JP2019074558A - プログラミング教育用教材 - Google Patents

Abstract

【課題】プログラミング教育において、プログラムの実行手順と実際の動作の流れの対応関係を直観的に理解させることができる教材を提供する。【解決手段】複数の電子部品のそれぞれに対応する電子部品記号が連結されることで規定された図式化アルゴリズムから作成されるプログラムを実行して、該複数の電子部品を動作させるプログラミング教育用教材１００であって、電子部品（タグ状電子部品１０ｔ）を配置するためのボード３と、ボード３に設けられた置き場所示唆部４とを備える。置き場所示唆部４は、ボード３上の電子部品の配置が図式化アルゴリズムにおける電子部品記号の配置と対応するように電子部品の置き場所を示唆する。【選択図】図２

Description

本発明は、プログラミング教育を支援するための教材に関する。

近年、小中学生向けのプログラミング教育が盛んに行われており、これを支援するための教材が各種提案されている。小中学生向けのプログラミング教育では、プログラムの作成（コーディング）ではなく、意図した通りに対象物を動かすために必要なプログラムの実行手順（アルゴリズム）を考えることに主眼が置かれている（例えば特許文献１）。

一方で、子供や専門知識のない大人でも簡単にプログラミングを行うことができるキットの開発も進んでいる。例えば、ボタン、光源、人感センサ、動きセンサ、温度湿度センサ、照度センサ、等の各種機能を具備した電子タグ（電波等を受けて動作する小型の電子装置）を組み合わせて、これらを制御するプログラムを作成するキットが存在する（商品名：ＭＥＳＨ（ソニー株式会社の登録商標））。このキットでは、所定のアプリケーションソフトウェアを情報端末機器等にインストールして、これを用いてプログラムを作成する。このアプリケーションソフトウェアでは、情報端末機器の表示画面上に、各電子タグに対応するアイコン、各種のロジック処理（アンド処理、タイマー処理、等）に対応するアイコン、等が表示される。使用者がドラッグ操作等によってアイコンを選択して表示画面上に並べて、表示画面上でアイコン同士を連結することで、プログラムの実行手順（アルゴリズム）を作成できるようになっている。この態様では、直観的な操作でアルゴリズムを作成することができるので、子供や専門知識のない大人でも、簡単に使いこなすことができる。

特開２０１７−１６１７７０号公報

プログラミング教育においては、プログラムを作成した後に、これを実際に実行させて、対象物が意図した通りに動作するかどうかを確認する。このとき、プログラムの実行手順と、実際の動作の流れとの対応関係を理解させることが重要である。しかしながら、プログラミングに初めて触れる者にこの対応関係を理解させることは容易ではない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、プログラミング教育において、プログラムの実行手順と実際の動作の流れの対応関係を直観的に理解させることができる教材の提供を目的とする。

上記課題を解決するために成された本発明は、
複数の電子部品のそれぞれに対応する電子部品記号が連結されることで規定された図式化アルゴリズムから作成されるプログラムを実行して、該複数の電子部品を動作させるプログラミング教育用教材であって、
前記電子部品を配置するためのボードと、
前記ボード上の前記電子部品の配置が前記図式化アルゴリズムにおける前記電子部品記号の配置と対応するように前記電子部品の置き場所を示唆する、前記ボードに設けられた置き場所示唆部と、
を備える。

このプログラミング教育用教材は、例えば次のように使用する。教材の使用者が、例えば情報端末機器の表示画面上で、複数の電子部品のそれぞれに対応する電子部品記号を連結して図式化アルゴリズムを作成する。そして、該使用者は、ボードの上に、電子部品を配置する。なお、電子部品が情報端末機器等に一体的に搭載されたものである場合等のように、電子部品そのものをボード上に置くことが難しい場合は、電子部品の代替として予め準備されたダミー電子部品をボード上に置けばよい。ボードには、置き場所示唆部が設けられており、この置き場所示唆部の示唆にしたがって使用者が各電子部品をボード上に置いていくと、ボード上において、各電子部品が、図式化アルゴリズムにおける電子部品記号の配置と対応するように配置される。図式化アルゴリズムにおいては、複数の電子部品記号が連結されることで、対応する複数の電子部品の動作の流れ（ただし、ここでいう「動作の流れ」は、例えば「原因となる動作→結果となる動作」のような、因果関係における動作の先後関係を指す）が規定されており、該図式化アルゴリズムから作成されたプログラムが実行されると、ボード上の各電子部品が、その配置にしたがったプログラムの流れで動作することになり、これを見た使用者は、プログラムの実行手順と実際の動作の流れの対応関係を直観的に理解することができる。

上記の構成において、「置き場所示唆部」は、電子部品を置くべき位置を明示するものであって、それを見た者に電子部品の置き場所を示唆するものである。「置き場所示唆部」は、具体的には例えば、電子部品を置くべき位置を示す文字、記号、図形、等をボードの表面に表すことにより実現してもよいし、電子部品を置くべき位置を示す治具部材等をボード上に設けることにより実現してもよいし、これらの両方により実現してもよい。前者において、文字、記号、図形、等は、ボードの表面に印刷等されることにより表されるものであってもよいし、該文字等を印刷した磁石やシール等をボード上に貼り付けることにより表されるものであってもよい。あるいは、ボードの表面等に設けられた凹凸構造により表されるものであってもよいし、ボードに設けられた光源等が点灯することにより表されるものであってもよい。あるいは、ボードを液晶ディスプレイ等の表示装置により構成して該表示装置の表示画面上に表示されるものとしてもよい。

