ブロック線図に基づくロボット制御に関する教員講習会の実践
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(2) ブロ. ブ. に. くロ. 図に基. ト. に関する教. ト. 39. 習会の. に関する教. 習会の. Practice of Teacher Training Workshop on Robot Control utilizing Block Diagram 藤明 Takayuki SUDA and Akihito KITO キーワード. 学習. 教. 習会. ブ. 図. ト. Keyword: Control learning, Teacher training workshop, Block diagram, Robot control. 1. はじめに 本研究の. 的は. ト. を. の. ィード. り. 習会を. は. このような る。. GUI 環境での げた教 ン. システ. ー. の. ィード. を組み. 容を. り. は. であるが. な. の し. その. 用性を. ことで. う. の. 学習は情. の でも使用. として. と. 図に基. することである。. 理・. が行われている。. 教育の重要な分. 値との. れており. ブ. とな. を通して. 学習を. める. てい. を行うもの. で必. の. 容になる. といえる。 ィード れるが として. に関する学習活動が学. そのために教. ているが. として見. 得しな. Web 時. ), ). の学習を. てはならないのでは となる. ても相. において し. な. 会の一つ. ィード 行的に. 習会を. し. 使用することの. れていることが. 々. するために. グ. ングに. C 言語. グ. ースは. そのことに な. C 言語. ないと考えら グ. ングを習. 通しているのではない教. にと. の. 習の際に. ングの能. になると考えられる。C 言語の学習を支. が必要となる場 する方. については先. つか挙げられている。. 視. 的に. ・CAI 6) ・ が. 1). める. う。 の. 行研究でい え. は C 言語で開. ィード. ィード にと. 者らは先行研究. 習に際しても C 言語が用いられる. の. ては大きな. についての理解を. れている。 システ. ィード. れる。しかし. に行われることが. の学習活動で用いられる C 言語に関して. ィード. が. 方. 習会で使用するためのテキストを開. における て. や指. 習会をあげることができる。. をテーマとした教 し. が教. 教育において活. グ ーサ. の動 ング. 立大学教育人. のシステ. 学 学. 教育. ーションを用いる方. を用いる方. C 言語の学習が. られることも 立平. ). を確認できるア. が提. となることは. 2),3). や. れている。しかし こりうる. う。.
(3) 40. . 習に関しては とこ. 明. GUI（Graphical User Interface）の環境で. そこで本研究では グを必要としない. ・. ィード 8). ・. の. 習を行うことを. の研究があるが. ィード. C 言語. グ. ン. した。GUI 環境での. 学. を. たものはこれまでの. 見受けられない。. 本研究では. GUI 環境の. に基. ト. ィード. の教. 習会を. し. の. ト. 事. ・事. アを使用して. ブ. を通してその. 図 用性を. することにした。 . .1. アに MathWorks 社の MATLAB/Simulink Version 2012a. ト. LEGO 社の Mindstorms NXT を MATLAB/Simulink は システ. の. ングを行うことな 理・. アに. 用した。. GUI 環境でブ. 図を. 成し（図 1. ）. ィード. レーションを行うことができる。Version 2012a では. シ. Mindstorms NXT に対. ード. した C 言語. ード自動. した. システ. することが可能とな. ている。. を. 成. 能を. ード. しており C 言語. ア側に. し. グ. ード. アを. の. の必. アを. する. 1 LEGO 社の Mindstorms NXT はレ 要がな. 組み立て. のみで容. ことができる。図 3 に で. ード. で. 時. アの が. 学習により. ブ. に. グ た場. なることにより. ースとしており. 図 2 のような ー. が. を を. の. トの. している 理も容. 習会に. 子を示す。. である。 する教. ード. が. ード. グ アの. ィード. の. 具. が容 自体の. できると考えられる。. . . 先行研究 る. 1). 分について. うことな トの. において. 成は「. した教. 習会テキストを. C 言語. MATLAB/Simulink Version 2012a を用い ード. アを 」「. 理・. ィード. するように. グ C 言語. ングに グ. れてい ングを行. して使用することにした。テキス. について」「MATLAB/Simulink について」.
