JP2017219718A - プログラミング学習装置及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】プログラミングの学習を好適に支援するプログラミング学習装置及びプログラムを提供する。【解決手段】プログラミング学習装置1は、見本を表示させた後、プログラミング画面を表示し、見本を実行するのに必要なプログラムの作成を、タグの選択及び配置等に関する入力を受け付けることで行う。そして、プログラミング学習装置1は、プログラミング画面で受け付けた作成プログラムと正解用プログラムとを比較することで、作成プログラムの正誤判定を行い、正誤判定の結果をレビュー画面に表示する。【選択図】図2

Description

本発明は、プログラミングの学習を支援する技術に関する。
従来から、学習者による入力を受け付ける端末を用いた学習システムが知られている。例えば、特許文献1には、e−ラーニングシステムにおいて、問題欄と解答欄とを設けたコンテンツ出力画面を出力するコンテンツ出力機能と、解答と正答とを比較し解答の正誤を判定する正誤判定機能とを備える学習管理装置が開示されている。
特開2015−043097号公報
プログラミング学習を開始する年齢の低年齢化に伴い、学校などにおいても生徒にプログラミングを学習させる機会が増加することが見込まれる。一方、プログラミングの効率的な習得には、学習者が実際にプログラミングを行う演習の機会が必要となるが、比較的低年齢の者やプログラミングの初心者などでは、プログラミングの演習を1人で実行するのが困難な場合が多い。そこで、本発明は、プログラミングの学習を好適に支援するプログラミング学習装置及びプログラムを提供することを主な課題とする。
本発明の1つの観点では、プログラミング学習装置は、正解用プログラムを記憶する記憶手段と、前記正解用プログラムに基づく見本を表示手段に表示させる表示制御手段と、入力手段によるプログラムの入力を受け付ける受付手段と、前記受付手段が受け付けたプログラムの正誤判定を行う正誤判定手段と、を有する。
上記プログラミング学習装置は、記憶手段と、表示制御手段と、受付手段と、正誤判定手段とを有する。記憶手段は、正解用プログラムを記憶する。表示制御手段は、正解用プログラムに基づく見本を表示手段に表示させる。受付手段は、入力手段によるプログラムの入力を受け付ける。正誤判定手段は、受付手段が受け付けたプログラムの正誤判定を行う。この態様によれば、プログラミング学習装置は、見本を学習者に提示した後、当該見本を作成するためのプログラムの入力を受け付けてその正誤判定を行うことで、プログラミングの演習を学習者に好適に実行させることができる。
上記プログラミング学習装置の一態様では、前記表示制御手段は、前記正誤判定の結果に基づき、前記受付手段が受け付けたプログラムの誤り箇所を明示する表示を前記表示手段に表示させる。この態様により、プログラミング学習装置は、作成したプログラムの誤った箇所を好適に学習者に認識させて学習させることができる。
上記プログラミング学習装置の他の一態様では、前記受付手段は、複数のタグから任意のタグを選択して並べる入力を受け付け、前記正誤判定手段は、前記入力に基づき並べられたタグに対する前記正誤判定を行う。この態様により、プログラミング言語によるコード作成ができないプログラミングの初心者や低年齢者等であっても、タグを組み合わせてプログラムを作成することができるため、プログラミング学習装置は、プログラミングの演習を好適に実行させ、プログラミングの習得を促進させることができる。
上記プログラミング学習装置の他の一態様では、前記複数のタグは、前記見本に登場する対象物の各動作又は状態を規定するタグを含み、前記受付手段は、前記対象物ごとに、前記タグを選択して並べる入力を受け付ける。この態様により、プログラミング学習装置は、見本に登場する人、動物、物などの対象物の動作や状態を規定するプログラムの入力を受け付けて、学習者に好適に見本を表示させるためのプログラムを作成させることができる。
上記プログラミング学習装置の他の一態様では、前記表示制御手段は、前記受付手段が受け付けたプログラムの実行結果を前記表示手段に表示させる。この態様により、プログラミング学習装置は、作成したプログラムの完成度等を学習者に好適に把握させることができる。