好ましくは、前記プログラミング教育用教材は、
前記ボード上に配置された前記電子部品の間に、前記図式化アルゴリズムにおいて前記電子部品記号を連結する線と対応する連結線を表示する連結線表示部、
を備える。

この構成によると、置き場所示唆部にしたがってボード上に配置された電子部品の間に連結線が表示されるので、プログラムの実行手順と実際の動作の流れの対応関係をより明確に把握することができる。

好ましくは、前記プログラミング教育用教材において、
前記連結線表示部が、
前記ボードに設けられた線状点灯部材と、
前記ボード上に配置された前記電子部品の間に設けられた前記線状点灯部材を点灯させることで前記連結線を表示させる点灯制御部と、
を備える。

この構成によると、線状点灯部材が点灯されることで、ボード上に連結線が視認可能に表れるので、プログラムの実行手順と実際の動作の流れの対応関係を動的に把握することができる。

好ましくは、前記プログラミング教育用教材において、
前記点灯制御部が、
前記ボード上に配置された前記電子部品が動作状態となったときに、前記線状点灯部材を点灯させる。

この構成によると、簡易な構成で、線状点灯部材の点灯を制御することができる。

好ましくは、前記プログラミング教育用教材において、
前記ボードが透明材料により形成されており、
前記線状点灯部材が、前記ボードの裏面側に設けられている。

この構成によると、使用者が電子部品をボード上に配置する際に線状点灯部材が邪魔になることがない。

上記の構成において、「透明材料」とは、透光性を有する材料であり、該材料から形成される物質を通してその向こう側が透けて見える（すなわち透明性を有する）材料を指す。透明材料は、これで形成されたボードの裏面側に設けられた線状点灯部材が点灯したときにこれをボードの表面から視認できる程度の透明性を有するものであればよく、例えば、非点灯状態の線状点灯部材をボードの表面から視認できないようなものであってもよい。
また、上記の構成において、「ボードの裏面側に設けられる」とは、ボードの表面に露出しないように設けられることを意味しており、例えばボードの裏面に沿って設けられてもよいし、ボードに埋設されて設けられてもよい。

好ましくは、前記プログラミング教育用教材において、
前記置き場所示唆部が、
前記ボード上に設けられた、前記電子部品の少なくとも一部分を収容する収容部材、
を備える。

この構成によると、電子部品を、その少なくとも一部分が収容部材に収容された状態とすることで、該電子部品がボード上で動くことが防止される。したがって、ボード上の電子部品が動いてしまってその配置がわかりにくくなることがない。

上記の構成において、収容部材は、ボードに固定されて設けられてもよいし、ボードに対して着脱可能に設けられてもよい。

好ましくは、前記プログラミング教育用教材において、
前記置き場所示唆部が、
前記ボード上に前記電子部品の機能種類に応じた区画を規定して、前記電子部品をその機能に応じた区画に置くように示唆するものである。

最もシンプルなプログラムは、入力機能（外部の物理状態等を検知して信号等を出力する機能）を有する電子部品と、出力機能（外部から入力された信号等に基づいて所定の動作を行う機能）を有する電子部品を、この順に動作させるものである。あるいは、入力機能を有する電子部品と、接続機能（外部から入力された信号等を変換等して出力する機能）を有する電子部品を、この順に動作させるものである。したがって、例えば、ボード上に、入力機能、接続機能、出力機能、のそれぞれに応じた区画をこの順に規定して、各電子部品をその機能に応じた区画に置くように示唆することで、複数の電子部品を、図式化アルゴリズムにおける電子部品記号の配置と対応するように配置させることができる。

好ましくは、前記プログラミング教育用教材は、
前記ボードに設けられたポートと、
前記ポートに接続された導線と、
前記導線の端部に設けられ、前記ボードに配置される電子部品と接続可能に前記ボードに固定されたコネクタと、
を備える。

この構成によると、ボードに設けられたポートに、外部電源、外部出力機器、等の外部機器を接続することで、該外部機器とボード上に配置された電子部品を電気的に接続することができる。

この発明によると、教材の使用者が、ボード上に設けられた置き場所示唆部の示唆にしたがって電子部品をボード上に置いていくと、ボード上に、電子部品が、図式化アルゴリズムにおける電子部品記号の配置と対応するように配置される。したがって、プログラムが実行されると、ボード上の電子部品が、その配置にしたがったプログラムの流れで動作することになり、これを見た使用者は、プログラムの実行手順と実際の動作の流れの対応関係を直観的に理解することができる。

プログラミング教育用教材で使用されるプログラム作成キットの構成例を示す図。 プログラミング教育用教材の構成例を示す図。 収容部材の構成例を示す図。 プログラミング教育用教材の使用態様を説明するための図。 プログラミング教育用教材の使用態様を説明するための図。 プログラミング教育用教材の使用態様を説明するための図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