(4) ブロ. に. くロ. ト. に関する教. 「MATLAB/Simulink による Mindstorms NXT の とな. 41. 習会の. ト. 」「. 」の. た。. 教. 習会の. を表 1 に示す。. に対する理解を. めるためにシー. では. 図や外. ブ P. PI. 用いた P. PI. では. ンス. の定. の基本的な. を学習する。. ィード. PID. の特. を. 能. 基本. MATLAB/Simulink の. では. 1. PID. 文についても. トを. する（図 2. トの. り. ブ. のシ. PI. レーション. PID. 教. と. 習会の時. いる。 け. は 8 時. 8 時 30 分に 事. の. とした。 し. を行い. の基. システ. ンスよ. 中. 方. である. ン 3. では. を学習する。. の. ー. することを. て学習する。なお. を. 受. 者が. けられるようにした。. を 2. に. それによる. 成の状態で用意し 時. 10 分の. 事 時に解. 2. MATLAB/Simulink を. ーニングについても. とに. う。. として自動. トは. システ. り. を行う。. ト. の. Mindstorms NXT による自動. システ. 図を用いて理解する。. では. 習を行う。挙動の確認と トの. な. を学習する。また. う。. ）。P. 容についても の. MATLAB/Simulink による Mindstorms NXT の や. を学習する。. 60 分の. 習会を開. みを. けて. 習会の. に. 定している。. . . 本教. 習会の. 用性について. することにした。. 受. する教. 成した事. を対. の. に事. 容を表 2 に. と事. とを. 事. し. の. 容を. 表 3 に示す。 事. では. した と 形. 学習に関する 習会に. ィード. した のそれ. は 「はい」 「いいえ」の 2. の. を. する。. ・大学時 れについて とした。. で教えた. に学. うことにし. の 8. 習を を. を. シー 定した。. ンス.
(5) 42. . ・. 明. 1 時. 容. 30 分. 1. ・. の定. ・シー ・ 0分. 2. ィード. について. ンス. ィード. ・ブ. 図 の自動. いて. かし. を. にブ. 図につ. 明. ・外 外. の. 明と対. ・ON/OFF 動. とその. 点の確認. ・PID P・PI・PID. のブ. 図とその挙動の. 明. 10 分 3 MATLAB/Simulink について. 90 分. ・MATLAB/Simulink の 能の. 基本. ・P・PI・PID 60 分. 明. のシ. レーション. み MATLAB/Simulink による. 90 分. Mindstorms NXT の. ト. の基. ・Mindstorms NXT の. ンの状態を. ・Mindstorms NXT の. ンサの値を表示. ・. ー. 面に表示. の. ・. 文（IF 文）. 10 分 120 分. 自動. ・. トの. の. ・. 明 トの. ・P・PI・PID ・. 事. では. の理解が の教 たかを. を. ること. うことにし を に. を. 定し. いたのか. ィード. ト 2. を. と挙動の確認. の学習に関する教 習に対する. 学習活動を一通り体. 3. の. ーニング. する。まず 「. ィード. のか 形. 習会において. められたのかを. ンス が. 本教. システ. すること. 定した。. いで 「. ブ. 図. 習で. 価」として. 学習指 に. 定した。事. の. は. 10. は 「とてもそう思う」「ややそう思う」「あまりそう思わない」「ま. ない」の. ことができ. いたこと」として. アの MATLAB/Simulink の使い方. 方. ィード. を学. PID. ン. や指. シー. が理解できた ーニングの方 とな た. た。 そう思わ. とした。. また. て自由. 事. の. 述形. の. を. の背景を考察する. け. 受. の感. を. 述してもらうことにし. とすることにした。.
(6) ブロ. に. くロ. ト. に関する教. 43. 習会の. . . 2012 気. 8. の教. M. に 9. の. が受. した。教. 教. 習会. で教. の. が2 ない方から A. の. 日に. 習会を. で受. できなか. した。. から 3 I と. た教. と. の. い. アル については. や. の教. であ. トを. した。なお. 日. 同. の. た。. 習会を行. ている。 教. 習会の開 は. 者の. と が. に. 事. 事. をそれ. れ. した。. した。. . 事. の. ィード こともない受. 者 A と B のように. を表 2 に示す。表 2 から. 受. に関して. したことも. や. 習を. シー. ・大学時. と. や. 習会で学. E. F. G. H. I. 10. 19. 20. 33. 3. 者がいることがわかる。. 受. シー. ンス. を. シー. ンス. の. 習を. シー. ンス. の. 習会に. ・大学時. ンス. で教えたことがありますか. にシー. したことがありますか したことがありますか. ンス. を学. ことがありま. C. D. 者. A. B. 2. 3. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 1. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 0. 1. 1. 1. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1. 1. 0. 0. すか ィード. を. で教えたことがありますか. ィード. の. 習を. ィード. の. 習会に. したことがありますか したことがあります. か ・大学時. に. ィード. を学. ことがあ. りますか ）1 受. はい. 0. 者のアル. いいえ ト下の. は. 教. を示す.
