micro:bit の活用 D 情報に関する技術 (3)「プログラムによる計測・制御」についての取り組み 中学校技術・家庭科（技術分野）では，第３学年において，Ｄ情報に関する技術（３）イ，「情 報処理の手順を考え，簡単なプログラムが作成できること。」において多くの先生方が取り組まれ ていると考えられる内容である。 新学習指導要領では，小学校においてプログラミング学習が導入される。また，中学校において も，各教科において，プログラミング的思考を取り入れた授業やプログラムの仕組みを活用すると いった様々な工夫を凝らした授業の展開が予想される。技術家庭科においても，ガイダンスとして ３年間の学習内容の見通しが持てるよう，全ての技術の内容に触れるように示されたり，各単元に おいて，日常の様々な課題を見つけ，改善する能力を身につけるための授業をより充実させ展開さ れる。 このようなことから，入学後ガイダンスの取組において，小学校で実施されたプログラミング学 習の復習や，校内のＰＣ等ＩＣＴ機器の活用や紹介をすることで，中学校の学習環境の確認や，他 教科でのプログラミング的思考を取り入れた授業への接続が可能になるとや，技術分野の学習にお ける，見方や考え方を学び，学習に取り組む目標を明確にすることで，課題を発見し解決するとい った活動の原動力となるのではいかと考える。 生徒の実態 １学年 ７１名 ５月１５日実施 実態調査を実施した。「プログラムという言葉を聞いたことがありますか」では半数以上の生徒 がこれまでの生活でプログラムという言葉さえ聞いたことがないと答えた。聞いたことがある場面 では，「運動会のプログラム」「英語の教科書」がほとんどだった。また，「プログラムで動いてい る機器名を知っているか」や，「機器の動きが説明できるか」に関しても，ほとんどの生徒が，「知 ら な い 」「 で き な い 」 と 答 え て い る。「 機 器 の 使 い 方 を 工 夫 し た こ と が あ る か 」 に つ い て も ， ほ と んどの生徒が，使い方についてスイッチの ON・OFF だけの使い方をしていることが今回の調査か ら分かった。 0 10 20 30 40 50 60 70 できる できない できる できない 系列1 9 62 機器の動きを説明できますか 0 10 20 30 40 50 60 ある ない ある ない 系列1 20 51 機器の使い方を工夫したことがありますか 0 5 10 15 20 25 30 35 40 知らない １種類 ２種類 ３種類 ４種類 ５種類以上 １０種類以上 知らない １種類 ２種類 ３種類 ４種類 ５種類以上 １０種類以上 系列1 39 7 9 5 3 4 4 プログラムで動いている機器を知っていますか 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ある ない ある ない 系列1 31 40 プログラムという言葉を聞いたことがありますか
このような内容から,「機器があって当たり前」という，「デジタルネイティブ」と言われる生徒達 には，あまりにも身近すぎてしまい，内容に気づいていないようで，アンケート終了後説明を加える と，「内容を知っていた」という生徒が多く見られた。そして，機器の動きや使い方の工夫まで生活 の中では考える必要がなくなっているのではないか，とも考えられる。 このような実態から，技術科の授業により，プログラムによる計測・制御の授業実践により，生活 の中で使われている技術や，今後必要とされる知識や工夫内容について取り上げ，取り組んでいきた い。 取組の実際 単元計画 時間 目 標 主 な 活 動 １ プログラムの仕組みを理解 自分の行動をフローチャートで表現しプログラムの仕組 する。 みを理解することができる。 ２ 順 次 プ ロ グ ラ ム を 理 解 す 順次，繰り返しプログラムをコンピュータで作成し，イ る。 ンターフェイスに転送，アクチュエーターを作動させるこ とができる。 ３ 繰り返しプログラムを理解 する。 ３ 条件分岐プログラムを理解 条件分岐プログラムの仕組みを理解し，じゃんけんゲー する。 ムのプログラムを作成することができる。 ４ センサーやブザーが活用で センサーやブザーを活用し，じゃんけんゲームに改良を きる。 加え，楽しいゲームに変えることができる。