＜１．プログラム作成キット＞
実施形態に係るプログラミング教育用教材は、複数の電子部品を組み合わせてこれらを制御するプログラムを作成するプログラム作成キットを使用するものである。プログラミング教育用教材について説明する前に、プログラム作成キットについて、図１を参照しながら説明する。図１は、プログラム作成キットの構成例を示す図である。

プログラム作成キットは、複数（図の例では５個）の電子部品１１〜１５と、所定のアプリケーションソフトウェアがインストールされた情報端末機器２とを備える。

複数の電子部品１１〜１５は、それぞれ異なる機能を有するものである。すなわち、第１電子部品１１は、外部から押圧されたことを検知して信号等を出力するボタンである。第２電子部品１２は、外部からの制御信号に応じて点灯する光源（例えばＬＥＤ光源）である。第３電子部品１３は、外部の温度および湿度を検知して信号等を出力するセンサ（温度湿度センサ）である。第４電子部品１４は、外部からの制御信号に応じて音声を発生するスピーカである。第５電子部品１５は、下面に複数のポートを有し、あるポートから入力された信号等を変換等して別のポートに出力して、各ポートに接続された電子部品間を電気的に接続する接続モジュールである。

第１電子部品１１、第２電子部品１２、第３電子部品１３、および、第５電子部品１５の各々は、電子タグ（電波等を受けて動作する小型の電子装置）として構成されている。一方、第４電子部品１４は、情報端末機器２に一体的に搭載されている。

もっとも、プログラム作成キットに含まれる電子部品はこれら５種類の電子部品１１〜１５に限るものではない。例えば、電子部品１１〜１５に加えて（あるいはこれらの一部あるいは全部に代えて）、周囲の物体の存在を検出して信号等を出力するセンサ（人感センサ）、自身の移動を検出して信号等を出力するセンサ（動きセンサ）、外部の照度を検出して信号等を出力するセンサ（照度センサ）、外部からの制御信号に応じて撮像を行うカメラ、等が含まれてもよい。これらの各電子部品は、電子タグとして構成されてもよいし、情報端末機器２等に搭載されたものでもよいし、これら以外の形で構成されてもよい。

情報端末機器２は、汎用的なＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含むコンピュータであり、具体的には例えば、タブレット型の携帯型情報端末、スマートフォン等の携帯電話端末、一般的なパーソナルコンピュータ、等により構成される。該コンピュータを構成するフラッシュＲＯＭやハードディスクドライブなどの記憶装置には、オペレーティングシステムと該オペレーティングシステム上で動作するアプリケーションソフトウェアが格納されており、そのアプリケーションソフトウェアの一つがコンピュータを動作させることで、各電子部品１１〜１５を組み合わせたプログラムの作成に係る各種の機能部が具現化される。また、情報端末機器２は、入力装置からなる入力部と、表示画面２００からなる表示装置を備える。以下の説明では、表示画面２００がタッチパネルにより構成されていて、入力部としての機能を兼ね備えるものとする。

情報端末機器２において、ここにインストールされたアプリケーションソフトウェアが起動されると、まず、各電子部品１１，１２，１３，１４，１５の認識がなされる。各電子部品１１，１２，１３，１４，１５が認識されると、該認識された電子部品１１，１２，１３，１４，１５に対応する電子部品記号（アイコン）２１，２２，２３，２４，２５が表示画面２００に表示される。また、各種のロジック処理（アンド処理、タイマー処理、等）に対応するアイコン（図示省略）等も表示される。以下において、各電子部品１１，１２，１３，１４，１５を互いに区別しない場合は単に「電子部品１０」と総称する。また、各電子部品記号２１，２２，２３，２４，２５を互いに区別しない場合は単に「電子部品記号２０」と総称する。

使用者は、ドラッグ操作等によって任意のアイコンを選択して表示画面２００上に配置して、表示画面２００上でアイコン同士を連結することで、プログラムの実行手順（すなわちアルゴリズム）を作成することができる。例えば、第１電子部品１１に対応する第１電子部品記号２１と、第２電子部品１２に対応する第２電子部品記号２２を表示画面２００上で連結することによって、「ボタンが押されたら光源が点灯する」というアルゴリズムを作成することができる（図４（ａ））。このように、複数の電子部品記号２０が連結されることで、対応する複数の電子部品１０の動作の流れ（因果関係における動作の先後関係）が規定されたものを、以下「図式化アルゴリズム」と呼ぶ。

使用者が、情報端末機器２を用いて図式化アルゴリズムを作成して、これを情報端末機器２に登録すると、情報端末機器２において該登録された図式化アルゴリズムにしたがったプログラムが作成（コーディング）され、情報端末機器２の記憶装置等に格納される。その後、使用者が、情報端末機器２にプログラムの実行指示を入力すると、該プログラムが実行されて、該プログラムに記述された各電子部品１０が該プログラムにしたがって動作する。上記の例の場合、第１電子部品１１のボタンが押されると第２電子部品１２が点灯する、という動作が実行されることになる。

＜２．プログラミング教育用教材＞
実施形態に係るプログラミング教育用教材について、図２を参照しながら説明する。図２は、実施形態に係るプログラミング教育用教材１００の構成例を示す図である。