本発明に好適なさらに別の実施形態では、プログラムは、正解用プログラムを記憶する記憶手段を参照するコンピュータが実行するプログラムであって、前記正解用プログラムに基づく見本を表示手段に表示させる表示制御手段と、入力手段によるプログラムの入力を受け付ける受付手段と、前記受付手段が受け付けたプログラムの正誤判定を行う正誤判定手段として前記コンピュータを機能させる。このプログラムをコンピュータにインストールして実行させることで、本発明に係るプログラミング学習装置を構成させることができる。
本発明に係るプログラミング学習装置によれば、端末を用いたプログラミングの演習を学習者に好適に実行させ、プログラミングの習得を好適に促進させることができる。
プログラミング学習装置のブロック構成を示す。 本実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。 見本から抽出した画像を時系列に並べた図である。 プログラミング画面の表示例である。 プログラム実行画面の表示例である。 レビュー画面の表示例である。 変形例に係るプログラミング学習システムの構成を示す。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するのに好適な実施形態について説明する。
[プログラミング学習装置の構成]
図1は、本実施形態に係るプログラミング学習装置1のブロック図である。本実施形態に係るプログラミング学習装置1は、例えばプログラミングの学習者である生徒が授業用又は自習用に使用するパーソナルコンピュータであり、タブレット型、デスクトップ型、ラップトップ型等の種々の形態であってもよい。そして、プログラミング学習装置1は、機能的には、ディスプレイなどの表示部11と、タッチパネル、マウス、キーボードなどの入力部12と、記憶部13と、制御部15とを備える。これらの各要素は、バスライン10を介して相互に接続されている。
記憶部13は、ハードディスク又はフラッシュメモリといったメモリによって構成され、制御部15が実行するプログラム及び当該プログラムの処理に必要な情報を記憶する。本実施形態では、記憶部13は、後述するプログラミングの学習に関する一連の処理を行うアプリケーションを記憶する。上述のアプリケーションには、後述するタグにより構成されたプログラムを元にして動画等を生成及び表示するためのプログラムも含まれる。また、記憶部13は、生徒に演習として作成させるプログラム(「正解用プログラム」とも呼ぶ。)を記憶する。
制御部15は、図示しないCPU、ROM及びRAMなどを備え、プログラミング学習装置1内の各構成要素に対して種々の制御を行う。本実施形態では、まず、制御部15は、予め記憶部13に記憶された正解用プログラムに基づく見本用の動画像等(「見本」とも呼ぶ。)を表示部11に表示させる。次に、制御部15は、正解用プログラムを作成するための入力画面(「プログラミング画面」とも呼ぶ。)を表示部11に表示させ、プログラムの入力を入力部12により受け付ける。さらに、制御部15は、プログラミング画面において作成されたプログラムの正誤判定などを行う。制御部15は、本発明における「表示制御手段」、「受付手段」、「正誤判定手段」、及びプログラムを実行するコンピュータの一例である。
[処理フロー]
図2は、プログラミングの演習時に制御部15が実行する処理手順を示すフローチャートである。例えば、制御部15は、図2のフローチャートの処理を、演習を開始する旨の入力部12によるユーザ入力を検知した場合に実行する。
まず、制御部15は、記憶部13に予め記憶した正解用プログラムを実行することで、正解用プログラムに基づく見本を表示部11に表示させる(ステップS101)。学習を行う生徒(学習者)は、ステップS101で表示された見本(本実施形態では動画)を視認することで、作成するプログラムに組み込むべき要素を把握する。
次に、制御部15は、プログラミング画面を表示部11に表示させる(ステップS102)。後述するように、プログラミング画面で行うプログラミングは、プログラミング言語を用いたソースコードの入力ではなく、各動作や状態を規定するタグ(オブジェクト)を並べることで行う。ここで、タグは、見本に登場する対象物の各動作や状態を規定するものであって、後述するように、プログラミング画面上でユーザ入力に基づき選択可能に表示されている。学習者である生徒は、入力部12への入力に基づき、このようなタグを対象物ごとに並べたリストを、プログラミング画面上でプログラムとして作成する。
