かしてみよう，ということでプログラムの開発にかかった．特に開発環境について教えたり，ロボットの仕様を制限したりはせずに取り組んでもらった．

１台しかないので，受講者（この日は４名）は機体が空いているときを狙ってプログラム書き込み，実験を繰りかえすことになる．でも，４～５人（または班）に１台が限界かなぁ．２～３台あれば交代で使っても大丈夫かな，という印象．

１～２学期で，計算機の中だけでアルゴリズムを実装することを中心とした問題解決を行ってきたが，今回はハードウェアが相手．車輪をどう動かすか，センサを有効にしたり，音を出したりすることから指示をしなくてはならない．ロボットとして一定の動きをさせることをとっても問題解決になるだろう．自分が作ったプログラムをＰＩＣに書き込んで，ロボットが実際に動くところを見ることで，黒い固まりにしか見えない部品

に対する見方が変わってくれればいいかな，これだけのものを動かす大変さから，携帯電話に潜む「黒い部品」には一体どんなシステムが組み込まれてるのだろう，などと技術へと思いをちょっとでも向けてもらえれば言うこと無し．

そうこう実施した結果，資料（マニュアル）を見て理解して何かを動かしてみるのに１時間，好きな動作をさせるのに１時間かかった．光センサ

や，タッチセンサ

を活用しようと試みる生徒がいたが，光センサについては部屋が明るかったためか良い反応は見られなかったようだ．タッチセンサの反応は良好であった．センサはロボットの自律動作のためには欠かせない．タッチセンサは，「手」の役割，光センサは「目」の役割だと思うと，センサの感度，読み取り精度は所望の動きができるかどうかを分ける結構重要な要素だけに，真剣に取り組んでいた．

できあがりのロボットの中で好評だったのは，台の真ん中で音を出しながら回転し続けるロボット．何かに触れたら進行方向を変えて進むという，オーソドックスなロボットなど，生徒の個性を感じたような気がするロボットが見受けられた．概ね楽しんで取り組んでくれたので，良かった良かった．

実施してみた結果，課題を提示してのロボットコンテストをするのであれば，さらに２～４時間は必要だと感じた．ロボットは勉強するポイントが多く，問題解決の課題も豊富なだけに，２時間だけの実習では，ちょっと足りなかったなぁ．

ゆとり教育が見直されようとしていますが，ゆっくり教科書の世界から自由になって好きな勉強をする時間があってもいいんじゃないかな，と思ってみたり．

ダイソーで売っています．再帰アルゴリズムの定番ですよね．

１０５円だから，１０個買っても１０５０円です． これを早速総合学習の時間で使ってみました．

1. 「ハノイの塔」解法にみる再帰構造を確認する
2. ビジュアルで円盤がどの塔に移動，なんてのはややこしいので，「Ｎ枚目の円盤を右（左）へ移動」とだけ表示する関数で間に合わせる
3. 途中まで組んだものを提示し，肝心の再帰の部分のみを考えてもらう

など，解法のみを組めばよろしい条件を設定し，アルゴリズムを考えてもらう．再帰なので，どのタイミングで自分自身や円盤移動の関数を呼べばよいのだろう，ということを考えるのみ．適当に作って処理を追いかけ，「できる」と確認できればＯＫなのだが・・・

２コマ近くかけてうんうん考えてもらった結果，「ＧＩＶＥ　ＵＰ！」とちょっと悔しそう．「これすごく頭使う！」という叫びも．そうか，そこまで真剣に取り組んでもらえたのなら本望じゃ．ということで，ちょっと課題を変更．

正解を示すので，その処理を追いかけて確かにハノイの塔アルゴリズムになっていることを説明しておくれ

これも考えてもらっている間に時間切れになっちゃったので，次回までの宿題にする．１週間おいてしまうと，頭の中が 「まっしろ」になっちゃう可能性がある．それはいけないので，宿題にしておいて頭の中にモヤモヤしたものがあるうちに一気に説明を考えてほしいな～，なん て思っている．

でも，この課題も楽ではない．公式を証明するようなものだから，結局，頭を使うことに変わりはない．おもちゃで遊びつつ，アルゴリズムを学ぶ．いい時間でした．

今年度の総合は計算機で数学的な処理をしたり，アルゴリズムを勉強したりしている．使用言語はＣ．

今週は，関数の続き．関数を覚えてくれた方が，アルゴリズムを教えやすいし，ついでに構造化が理解できればしめたものだ．前回は関数の基本をやったので，今回は再帰．，それで階乗を計算する関数を提示し，処理の流れを見てもらう．

ついでに再帰について理解を深めてもらおうと，こんな課題を出した．

「ハノイの塔」の解き方は再帰の考えで説明できるのだけれども，調べて誰か発表しておくれ

生徒にハノイの塔を配って，実際に解いてもらいながら説明を考えてもらう．配った教具は，こちらの「写真２」のもの．去年，500円で売ってたのをまとめ買いしました．ちなみに，「写真３」のものはダイソーで売ってるものらしいですが，まだ確認してません．もう売ってないのかなぁ．

かちゃかちゃ音がする．解き方を探っている．そして，説明する方法を見つけようとする．説明しようとホワイトボードに向かうも，なかなかいい言葉が出てこない．そうそう，頭の中身をコトバにするって結構難しいのよ．生徒もバトンタッチしながらあ～でもないこ～でもないを繰りかえす．こうなると，教員の役割はアドバイザーですな．コメントをやりながら，最終的な結論に達するのを待つ．

そのうち，再帰を使ってハノイの塔アルゴリズムをＣで書き始める生徒も！自発的にやるところがすばらしい．完成したらプレゼンしてもらおうかな．

そういえば，インターネットで答えを探す生徒は居なかったなぁ．特に「ネット禁止」と言わなかったけれども，授業の趣旨が理解されているようで，嬉しいですね．３年生だから，その辺は大人の対応というところかな．感心，感心．