プログラミング教育用教材１００は、電子部品１０を配置するためのボード３を備える。ただし、電子タグとして構成される各電子部品１１，１２，１３，１５は、それ自体をボード３に配置することができるが、情報端末機器２に一体的に搭載された第４電子部品１４は、それ自体をボード３に配置することが難しい。そこで、第４電子部品１４については、これと対応するダミー電子部品１４０を作成しておき、これをボード３に配置することとする。ダミー電子部品１４０には、対応する第４電子部品１４の名称、機能等を示す文字、図形等（図の例では、スピーカの図柄）が示されている。また、ダミー電子部品１４０は、電子タグとして構成される各電子部品１１，１２，１３，１５と同じサイズに形成されている。以下において、電子タグとして構成された各電子部品１１，１２，１，１３，１５およびダミー電子部品１４０を、「タグ状電子部品１０ｔ」と総称する。

ボード３には、ボード３上のタグ状電子部品１０ｔの配置が、図式化アルゴリズムにおける電子部品記号２０の配置と対応するように、タグ状電子部品１０ｔの置き場所を示唆する、置き場所示唆部４が設けられている。

置き場所示唆部４は、ボード３上に、電子部品１０の機能種類に応じた区画（第１区画４１、第２区画４２、および、第３区画４３）を規定して、各タグ状電子部品１０ｔをその機能に応じた区画４１，４２，４３に置くように示唆するものであり、ボード３の表面に印刷された図形（各区画４１，４２，４３を規定する矩形枠）および文字（各区画４１，４２，４３に対応する機能種類を表す文字）と、ボード３上に設けられた複数の収容部材４０とを含んで構成される。

収容部材４０は、１個のタグ状電子部品１０ｔの少なくとも一部分を収容する部材であり、第１区画４１、第２区画４２、および、第３区画４３の各々に、１個あるいは複数個設けられている。収容部材４０は、図３および図４（ｃ）に示されるように、タグ状電子部品１０ｔの断面よりも一回り大きな内寸を有する筒状の部材により形成され、その高さはタグ状電子部品１０ｔの長さよりも短いものとされる。この実施形態では、収容部材４０の高さは、ここに電子タグとして構成される各電子部品１１，１２，１３，１５が差し込まれたときに、その光源１０１（後述する）およびそれよりも下の部分が、収容部材４０に収容されるような寸法とされる。

第１区画４１は、ボード３の上面における左側部分に規定される。第１区画４１には、２個の収容部材４０が、手前側と奥側にそれぞれ設けられ、各収容部材４０の付近に、該収容部材４０に入力機能を有する電子部品を差し込むように示唆する表記（図の例では、「入力」および「センサ」との表記）がなされている。ここで、「入力機能」とは、外部の物理状態等を検知して信号等を出力する機能であり、上記の５種類の電子部品１１〜１５のうち、第１電子部品１１および第３電子部品１３が、入力機能を有する電子部品である。

第２区画４２は、第１区画４１の右側に規定される。第２区画４２には、その手前側に１個の収容部材４０が設けられ、その付近に、該収容部材４０に接続機能を有する電子部品を差し込みむように示唆する表記（図の例では「スイッチ」との表記）がなされている。ここで、「接続機能」とは、外部から入力された信号等を変換等して出力する機能であり、上記の５種類の電子部品１１〜１５のうち、第５電子部品１５が、接続機能を有する電子部品である。また、第２区画４２の奥側には、「ロジック」との表記がなされている。

第３区画４３は、第２区画４２の右側に規定される。第３区画４３には、１個の収容部材４０が設けられ、その付近に、該収容部材４０に出力機能を有する電子部品を差し込むように示唆する表記（図の例では「出力」との表記）がなされている。ここで、「出力機能」とは、外部から入力された信号等に基づいて所定の動作を行う機能であり、上記の５種類の電子部品１１〜１５のうち、第２電子部品１２および第４電子部品１４が、出力機能を有する電子部品である。

ボード３には、上記の３個の区画４１〜４３に加えて、２個の区画（第４区画４４、および、第５区画４５）が規定されている。第４区画４４は第１区画４１の手前側に規定され、第５区画４５は第４区画４４の右側に規定される。第４区画４４、および、第５区画４５の各々には、外部機器からのびる一対の端子が接続されるポートが設けられる。第４区画４４に設けられたポート（第１ポート）５の付近には、第１ポート５に外部電源（例えば、電池、蓄電池、発電機、等）を接続するように示唆する表記（図の例では「外部電源」との表記）がなされている。また、第５区画４５に設けられたポート（第２ポート）６の付近には、第２ポート６に外部出力機器（例えば、モータ、豆電球等の光源、ブザー、等）を接続するように示唆する表記（図の例では「外部出力」との表記）がなされている。