次に、制御部15は、プログラミング画面での明示的な入力等に基づき、プログラミング画面でのプログラミングが終了したか否か判定する(ステップS103)。そして、制御部15は、プログラミング画面でのプログラミングが終了したと判断した場合(ステップS103;Yes)、プログラミング画面において入力されたプログラム(単に「作成プログラム」とも呼ぶ。)を実行することで、当該作成プログラムの実行結果(本実施形態では動画)を表示する画面(「プログラム実行画面」とも呼ぶ。)を表示部11に表示させる(ステップS104)。一方、制御部15は、プログラミング画面でのプログラミングが終了していないと判断した場合(ステップS103;No)、引き続きプログラミングの終了の有無を判定する。
次に、制御部15は、プログラミング画面において入力された作成プログラムに基づく動画をプログラム実行画面で表示させた後、作成プログラムの正誤判定処理を行う(ステップS105)。この場合、制御部15は、作成プログラムと、正解用プログラムとを比較し、作成プログラムの誤った箇所を特定する。
そして、制御部15は、ステップS105の正誤判定処理の結果に基づく画面(「レビュー画面」とも呼ぶ。)を表示部11に表示させる(ステップS106)。例えば、制御部15は、ステップS105の正誤判定処理で作成プログラムの誤り箇所を検出した場合には、当該誤り箇所を明示したレビュー画面を表示部11に表示させる。これにより、制御部15は、プログラミング画面で作成したプログラムの誤った箇所を生徒に好適に認識させることができる。一方、制御部15は、ステップS105の正誤判定処理で作成プログラムの誤り箇所を検出しなかった場合には、今回作成したプログラムの解説等を表したレビュー画面を表示部11に表示させる。
ステップS106の実行後、制御部15は、ユーザ入力に基づき、適宜プログラミング画面へ表示部11の表示を戻し、作成したプログラムを修正する入力を受け付ける。
なお、図2のフローチャートの処理手順は一例であり、本発明が適用可能な処理手順はこれに限定されない。例えば、制御部15は、ステップS104を実行することなく、ステップS105の正誤判定処理及びレビュー画面の表示を行ってもよい。他の例では、制御部15は、ステップS105の正誤判定処理の後に、作成プログラムの実行結果(本実施形態では動画)の表示(ステップS104に相当)を行ってもよい。この場合、制御部15は、作成プログラムに基づく動画の表示中に、当該動画に重ねて見本と異なる部分を明示する表示を付加してもよい。
[表示例]
次に、図3〜図6の各表示例を用いて図2のフローチャートの各ステップの処理の詳細について説明する。
(1)見本
図3(A)〜(D)は、図2のステップS101で表示させる見本から抽出した画像を時系列に並べた図である。図3(A)〜(D)により断片的に示される見本では、子供16及び警官17は、プログラムにより指定された動作等を行う対象物(主体)であり、道路18を含む背景上においてプログラムに基づき所定の動作等を行う。ここでは、子供16が道路18を渡った場合に警官17が注意するという一連の動作を規定する正解用プログラムにより見本が表示されている。
具体的には、図3(A)の時点では、子供16は、道路18を渡るために道路18に向かって歩いている。その後、子供16は、道路18に到達後、右を振り向き、その後に左を振り向き、そして図3(B)の時点で「交通安全」と発話して道路18に進入する。そして、子供16は、通常歩行の2倍速により道路18上を移動し、図3(C)の時点で「わーい」と発話する。その後、子供16が道路18を渡り切った図3(D)の時点では、警官17が「横断歩道をわたらないとだめだぞ」と発話する。
プログラミング学習装置1は、図3(A)〜(D)に示すような見本を再生するためのプログラムを正解用プログラムとして記憶部13に記憶しておき、図2のステップS101において実行する。これにより、プログラミング学習装置1は、図3(A)〜(D)に示すような見本を表示部11に表示させる。
(2)プログラミング画面
図4は、ステップS102で表示部11に表示されるプログラミング画面の表示例である。図4の例では、制御部15は、プログラミング画面上に、スタート画像表示欄21と、キャラクタ選択欄22と、タグカテゴリ選択欄23と、タグ選択フィールド24と、プログラム作成フィールド25と、「GO」と表示された実行ボタン26とを表示させている。