(7) 44. . また. 者DやE. 受. ・大学時. や. 習会で学. 者がみられる。一方 ・大学時 わかる。た. G のように. し. 明. ンス. や. ことはあるものの. ことがあ 者Fは. 受. シー. 者 F のように. 受. に学. ・. シー. て. シー. で ンス. ィード や. 習を. ンス り. や. に関して. と. したことはない受. ィード. に関し. たことのある受 ィード. 者もいることが. の. 習を. したこ. とはないようである。 者Iは. 受 で学. シー. ンス. や. ことはないものの. 教. が3. ての. 識を. 以. に. と. ィード で. に関して. り. その中で. たり. 習を. 学により. ・大学時. したりする. 学習に関する教. や. 習会. がある。I は や指. 方. につい. について考察を行う。事. の. けたのではないかと思われる。. のような受. 者を対. に. 以下. 事. の. を表 3 に示す。. 受. 習に対する. の教. ィード. の学習活動を一通り体. ィード. の学習指. シー. に. 2. 3. を. ることができた. を学. 3. 3. ことができた. 3. 3. 2. 3. 3. がどういうものかを理解できた. 3. F. G. H. I. 10. 19. 20. 33. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3 3. 3. がどういうものかを理解できた がどういうものかを理解できた ト. E. 3. 図がどういうものかを理解できた. PID. D. 3. できた. がどういうものかを理解できた. ィード. ン. C. いたこと. ンス. ブ. B. 価. ィード. 習で. A. 者. ア 「 MATLAB/Simulink」 の 使 い 方 が. に. い. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 3. た ーニング方 ）. が. に. とてもそう思う 受. 者のアル. いた 3. 2. ややそう思う ト下の. は. 2 教. 3. あまりそう思わない を示す. 3 1. 3 ま. た. そう思わない.
(8) ブロ. 表 3 によれ. 「. に. くロ. 習に対する. もそう思う」もし. 「 図. に. 学習指. で. いたこと」に関しては. シー. PID. どの受. 受. した. 者が 「 と. が. 本教. どの受. あ. た。. る. 能面についての理解を. と. 者 Aの 1. 受 グ方. が. に. おけるパ. 者が. 事. の受. とで. グ. 者の自由 の. C 言語は 述から. 本教. 言語. グ. れる。 ブ に. 9. 察. ンス. に. ィード. に関する ト. アの. いたのかについての 2. これらの. 者に対しては に学習. 述. を表. に示す。受. も. 学習に. ィード. で に関す. の. ーニン. であ. ・大学時. システ. や. 要や. た。受 習会で学. ーニングに. る必要があるのかもしれない。 者 B の「MATLAB/Simulink を用いるこ. りやすいと感. ングができて スで. た」 受. 者 I の「. た」 受. い」とい. た. 者 D の「. 述が. グ. の学習では. れる。これらの. GUI（Graphical User Interface）の環境で. すなわち. ングを必要としない. に. は「3 ややそう思う」との. したことも. をより. 習会の特. た。. れる。. 習を. てブ. と. であ. をどういうものかを理解できた」 「. や. グ. 中8. ィード. の. 習であることが. 受. C. 者に支. れていることがわかる。 また. 者 A の「. 受. の. 立てるように自分の中で も や. と 習を. における. 者を. 分 大してい. ように. 対. 情. をしながら 情. 容は. ・. 対. より. 習会の学習活動の の. してい 会を組み. なると考えられる。. 者 B の「. 10). や. 容を. し対. にも関わ. た」とあるが. れながら受. 9). 者. 受 で学. 明があれ であ. ーニングに. た。. り組めた. 必要があると考えられる。. でも. り. われており. これらを. 者 G の. し. 行いたか. してい. 学習に関する受 え. 定値の. 学習に関して. に. ている。. 必要がある。. 容を. こともない受. 化したり. における情. ためには. ーニングの. 習会で学. 容を. 通. の. れる。A と B は. 述が. ・大学時. 者に対しては. ィード. 学を教えたことがないので. 化したい」 受. したことも. りできるように. て受. 習・. に行えたと思う」との. このような受. し. ィード. について「2 あまりそう思わない」との. 手な. にと. が. とて. 者が肯定的な. 習会が. たことが示. これらの. 習会により. められたと. このような受. ング言語を使わずに. 持. 本教. 学習に関して メー. 受. ィード. とてもそう思う」もし. のみ 「シー. こともないが. 者が 「. は「3 ややそう思う」との. ーニングの方. いた」の 2. 者Aは. 受. められたと考えられる。また. 者が 「. どの受. 本教. ンス. 習会により. MATLAB/Simulink の使い方 に. て. を理解できたのかについての. 識面についての理解を 同. に た。これは. 用であ. とてもそう思う」もし. どの教. と. であ にと. を学. ン. と. した教. 45. 習会の. ての. は「3 ややそう思う」との. や学習活動. 習で. に関する教. 価」に関して. 価をしたことを意味している。受 の教. ト. 者の. する教 の. 述に「他. の先. 中学 を. によらない 方と一. 習会の学習形態をグルー える仕組みを. め. ることも一つの手. に とと に.