各ポート５，６には導線が接続されており、該導線はボード３の裏面に沿って敷設されて、その端部に設けられたコネクタ５１，６１が、第２区画４２に設けられた収容部材４０の底面から突出して設けられている。したがって、該収容部材４０に第５電子部品１５が差し込まれると、その下面に設けられているポートに該コネクタ５１，６１が接続されるようになっている。すなわち、第１ポート５に接続された外部電源、および、第２ポート６に接続された外部出力機器が、第５電子部品１５に電気的に接続されるようになっている。もっとも、接続の態様はこれに限るものではなく、例えば、第１ポート５と第２ポート６が、スイッチ素子が介挿された導線により接続されており、該スイッチ素子から伸びる導線の端部に設けられたコネクタが、第２区画４２に設けられた収容部材４０の底面から突出して設けられてもよい。

ボード３には、ここに配置されたタグ状電子部品１０ｔの間に、図式化アルゴリズムにおいて電子部品記号２０を連結する線と対応する連結線を表示する連結線表示部７が設けられる。

連結線表示部７は、第１区画４１と第３区画４３を連結する第１連結線７０１と、第１区画４１と第２区画４２を連結する２本の第２連結線７０２ａ，７０２ｂと、第２区画４２、第４区画４４、および、第５区画４５を相互に連結する第３連結線７０３とを表示可能に構成されており、具体的には、各連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３に相当する位置に設けられた線状点灯部材７１と、ボード３上の各収容部材４０に設けられた動作検知センサ７２（図３）と、各動作検知センサ７２からの検知情報に基づいて線状点灯部材７１を点灯させる点灯制御部７３と、を含んで構成される。

線状点灯部材７１は、点灯されることで視認可能になる部材であり、例えば、該部材中を光が通ることによる点灯する線状の材料（例えば、光ファイバ）と、その端部に設けられた光源から構成される。あるいは、線状点灯部材７１は、電圧の印加に応じて自身が発光する部材（例えば、ＥＬファイバ、複数のＬＥＤ光源が並べられて一体化されたＬＥＤケーブル、等）により構成してもよい。ただし、ここで「点灯されることで視認可能になる」とは、点灯されることにより視認性が高まることを意味しており、非点灯時に全く視認されないというわけではない。

ここでは、ボード３が透明材料（透光性を有する材料であり、該材料から形成される物質を通してその向こう側が透けて見える（すなわち透明性を有する）材料）により形成されており、線状点灯部材７１が、ボード３の裏面側に（すなわち、表面に露出しないように）、設けられる。具体的には例えば、線状点灯部材７１は、ボード３の裏面に沿って設けられる、あるいは、ボード３に埋設されて設けられる。

動作検知センサ７２は、各収容部材４０に設けられて、そこに収容された電子部品（すなわち、電子タグとして構成される各電子部品）１０の動作状態を検知する。電子タグとして構成される各電子部品１０は、これが動作状態となったときに、ボディに設けられた光源１０１（図３）が点灯する。例えば、入力機能を有する電子部品１１，１３の場合、外部の物理状態等を検知して信号等を出力するときに、光源１０１が点灯する。また、出力機能を有する電子部品１２の場合、外部から入力された信号等に基づいて所定の動作を行う間、光源１０１が点灯する。また、接続機能を有する電子部品１５の場合、外部からの信号の入力に応じて外部に信号等を出力する際に、光源１０１が点灯する。動作検知センサ７２は、光を検知可能なセンサ（具体的には例えば、フォトカプラ、フォトトランジスタ、フォトダイオード、等の各種光センサ）により構成され、これが、各収容部材４０の内壁における、ここに収容された電子部品１０の光源１０１と対向する位置に、設けられる。この動作検知センサ７２が、収容部材４０に差し込まれた電子部品１０の光源１０１の点灯を検知することによって、該電子部品１０が動作状態となったことを検知することができる。

点灯制御部７３は、ボード３に設けられたマイクロコンピュータ等において実現される機能的要素である。点灯制御部７３においては、ボード３に設けられた各収容部材４０と各連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３が対応付けられている。すなわち、第１区画４１の奥側に設けられた収容部材４０は第１連結線７０１と、第１区画４１の手前側に設けられた収容部材４０は第２連結線７０２ａ，７０２ｂと、第２区画４２に設けられた収容部材４０は第３連結線７０３と、それぞれ対応付けられている。そして、点灯制御部７３は、ある収容部材４０に設けられている動作検知センサ７２が該収容部材４０に差し込まれている電子部品１０が動作状態となったことを検知すると、該収容部材４０と対応付けられた連結線に相当する線状点灯部材７１を点灯させることにより該連結線を表示させる。例えば、第１区画４１の奥側に設けられた収容部材４０に差し込まれた第１電子部品１１が動作状態となったことが検知されると、点灯制御部７３は、第１連結線７０１に相当する線状点灯部材７１を点灯させる。これにより第１連結線７０１が表示される（図４（ｂ）（ｃ））。

＜３．プログラミング教育用教材の使用態様＞
プログラミング教育用教材１００の使用態様について、図４〜図６を参照しながら説明する。図４〜図６は、プログラミング教育用教材１００の使用態様を説明するための図である。プログラミング教育用教材１００は、小中学生向けのプログラミング教育に好適に用いることができる。以下の説明では、このプログラミング教育用教材１００を用いて教師が小学生あるいは中学生に対してプログラミングの授業を行う場合を想定して説明する。もっとも、プログラミング教育用教材１００は、小中学生以外に対するプログラミング教育に用いることも可能である。