スタート画像表示欄21には、プログラミングにより作成する動画の開始時の画像が表示されている。キャラクタ選択欄22には、図3(A)〜(D)に示した見本に登場する対象物である子供16、警官17にそれぞれ対応するアイコン30A、30Bが並べられている。制御部15は、アイコン30A、30Bのいずれかがユーザ入力に基づき選択された場合、選択されたアイコンの対象物の動作等を規定するタグを、後述するプログラム作成フィールド25に表示させる。図4の例では、制御部15は、アイコン30Aが入力部12によるクリック操作やタップ操作等により選択されたことを検知し、アイコン30Aを強調表示すると共に、アイコン30Aに対応する子供16の動作等を規定するタグ32(32A、32C、32B、32G、…)を、プログラム作成フィールド25に表示させている。
タグカテゴリ選択欄23には、後述するタグ選択フィールド24に表示させるタグ32の各カテゴリに対応した複数の選択ボタン31が表示されている。図4の例では、制御部15は、タグカテゴリ選択欄23内に、動きに関連するタグをタグ選択フィールド24に表示させるための選択ボタン31Aと、見た目に関連するタグをタグ選択フィールド24に表示させるための選択ボタン31Bと、音(発話)に関連するタグをタグ選択フィールド24に表示させるための選択ボタン31Cとを少なくとも表示させている。
タグ選択フィールド24には、タグカテゴリ選択欄23で選択された選択ボタン31に対応するカテゴリに属するタグの一覧が表示される。図4の例では、動きに関する選択ボタン31Aが選択されていることから、制御部15は、タグ選択フィールド24に、動きを規定するタグ32(32A〜32G、…)の一覧をタグ選択フィールド24に表示させている。ここで、タグ32には、具体的な数値や方向等を規定するための入力欄33又はプルダウンメニュー34が必要に応じて設けられている。入力欄33は、ソフトウェアキーボードやハードウェアキーボードなどにより数字等を入力可能な入力欄であり、プルダウンメニュー34は、押下された場合に表示される複数の選択肢から任意の1つの選択肢を選択する欄である。例えば、タグ32Aの入力欄33には、対象物を動かす歩数が入力され、タグ32B、32Cの各入力欄33には、対象物を回す角度が入力される。また、タグ32Dのプルダウンメニュー34では、対象物を向ける方向を定める複数の選択肢から1つの方向が選択可能となっている。
プログラム作成フィールド25には、キャラクタ選択欄22で選択された対象物(図4の例では子供)に対する動作等を規定するタグ32が、ユーザ操作に基づき実行順に並べられる。制御部15は、例えば、タグ選択フィールド24に表示された任意のタグ32に対するプログラム作成フィールド25へのドラッグ操作を認識した場合に、ドラッグ操作の対象となるタグ32を複製してプログラム作成フィールド25内に配置する。その後、制御部15は、ドラッグ操作により複製したタグ32に入力欄33又はプルダウンメニュー34が設けられている場合には、当該入力欄33又はプルダウンメニュー34への入力を受け付ける。また、制御部15は、プログラム作成フィールド25内のタグ32の並び順をドラッグ操作に応じて変更したり、プログラム作成フィールド25内のタグ32を指定した特定の操作を検知した場合に、当該タグ32をプログラム作成フィールド25から削除したりする。
図4の例では、プログラム作成フィールド25には、動きのカテゴリに属するタグ32A、32C、32B、32Gが順に並べられ、かつ、これらに設けられた入力欄33に必要な数値が入力されている。また、制御部15は、キャラクタ選択欄22で警官に対応するアイコン30Bが選択された場合には、警官の動作等を規定するタグ32を表示するように、プログラム作成フィールド25の表示を切り替える。この場合、生徒は、アイコン30Aが選択された場合と同様に、タグ32のタグ選択フィールド24からプログラム作成フィールド25へのドラッグ操作等に基づき、当該プログラム作成フィールド25に対して、警官の動作等を規定するタグ32を実行順に並べる作業を行う。
実行ボタン26は、プログラミング画面でのプログラミングが終了したときに選択される。制御部15は、実行ボタン26が選択されたことを検知した場合、図2のステップS103においてプログラミングが終了したと判定し、ステップS104のプログラム実行画面の表示処理を開始する。
(3)プログラム実行画面