展開例 ５月から６月にかけ１年生で取り組んだ展開例です。 目 標 プログラムの仕組みを理解する。 準備・資料 教科書 ワークシート 学習活動および内容 指導・助言の留意点と評価 １ 本時の学習課題を知る。 自分の行動をプログラミングしてみよう。 ２ 日 常 の 行 動 も プ ロ グ ラ ミ ン グ で き ・テーブルを 1 周歩く順番を細かくワークシートに記 ることを理解し課題に取り組む。 入できるようにする。 課 題 テ ー ブ ル の 周 り を １ 周 歩 く プ ・試しに動いてみると，わかりやすいことを伝える。 ログラムを考えよう。 ・ 目 的 の 動 作 を 達 成 さ れ る た め に ど の よ う な 動 き が 必 要 か ， 試 し に 動 い て ， 回 数 や 時 間 を 表 現 す る こ と に 気付くように配慮する。 ３ プログラムの仕組みを知る。 ・テーブルを 1 周歩くプログラムには，どのような仕 ・順次処理 組 み が 含 ま れ て い る か ， 動 き を 分 析 し ワ ー ク シ ー ト ・繰り返し の内容を修正できるようにする。 ・条件分岐 ４ プログラムに修正を加える。 ・ 障 害 物 へ の 対 応 や 直 進 の 距 離 ， 曲 が る 角 度 の 調 整 方 法 を 誰 が 動 い て も 同 じ に な る 方 法 で 表 現 で き る よ う にする。 ・ よ り 良 い プ ロ グ ラ ム を 開 発 す る た め に は 日 々 修 正 が 行 わ れ て い る こ と を ， 携 帯 電 話 等 の ア プ リ を 例 に 説 明する。 ５ プ ロ グ ラ ム を 表 現 す る た め に は フ ・ フ ロ ー チ ャ ー ト の 型 が わ か り ず ら い 時 に は 型 に は あ ロ ー チ ャ ー ト と い う 図 表 が る こ と を ま り こ だ わ ら ず ， 最 後 の 動 き ま で 表 現 す る こ と を 伝 知る。 える。 ６ テーブルの周りを 1 周歩くプログ ・ 授 業 開 始 時 に 作 っ た 動 き を フ ロ ー チ ャ ー ト で 書 き 換 ラムをフローチャートで表現する。 えられるように説明する。 評 フローチャートでプログラムを表現できる。 （技能 ワークシート） ６ 実 際 に 歩 け る か ， 隣 の 人 と プ ロ グ ・ 友 人 が 書 い た フ ロ ー チ ャ ー ト の 通 り に 動 く こ と を 伝 ラムを交換しお互いに試してみる。 える。 ・ 机 や 椅 子 に ぶ つ か り そ う な 場 合 で も ， 支 持 通 り に 動 きうまくいかなかった動きを報告できるようにする。 評 試 し た プ ロ グ ラ ム を 修 正 し 完 成 さ せ よ う と 努 力 す ることができる。 （技能 ワークシート） ７ プ ロ グ ラ ミ ン グ や フ ロ ー チ ャ ー ト microbit の紹介をし，次時の関心が高まるようにする。 について振り返り，次時の内容を知 る。
目 標 順次プログラムを理解する。 準備・資料 教科書 ワークシート microbit ノート PC 学習活動および内容 指導・助言の留意点と評価 １ 前時の学習内容を振り返る。 ・ 前 時 に 取 り 組 ん だ テ ー ブ ル を １ 周 歩 く プ ロ グ ラ ミ ン グ を 振 り 返 り 順 次 ， 繰 り 返 し ， 条 件 分 岐 の 動 き を 確 認する。 ２ 本時の学習課題を知る。 プログラミングしたマークを転送し動かそう。 ３ microbit の機能やプログラムを作成 ・microbit を操作するためのソフトウェアをインターネ するソフトウェアの使い方を知る。 ット上から起動させ，使用できる状態にする。 ４ イ ニ シ ャ ル や マ ー ク を PC の 画 面 ・microbit に付属している LED に表示できるよう，マ に試作する。 ークを作成しずっと表示させるようにする。 ・PC の画面でシュミレーションできることを知らせ， 表示される内容を確認作成することを伝える。 ５ 作 成 し た プ ロ グ ラ ム を microbit へ ・PC から microbit 本体へのデータ転送方法を確認し転 転送する。 送する。 ・ダウンロード ・転送時には，裏面にある LED ランプが点灯すること ・任意のフォルダへ保存 や，PC の画面に表示が出ることを確認する。 ・microbit フォルダへ移動 ・ 転 送 が 終 了 し ， リ セ ッ ト ボ タ ン を 押 す と プ ロ グ ラ ム が動き始めることを知らせる。 ・ 転 送 が な か な か 進 ま な い 生 徒 に は 個 別 に 説 明 し ， 転 送できるようにする。 ６ 表 示 す る 内 容 を 変 更 し 簡 単 な ア ニ 評 簡 単 な デ ザ イ ン を 作 成 し ， 本 体 に 転 送 し 表 示 す る メーションを作成する。 ことができる。 （技能 見取り） ７ 表 示 す る 内 容 を フ ロ ー チ ャ ー ト で ・ 現 在 表 示 さ れ て い る 内 容 か ら ， 違 っ た デ ザ イ ン に 変 表現する。 更したり，複数のデザインを表示させるようにする。 ・１枚のデザインの表示時間を調整することを伝える。 ・ 作 成 し た デ ザ イ ン を ， 順 を 追 っ て 表 示 す る 順 次 プ ロ グラムをフローチャートで表現できるようにする。 評 作 成 し た プ ロ グ ラ ム を フ ロ ー チ ャ ー ト で 表 現 で き たか。 （知識理解：ワークシート） ８ プ ロ グ ラ ミ ン グ や フ ロ ー チ ャ ー ト ・ 本 時 に 作 成 し た 内 容 を グ ル ー プ 内 で お 互 い に 報 告 し について振り返り，次時の内容を知 確認する。 る。 ・ 次 時 は 繰 り 返 し プ ロ グ ラ ム や 条 件 分 岐 プ ロ グ ラ ム に ついて学習することを知らせ，microbit で作成した， 動 く ア ニ メ ー シ ョ ン や じ ゃ ん け ん ゲ ー ム を 提 示 し ， 関心が高まるようにする。
目標 繰り返しプログラムを理解する 準備・資料 教科書 ワークシート microbit ノート PC 学習活動および内容 指導・助言の留意点と評価 １ 前時の学習内容を振り返る。 ・ 自 分 で デ ザ イ ン し た マ ー ク を シ ュ ミ レ ー シ ョ ン で 表 示 し確認できたら，microbit 本体にプログラムを転送し本 体に表示したことを確認する。 ２ 本時の学習課題を知る。 繰り返しプログラムを使って動画を動かそう ・ 作 成 し た マ ー ク や デ ザ イ ン を ， 順 を 追 っ て １ 回 表 示 す る 順 次 プ ロ グ ラ ム や ， デ ザ イ ン を 時 間 を 決 め 数 回 繰 り 返 し 表 示 さ せ る 繰 り 返 し プ ロ グ ラ ム を フ ロ ー チ ャ ー ト で表現できるようにすることを伝える。 (1)「怒った顔」と「笑った顔」を ・ 作 成 が 遅 れ て い る 生 徒 に は ， ワ ー ク シ ー ト を 参 考 に ， 順に１回表示させる。 それぞれの顔のデザインを作るように説明する。 (2)「怒った顔」と「笑った顔」を ・PC 上でシュミレーションをし，確認してから本体に転 順に５回表示させる。 送するように注意する。 (3)「怒った顔」と「笑った顔」の ・ そ れ ぞ れ の 表 示 を す る 場 合 に は ， 点 灯 さ せ る 時 間 や 消 間に「普通の顔」を挿入し表示 灯 さ せ る 時 間 を 入 力 し タ イ ミ ン グ を コ ン ト ロ ー ル す る させる。 ことに気付かさせる。 ・ 生 活 の 行 動 で も 繰 り 返 し の 回 数 や 時 間 が 大 切 な こ と を 知らせる。 評 動 き に 沿 っ た 繰 り 返 し プ ロ グ ラ ム を 作 成 す る こ と が できる。 （技能：ワークシート） 評 動きに沿った繰り返しプログラムをフローチャート で表現することができる。