図４を参照する。ここでは、生徒が、情報端末機器２を用いて、第１電子部品１１に対応する第１電子部品記号２１と、第２電子部品１２に対応する第２電子部品記号２２を表示画面２００上で連結することによって、「ボタンが押されたら光源が点灯する」という図式化アルゴリズムＡ１を作成したとする。

この場合、教師は生徒に、この図式化アルゴリズムＡ１で使用する第１電子部品１１および第２電子部品１２をボード３に配置させる。この際、教師は、第１電子部品１１は入力機能を有するものであるので、ボード３の表記（すなわち、置き場所示唆部４の示唆）にしたがって第１電子部品１１を第１区画４１の奥側の収容部材４０に差し込むように教示する。また、第２電子部品１２は出力機能を有するものであるので、ボード３の表記にしたがって第２電子部品１２を第３区画４３の収容部材４０に差し込むように教示する。

生徒が置き場所示唆部４の示唆にしたがって第１電子部品１１および第２電子部品１２をボード３上の各収容部材４０に差し込むと、ボード３上において、各電子部品１１，１２が、図式化アルゴリズムＡ１における電子部品記号２１，２２の配置と対応するように配置される。

その後、図式化アルゴリズムＡ１から作成されたプログラムが実行される。すると、生徒が第１電子部品１１のボタンを押すと第２電子部品１２が点灯する。このとき、第１連結線７０１が表示される。すなわち、第１電子部品１１が差し込まれている収容部材４０に設けられた動作検知センサ７２が、第１電子部品１１が動作状態となったことを検知すると、点灯制御部７３が第１連結線７０１に相当する線状点灯部材７１を点灯させる。

このように、ボード３上の各電子部品１１，１２が、その配置にしたがったプログラムの流れで動作することで、生徒は、ボード３を見ながら、プログラムの実行手順と電子部品１１，１２の動作の流れの対応関係を直感的に理解することができる。また、連結線７０１が表示されることで、生徒は、プログラムの実行手順と電子部品１１，１２の動作の流れの対応関係をより明確かつ動的に把握することができる。

図５を参照する。ここでは、生徒が、ボード３に設けられた第１ポート５および第２ポート６に外部電源５００（図の例では電池）および外部出力機器６００（図の例では羽根付きモータ）をそれぞれ接続し、情報端末機器２を用いて、第３電子部品１３に対応する第３電子部品記号２３と、第５電子部品１５に対応する第５電子部品記号２５を表示画面２００上で連結することによって、「温度が所定値を超えたら外部出力機器６００のスイッチをオンする」という図式化アルゴリズムＡ２ａと、「温度が所定値よりも低くなったら外部出力機器６００のスイッチをオフする」という図式化アルゴリズムＡ２ｂを作成したとする。

この場合、教師は生徒に、各図式化アルゴリズムＡ２ａ，Ａ２ｂで使用する第３電子部品１３および第５電子部品１５をボード３に配置させる。この際、教師は、第３電子部品１３は入力機能を有するものであるので、ボード３の表記にしたがって第３電子部品１３を第１区画４１の手前側の収容部材４０に差し込むように教示する。また、第５電子部品１５は接続機能を有するものであるので、ボード３の表記にしたがって第５電子部品１５を第２区画４２の収容部材４０に差し込むように教示する。

生徒が置き場所示唆部４の示唆にしたがって第３電子部品１３および第５電子部品１５をボード３上の各収容部材４０に差し込むと、ボード３上において、各電子部品１３，１５が、図式化アルゴリズムＡ２ａ，Ａ２ｂにおける電子部品記号２３，２５の配置と対応するように配置される。

その後、図式化アルゴリズムＡ２ａ，Ａ２ｂから作成されたプログラムが実行される。すると、第３電子部品１３が温度が所定値を超えたことを検出すると、第５電子部品１５が外部出力機器６００のスイッチをオンする（すなわち、外部電源５００と外部出力機器６００を電気的に接続する）。このとき、第２連結線７０２ａと第３連結線７０３が表示される。すなわち、第３電子部品１３が差し込まれている収容部材４０に設けられた動作検知センサ７２が、第３電子部品１３が動作状態（１回目の動作状態）となったことを検知すると、点灯制御部７３が第２連結線７０２ａに相当する線状点灯部材７１を点灯させる。また、第５電子部品１５が差し込まれている収容部材４０に設けられた動作検知センサ７２が、第５電子部品１５が動作状態となったことを検知すると、点灯制御部７３が第３連結線７０３に相当する線状点灯部材７１を点灯させる。

また、第３電子部品１３が温度が所定値よりも低くなったことを検出すると、第５電子部品１５が外部出力機器６００のスイッチをオフする（すなわち、外部電源５００と外部出力機器６００を電気的に切断する）。このとき、第２連結線７０２ｂと第３連結線７０３が表示される。すなわち、第３電子部品１３が差し込まれている収容部材４０に設けられた動作検知センサ７２が、第３電子部品１３が動作状態（２回目の動作状態）となったことを検知すると、点灯制御部７３が第２連結線７０２ｂに相当する線状点灯部材７１を点灯させる。さらに、第５電子部品１５が差し込まれている収容部材４０に設けられた動作検知センサ７２が、第５電子部品１５が動作状態となったことを検知すると、点灯制御部７３が第３連結線７０３に相当する線状点灯部材７１を点灯させる。