図5は、図2のステップS104で表示されるプログラム実行画面の表示例である。図5の例では、制御部15は、プログラム実行画面上に、動画表示欄40と、「最初から再生」と表示された再生ボタン41と、「作成画面に戻る」と表示された戻るボタン42と、「レビュー画面へ」と表示されたレビュー画面遷移ボタン43とをそれぞれ表示させている。
図5に示すプログラム実行画面では、制御部15は、プログラミング画面のプログラム作成フィールド25において指定された作成プログラムを実行し、動画表示欄40上に当該プログラムに基づく動画を表示させる。この場合、例えば、制御部15は、プログラミング画面のスタート画像表示欄21に表示させた画像を初期画像として、対象物である子供及び警官の各々を、対応するプログラム作成フィールド25に並べられたタグ32に基づき動作させる。
また、制御部15は、再生ボタン41が選択されたことを検知した場合には、プログラム作成フィールド25において指定されたプログラムを再実行し、動画表示欄40上に当該プログラムに基づく動画を最初から表示させる。また、制御部15は、戻るボタン42が選択されたことを検知した場合には、前述した図4に示すプログラミング画面へ表示部11の表示を戻し、作成プログラムの修正を受け付ける。また、制御部15は、レビュー画面遷移ボタン43が選択されたことを検知した場合には、後述するレビュー画面へ表示部11の表示を遷移させる。
(4)レビュー画面
図6は、レビュー画面の表示例である。制御部15は、図5のプログラム実行画面のレビュー画面遷移ボタン43が選択されたことを検知した場合に、図6に示すレビュー画面を表示する。制御部15は、レビュー画面上において、スタート画像表示欄21と、キャラクタ選択欄22と、タグ表示欄25Aと、コメント欄27と、「終了」と表示された終了ボタン44と、「プログラミング画面へ戻る」と表示された戻るボタン45とを表示させている。
まず、制御部15は、図6に示すレビュー画面を表示する前に、プログラミング画面のプログラム作成フィールド25に並べられたタグ32(即ち作成プログラム)と、見本を動作させるのに必要なタグ(即ち正解用プログラム)とをキャラクタ選択欄22で選択可能な対象物である子供及び警官ごとに比較することで、プログラム作成フィールド25に並べられたタグ32の誤り部分を検出する。そして、制御部15は、プログラム作成フィールド25に並べられたタグ32を、検出した誤り部分を明示した態様により、レビュー画面のタグ表示欄25A上に表示する。この場合、制御部15は、キャラクタ選択欄22でアイコン30Aが選択されている場合には、アイコン30Aに対応する子供の動作等を規定したタグ32をタグ表示欄25Aに表示させ、アイコン30Bが選択されている場合には、アイコン30Bに対応する警官の動作等を規定したタグ32をタグ表示欄25Aに表示させる。
具体的には、図6の例では、制御部15は、タグ表示欄25A上に、プログラミング画面のプログラム作成フィールド25で並べられたタグ32を並べて表示すると共に、誤り部分に相当するタグ32を目立つ色で塗りつぶす等により強調表示している。ここでは、左に15度回す動作を示すタグ32Cは、実際には右に15度回す動作を示すタグが配置されるべき部分であり、右に15度回す動作を示すタグ32Bは、実際には左に15度回す動作を示すタグが配置されるべき部分であることから、制御部15は、タグ32C、32Bが誤り部分であることを明示するために、目立つ色を付すなどにより強調表示している。また、制御部15は、タグ32Bとタグ32Gとの間に、「交通安全」と言う旨の動作を規定するタグ32の配置が抜けていることから、タグ32Bとタグ32Gとの間に、タグ32を挿入すべき旨を明示した破線マーク50を表示させている。これにより、制御部15は、必要な動作等の一部に相当するタグ32が抜けている場合に、当該タグ32抜けている箇所を好適に明示する。
また、制御部15は、コメント欄27に、検出した誤り箇所を説明する文章を表示させている。図6の例では、制御部15は、修正すべき3か所の誤り箇所がある旨及び各誤り箇所の詳細について記載している。このように、制御部15は、レビュー画面において、タグ表示欄25Aとコメント欄27との両方で作成プログラムの誤り箇所を明示する。従って、ユーザは、タグ表示欄25A及びコメント欄27を参照することで、誤り箇所を的確に認識することができる。
また、制御部15は、終了ボタン44が選択されたことを検知した場合に、図3〜図6に示したプログラミングのアプリケーションを終了する。