(9) 46. . 受. ・. 者. 自由 の. A. 明. 習・. 述の. 学を教えたことがないので. の. 容 容を. 立てるように自分の中で. 化 した. い。 ーニングの. B. で. グ. の. グ. D. 明があれ. 手な. も. C 言語を. た。. と. に 行 え た と 思 う 。MATLAB/Simulink を 用 い る こ と. りやすいと感. グ. ングができて. ーニングで理. が. ィード. 学習の大学と の. を. 容に. めるのに. 的な. しか. ていた。. の. ト を使. え C 言語の学習にもつながると思われた。 いを感. 容を研究し. レーション. トなので. ー スを. た。. はできないと思. が. に思われる。 らに. 関では. た。 際にできた C 言語の. 会が. があり. MATLAB/Simulink を 用 い る こ と で シ た 。大 学 や 研 究. 的な. の学習を行う. の. た。. 的な動きを見つけるのが. 分 に 理 解 し て い な い と LEGO の 本. うことで. F. も. 学習に. ング言語を使わずに. 見てみたか. E. 定値の. を. ている。. い. が. のような. 開できれ. 容 はそ. と思います。. で見ることができてわかりやすか. 学を考える. にこのような. ト が あ る こ とを. える必要があると思う。. G. があれ か. た。 的 対. I. な. .. 習に. り. れ て い き た い 。他. 中も が. しいと思. ・. トが. のため時. を. ることが. 方と一. に. し い 。も. 情 と. をしながら 々な. し. 行 いた. 習 が 受 け ら れ る よ う な時. た。 なれ. その. し な い と 行 け な い 。 Simulink は. 度. の学習では C 言語は. た。. の先. にと. てブ. スで. めて. たので. に. い。. に 本研究は GUI（Graphical User Interface）の環境での. て. ブ. 図に基. するものであ の. を行. ①事. た. は. から. 受. 習活動. 学習指. どの教. が. たことが ②事. た。教. ③また. にと. を学. で. げた教 の立. て. 本教. 用であ. 習会を. し. 習会の 習会が. たことが示. に関する. 述から. 本教 ィード. その. 用性を. 事. ・事. 識面. ィード れた。また. 受. の教. や学. した. と. 能面についての理解を. められ. 習会の特. すなわち の. GUI の環境で. 習であることが. 受. C 言語. グ. 者に支持. れている. た。 学習に関する事. 察. 習. した教. ーニングにおけるパ あると. 定. り. とし. れた。. ングを必要としない ことがわか. を. の. のようにまとめられる。. ィード 察. の自由. の. ト. ィード. れた。. メー. のない受. 教. に対しては. についてより. に学習を. システ. の. 行してい. 要や 必要が.
(10) ブロ. は. に. くロ. 学習に関する事. し対 け. ト. のない受. してい. とともに. 通. 受. 者を. ながら. 対. 1). に関する教. 大. 情. 藤明. 教 教. ブ. 習会テキストの開. に対して や中学. 習会の. 47. 習会の. を. 習会の学習活動の ・. み重. ト. 学. 要. 教. に. ることを考えている。. 図に基. 立大学教育人. 分. 容を. に関する教 学 ） No.15. （教育. pp.35-45（2013） 2). 本 の. 人 用. れ図と. ース. 教育システ. 情. グ 学会. を対. た. Vol.20. 文. He Aiguo. 3) 向け C 言語教育. ール. 子情. グ. No.4. システ. pp.380-384（2003）. ト. 通信学会. ング学習支. ア可視化手 . ET. 研究. を用いた. 心者. 学 109(268). 教育. pp.41-46（2009） 4). Web. 本はる グ. ングの. 5). 教育システ. 情. の 6). 下. 子. 教育システ. 情. 情. 学会. 場. 教. Vo.19. 学会. Vol.23. No.4. . ET. 研究. 8). グ の. 日本. 9). 文. 学. 10). 文. 学. による. 学 中学. 学習指 学習指. 要. ーサ. Vol.54 解 解. pp.76-81（2006）. ングシステ. 成教育の. No.2. 情. グ. pp.59-67（2012） 開. ・. について. 子情. pp.1-8（1993）. 学習のための CUI. ・. 要. ング. pp.287-291（2002）. 学 93(405). 教育. 教育学会. Vol.2. グ. における CAI 教. 成. 向け C 言語. 7) 通信学会. による C. 教育. 教育システ. た C. Vol.20 No.4 pp.392-397（2003）. 学会. 本はる. を使. （2010） 教育図. （2008）. ング環境.
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