このように、ボード３上の各電子部品１３，１５が、その配置にしたがったプログラムの流れで動作することで、生徒は、ボード３を見ながら、プログラムの実行手順と電子部品１３，１５の動作の流れの対応関係を直感的に理解することができる。また、連結線７０２ａ，７０２ｂ，７０３が表示されることで、生徒は、プログラムの実行手順と電子部品１１，１２の動作の流れの対応関係をより明確かつ動的に把握することができる。

図６を参照する。ここでは、生徒が、情報端末機器２を用いて、第１電子部品１１に対応する第１電子部品記号２１と、第４電子部品１４に対応する第４電子部品記号２４を表示画面２００上で連結することによって、「ボタンが押されたらスピーカから音が発生する」という図式化アルゴリズムＡ３を作成したとする。

この場合、教師は生徒に、この図式化アルゴリズムＡ３で使用する第１電子部品１１をボード３に配置させる。また、図式化アルゴリズムＡ３で使用する第４電子部品１４と対応するダミー電子部品１４０をボード３に配置させる。この際、教師は、第１電子部品１１は入力機能を有するものであるので、ボード３の表記にしたがって第１電子部品１１を第１区画４１の奥側の収容部材４０に差し込むように教示する。また、第４電子部品１４は出力機能を有するものであるので、ボード３の表記にしたがって第４電子部品１４と対応するダミー電子部品１４０を第３区画４３の収容部材４０に差し込むように教示する。

生徒が置き場所示唆部４の示唆にしたがって第１電子部品１１およびダミー電子部品１４０をボード３上の各収容部材４０に差し込むと、ボード３上において、電子部品１１およびダミー電子部品１４０が、図式化アルゴリズムＡ３における電子部品記号２１，２４の配置と対応するように配置される。

その後、図式化アルゴリズムＡ３から作成されたプログラムが実行される。すると、生徒が第１電子部品１１のボタンを押すと、ダミー電子部品１４０と対応する第４電子部品１４から音が発生する。このとき、第１連結線７０１が表示される。すなわち、第１電子部品１１が差し込まれている収容部材４０に設けられた動作検知センサ７２が、第１電子部品１１が動作状態となったことを検知すると、点灯制御部７３が第１連結線７０１に相当する線状点灯部材７１を点灯させる。

ここでは、ボード３上のダミー電子部品１４０から音が発生するわけではないが、ダミー電子部品１４０には、これが第４電子部品１４と対応することを明示する表記がなされているので、生徒は両者の対応関係を直観的に把握することができる。すなわち、生徒は、ボード３を見ながら、プログラムの実行手順と電子部品１１，１４の動作の流れの対応関係を直感的に理解することができる。また、連結線７０１が表示されることで、生徒は、プログラムの実行手順と電子部品１１，１４の動作の流れの対応関係をより明確かつ動的に把握することができる。

＜４．他の実施形態＞
上記の実施形態において、置き場所示唆部４は収容部材４０を備えるものとしたが、収容部材４０は必須の要素ではない。また、上記の実施形態において、置き場所示唆部４は、ボード３の表面に印刷された図形等を含んで構成されるものとしたが、該図形等は、印刷以外の態様でボード３の表面に表されるものであってよい。例えば、図形等を印刷した磁石やシール等をボード３上の所定の位置に貼り付けることにより表されるものであってもよい。あるいは、該図形等は、ボード３の表面に設けられた凹凸構造により表されるものであってもよい。あるいは、ボード３を液晶ディスプレイ等の表示装置により構成して、該表示装置の表示画面上に該図形等が表示されるものとしてもよい。なお、ボード３の表面に表される図形や文言等の具体的な態様が上記に例示したもの以外でもよいことは言うまでもない。

また、上記の実施形態において、連結線表示部７は、線状点灯部材７１を点灯する以外の方法で連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３を表示するものであってもよい。例えば、連結線表示部７は、ボード３の表面に印刷された連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３により構成されてもよい。あるいは、線状の磁石やシール等をボード３に貼り付けることにより各連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３を表すものであってもよい。あるいは、ボード３の表面に設けられた凹凸構造により各連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３を表すものであってもよい。あるいは、ボード３を液晶ディスプレイ等の表示装置により構成して、該表示装置の表示画面上に各連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３が表示されるものとしてもよい。

また、上記の実施形態のように、線状点灯部材７１を点灯させることにより連結線７０１，７０２，７０３を表示する場合、各連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３に相当する線状点灯部材７１は、互いに異なる色で点灯されることも好ましい。

また、上記の実施形態のように、線状点灯部材７１を点灯させることにより連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３を表示する場合、線状点灯部材７１を、これが点灯されたときに方向性を示すことができる部材で構成することも好ましい。例えば、線状点灯部材７１を、複数の光源が並べられて一体化されたＬＥＤケーブルにより構成し、その延在方向に沿って各光源を順に点灯させることによって、方向性を示すことができる。ただし、この場合、ボード３に敷設された各線状点灯部材７１を、左から右、あるいは、上から下への方向性を示すように点灯させるものとする。