なお、制御部15は、レビュー画面の表示前の正誤判定処理において、プログラミング画面のプログラム作成フィールド25に並べられたタグ32の誤り部分を検出しなかった場合には、正しいプログラミングが行われたと判断し、作成されたプログラムが正しい旨及び必要な解説の文章又は動画等を表したレビュー画面を表示部11に表示させる。
[本実施形態の作用効果]
本実施形態のプログラミング学習装置1は、見本を表示させた後、プログラミング画面を表示してプログラムの入力を受け付けて、作成したプログラムの実行結果を表示するプログラム実行画面や誤り箇所を明示したレビュー画面を表示する。これにより、プログラミング学習装置1を操作する生徒等は、先生の指導等を受けることなくプログラミングの演習を行うことができる。
[変形例]
プログラミング学習装置1に代えて、学習者が操作する端末装置と、当該端末装置と通信可能なサーバ装置とを含むプログラミング学習システムが本実施形態に係る処理を実行してもよい。
図7は、変形例に係るプログラミング学習システムを示す。図7の例では、プログラミング学習システムは、生徒等の学習者が操作する端末装置1Aと、端末装置1Aとネットワークを介したデータ通信が可能なサーバ装置1Bとを有する。
この場合、例えば、端末装置1Aは、表示部11に表示するための表示情報をサーバ装置1Bから受信し、図2のステップS101の見本及びステップS102のプログラミング画面を表示し、プログラミング画面での入力情報をサーバ装置1Bへ送信する。そして、サーバ装置1Bは、ステップS103でのプログラミングの終了判定後に、プログラミング画面での入力情報に基づき特定した作成プログラムを実行し、プログラム実行画面の表示情報を端末装置1Aへ送信する。また、サーバ装置1Bは、ステップS105の正誤判定処理を行い、レビュー画面の表示情報を端末装置1Aへ送信する。
この態様によっても、好適に、生徒は、端末装置1Aを操作することでプログラミングの学習を実行することができる。この場合、サーバ装置1Bは、本発明における「プログラミング学習装置」の一例である。
1…プログラミング学習装置
11…表示部
12…入力部
13…記憶部
14…通信部
15…制御部

Claims (6)

  1. 正解用プログラムを記憶する記憶手段と、
    前記正解用プログラムに基づく見本を表示手段に表示させる表示制御手段と、
    入力手段によるプログラムの入力を受け付ける受付手段と、
    前記受付手段が受け付けたプログラムの正誤判定を行う正誤判定手段と、
    を有することを特徴とするプログラミング学習装置。
  2. 前記表示制御手段は、前記正誤判定の結果に基づき、前記受付手段が受け付けたプログラムの誤り箇所を明示する表示を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項1に記載のプログラミング学習装置。
  3. 前記受付手段は、複数のタグから任意のタグを選択して並べる入力を受け付け、
    前記正誤判定手段は、前記入力に基づき並べられたタグに対する前記正誤判定を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のプログラミング学習装置。
  4. 前記複数のタグは、前記見本に登場する対象物の各動作又は状態を規定するタグを含み、
    前記受付手段は、前記対象物ごとに、前記タグを選択して並べる入力を受け付けることを特徴とする請求項3に記載のプログラミング学習装置。
  5. 前記表示制御手段は、前記受付手段が受け付けたプログラムの実行結果を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプログラミング学習装置。
  6. 正解用プログラムを記憶する記憶手段を参照するコンピュータが実行するプログラムであって、
    前記正解用プログラムに基づく見本を表示手段に表示させる表示制御手段と、
    入力手段によるプログラムの入力を受け付ける受付手段と、
    前記受付手段が受け付けたプログラムの正誤判定を行う正誤判定手段
    として前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
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