（知識理解：ワークシート） ３ 次の時間に学習をする，条件分 ・ ワ ー ク シ ー ト を 参 考 に プ ロ グ ラ ム を 組 み 合 わ せ 作 成 す 岐プログラムを使った「じゃんけ るように伝える。 んゲーム」を入力し転送する。 ・ プ ロ グ ラ ム が 分 か り に く い 生 徒 に は グ ル ー プ 内 で 教 え 合いプログラムを完成させ，転送できるようにする。 ・転送が終わったら実際に試してみることを伝える。 ４ 本時の学習内容を振り返り，次 ・ じ ゃ ん け ん ゲ ー ム の 仕 組 み に は ， 条 件 分 岐 プ ロ グ ラ ム 時の条件分岐プログラムについて が 使 わ れ て る こ と を 知 ら せ ， 次 時 に 内 容 を 学 習 す る こ 説明する。 とを伝えるようにする。
目標 条件分岐プログラムを理解する。 準備・資料 教科書 ワークシート microbit ノート PC 学習活動および内容 指導・助言の留意点と評価 １ 前時の学習内容を振り返る。 ・ 回 数 や 時 間 を 決 め 繰 り 返 し プ ロ グ ラ ム を 作 成 し ， ア ニ メーションを作成したことを確認する。 ２ 本時の学習課題を知る。 条件分岐プログラムの仕組みを理解しよう ３ じゃんけんゲームをグループ内 ・「 グ ー 」「 チ ョ キ 」「 パ ー 」 が 不 規 則 に 選 ば れ る こ と に で行い，プログラムの仕組みをワ 気付かせる（乱数）。 ークシートに記入してみる。 ・ 自 分 が じ ゃ ん け ん を す る 時 に ど の よ う に 選 び だ す か を 思い出し仕組みが考えることを伝える。 ・条件分岐プログラムの型となる， ・ 進 ま な い 生 徒 に は ，「 も し 〇 〇 な ら ✕ ✕ 。 □ □ で な け 「もし〇〇なら✕✕。□□でなけ れ ば △ △ 」 の 条 件 分 岐 プ ロ グ ラ ム の 型 を 知 ら せ ， じ ゃ れば△△」を提示する。 ん け ん を す る 時 の 仕 組 み を あ て は め ， 考 え ら れ る よ う にする。 ・ な か な か イ メ ー ジ の つ か め な い 生 徒 に は ， じ ゃ ん け ん を や っ て み て ， ど の よ う な 考 え で 動 い て い る か を 確 認 できるようにする。 評 条 件 分 岐 プ ロ グ ラ ム の 仕 組 み を 理 解 し じ ゃ ん け ん ゲ ームの仕組みをフローチャートで表現できる。 （知識理解：ワークシート） ４ じゃんけんゲームの仕組みを発 ・ グ ル ー プ 内 で ワ ー ク シ ー ト を 見 合 い ， じ ゃ ん け ん ゲ ー 表する。 ムの仕組みを説明するようにする。 ・代表数名に全体に向け説明してもらう。 ５ 本時の学習内容を振り返り，次 ・ 条 件 分 岐 プ ロ グ ラ ム の 仕 組 み を 振 り 返 り ， 生 活 の 場 面 時の学習内容を知らせる。 や 機 器 の 動 き に も た く さ ん の 条 件 分 岐 が 使 わ れ て い る ことを知らせる。 ・ 次 時 は ， じ ゃ ん け ん ゲ ー ム に 工 夫 を し ， よ り 楽 し い オ リジナルのじゃんけんゲームにすることを知らせる。
目標 オリジナルのゲームに改良することができる 準備・資料 教科書 ワークシート microbit ノート PC 学習活動および内容 指導・助言の留意点と評価 １ 前時の学習内容を振り返る。 ・ じ ゃ ん け ん ゲ ー ム に は 条 件 分 岐 プ ロ グ ラ ム が 使 わ れ て いて，行動一部やたくさんの機器のプログラムに組み 込まれていることをを確認する。 ２ 本時の学習課題を知る。 じゃんけんゲームを改良し楽しいゲームにしよう 作 っ た 「 じ ゃ ん け ん ゲ ー ム 」 に 機 能 を 追 加 し て 楽 し い ゲームになるようなアイディアを考えることを伝える。 ３ どのような機能を追加すれば， ・ 身 近 に あ る ゲ ー ム や 機 器 を 参 考 に ， ど の よ う な 機 器 で 楽しいゲームになるか，アイディ 効 果 を 出 す か を イ メ ー ジ し ， 言 葉 や 図 で ワ ー ク シ ー ト アをワークシートにまとめる。 に表現するように伝える。 ・始めに音楽を追加する。 ・ 考 え た ア イ デ ィ ア を グ ル ー プ 内 で 話 し 合 い ， よ り 具 体 ・勝敗で○×の表示をする。 的になるようにする。 ・勝敗で音楽を流す。 ・ プ ロ グ ラ ム に つ い て は フ ロ ー チ ャ ー ト で 表 現 す る よ う に伝える。 評 楽 し い ゲ ー ム に 改 良 す る ア イ デ ィ ア を 表 現 し よ う と している。（関心意欲：ワークシート） ４ グループの代表を決め，全体に ・各発表を聞き，アイディアを具体的に実行するために， 向け発表する。 ど の よ う な ア ク チ ュ エ ー タ ー が 必 要 か イ メ ー ジ で き る ・光センサーを使う ようにする。 ・LED の光を使う ・ブザーを使って音を出す ５ 自分のアイディアがどのような ・ 自 分 の ア イ デ ィ ア と 発 表 の 内 容 を 照 合 し ， 実 現 す る た 方法で実現できるか，ワークシー めの方法をまとめる。 トに記入する。 ・ グ ル ー プ 内 で 話 し 合 い ， 友 人 の 考 え も 参 考 に し ワ ー ク シートがまとめられるようにする。 評 発 表 か ら 自 分 の ア イ デ ィ ア が 実 現 で き る よ う に 方 法 を具体的に表現している。（関心意欲：ワークシート） ６ 本時の学習内容を振り返り，本 ・ プ ロ グ ラ ム の 仕 組 み に は ， 順 次 ， 繰 り 返 し ， 条 件 分 岐 単元のまとめをする。 の３種類があること。 ・ 今 後 の 技 術 の 授 業 で は ， 今 あ る 機 能 を 活 用 し よ り 良 い 生 活 が 送 れ る よ う な 工 夫 を 考 え る と と も に ， ア イ デ ィ ア を 出 し て ，「 あ っ た ら い い な 」 と 思 う 機 能 を 実 現 す るために製作活動を行っていくことを伝える。
事後アンケート １学年 ７１名 ７月１０日実施 microbit 使用の感想 これまでの教材では，使用ソフトウェアを PC にインストールする必要があった。そのため，各市 町村単位でセキュリティの内容により教材を使用するまでに，教育委員会等に許可を得てインストー ルする必要があり，使用するまでにはとても時間がかかる場合が多い。しかし，web ベースのソフト ウェアはインストールの必要がなく，いつでもどの PC からもできることが導入のポイントとなった。 中学校の授業では，入出力信号の動きがわかるような教材がわかりやすいと考えている。そこで LED などのアクチュエーターを外部から接続することで，データや信号の流れが説明しやすくなった。 サーボモーターの接続も試してみたが，２個のサーボモーターを動かすと新品の電池でもすぐ電圧 が不足し動かなくなることがわかり，電圧を高くし接続する工夫が必要だとわかった。 パソコン タブレット スマートフォン 使っていない 0 10 20 30 40 50 60 パソコン タブレット スマートフォン 使っていない 系列1 4 13 55 9 どのような端末を使いますか 0 10 20 30 40 50 60 70 授業で初めて 過去に体験したことがある 定期的にやっている 授業で初めて 過去に体験したことが ある 定期的にやっている 系列1 62 8 0 プログラミングをする機会はどのぐらいありますか 0 5 10 15 20 25 30 35 すごく面白かった 面白かった 普通 あまり面白くなかった 面白くなかった すごく面白 かった 面白かった 普通 あまり面白く なかった 面白くなかっ た 系列1 26 32 10 3 0 micro:bitのプログラミングは楽しかったですか 0 5 10 15 20 25 30 35 家でやってみたい 家でやらない わからない 家でやってみたい 家でやらない わからない 系列1 33 6 32 自宅でもやってみたいと思いますか