また、上記の実施形態では、動作検知センサ７２は、電子タグとして構成される各電子部品１０に設けられた光源１０１の点灯を検知することで、該電子部品１０が動作状態となったことを検知していたが、電子部品１０にこのような光源１０１が設けられない場合等は、例えば、各収容部材４０にスイッチング回路を設けて、該スイッチング回路が、収容部材４０に収容されている電子部品１０が動作状態となったときに生じる微小な電圧状態の変化に応じて、該収容部材４０と対応する連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３を表示させる（すなわち、該連結線７０１，７０２ａ，７０２ｂ，７０３に相当する線状点灯部材７１を点灯させる）ものとしてもよい。

また、上記の実施形態において、収容部材４０は、ボード３に固定されて設けられてもよいし、ボード３に対して着脱可能に設けられてもよい。後者の場合、各区画４１，４２，４３内の任意の位置に収容部材４０を着脱できるように構成してもよい。この場合、収容部材４０を設置するべき位置にマーク等が形成されていることも好ましい。収容部材４０をボード３に対して着脱可能とすることで、不使用時にはボード３から収容部材４０を外して、複数枚のボード３を重ねてコンパクトに収納することが可能となる。

また、上記の実施形態において、ボード３は、図示されていたように矩形状であってもよいし、これ以外の形状（円形状、多角形状、等）であってもよい。ただし、ボード３は、小中学校の学校机に載置できる程度のサイズとされることが好ましい。

また、上記の実施形態において、ボード３が、複数のパーツが連結されることにより構成されてもよい。例えば、各区画４１〜４５に相当する各部分を他の部分と分離・連結自在なパーツとして構成しておき、これらを任意に組み合わせて連結することで、ボード３を構成してもよい。

１０…電子部品
１１…第１電子部品
１２…第２電子部品
１３…第３電子部品
１４…第４電子部品
１５…第５電子部品
１０１…光源
１４０…ダミー電子部品
１０ｔ…タグ状電子部品
２…情報端末機器
２００…表示画面
２０…電子部品記号
２１…第１電子部品記号
２２…第２電子部品記号
２３…第３電子部品記号
２４…第４電子部品記号
２５…第５電子部品記号
３…ボード
４…置き場所示唆部
４０…収容部材
４１…第１区画
４２…第２区画
４３…第３区画
４４…第４区画
４５…第５区画
５…第１ポート
６…第２ポート
５１，６１…コネクタ
７…連結線表示部
７０１…第１連結線
７０２ａ，７０２ｂ…第２連結線
７０３…第３連結線
７１…線状点灯部材
７２…動作検知センサ
７３…点灯制御部
１００…プログラミング教育用教材
Ａ１，Ａ２ａ，Ａ２ｂ，Ａ３…図式化アルゴリズム

Claims (8)

1. 複数の電子部品のそれぞれに対応する電子部品記号が連結されることで規定された図式化アルゴリズムから作成されるプログラムを実行して、該複数の電子部品を動作させるプログラミング教育用教材であって、
   前記電子部品を配置するためのボードと、
   前記ボード上の前記電子部品の配置が前記図式化アルゴリズムにおける前記電子部品記号の配置と対応するように前記電子部品の置き場所を示唆する、前記ボードに設けられた置き場所示唆部と、
   を備える、プログラミング教育用教材。
2. 請求項１に記載のプログラミング教育用教材であって、
   前記ボード上に配置された前記電子部品の間に、前記図式化アルゴリズムにおいて前記電子部品記号を連結する線と対応する連結線を表示する連結線表示部、
   をさらに備える、プログラミング教育用教材。
3. 請求項２に記載のプログラミング教育用教材であって、
   前記連結線表示部が、
   前記ボードに設けられた線状点灯部材と、
   前記ボード上に配置された前記電子部品の間に設けられた前記線状点灯部材を点灯させることで前記連結線を表示させる点灯制御部と、
   を備える、プログラミング教育用教材。
4. 請求項３に記載のプログラミング教育用教材であって、
   前記点灯制御部が、
   前記ボード上に配置された前記電子部品が動作状態となったときに、前記線状点灯部材を点灯させる、
   プログラミング教育用教材。
5. 請求項３または４に記載のプログラミング教育用教材であって、
   前記ボードが透明材料により形成されており、
   前記線状点灯部材が、前記ボードの裏面側に設けられている、
   プログラミング教育用教材。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のプログラミング教育用教材であって、
   前記置き場所示唆部が、
   前記ボード上に設けられた、前記電子部品の少なくとも一部分を収容する収容部材、
   を備える、プログラミング教育用教材。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のプログラミング教育用教材であって、
   前記置き場所示唆部が、
   前記ボード上に前記電子部品の機能種類に応じた区画を規定して、前記電子部品をその機能に応じた区画に置くように示唆するものである、
   プログラミング教育用教材。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のプログラミング教育用教材であって、
   前記ボードに設けられたポートと、
   前記ポートに接続された導線と、
   前記導線の端部に設けられ、前記ボードに配置される電子部品と接続可能に前記ボードに固定されたコネクタと、
   を備える、プログラミング教育用教材。

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