JP7009705B2 - Teaching materials for programming education - Google Patents
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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。 The present invention relates to teaching materials for supporting programming education.
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)。 In recent years, programming education for elementary and junior high school students has been actively conducted, and various teaching materials have been proposed to support this. In programming education for elementary and junior high school students, the focus is not on program creation (coding), but on thinking about program execution procedures (algorithms) necessary to move an object as intended (for example, patent documents). 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。 On the other hand, the development of kits that allow children and adults without specialized knowledge to easily program is also in progress. For example, an electronic tag (a small electronic device that operates by receiving radio waves, etc.) having various functions such as a button, a light source, a motion sensor, a motion sensor, a temperature / humidity sensor, and an illuminance sensor is combined to control them. There is a kit for creating a program (trade name: MESH (registered trademark of Sony Corporation)). In this kit, predetermined application software is installed in an information terminal device or the like, and a program is created using the software. In this application software, icons corresponding to each electronic tag, icons corresponding to various logic processes (and process, timer process, etc.), etc. are displayed on the display screen of the information terminal device. The user can create a program execution procedure (algorithm) by selecting icons by dragging or the like, arranging them on the display screen, and connecting the icons on the display screen. In this aspect, the algorithm can be created by intuitive operation, so that even a child or an adult without specialized knowledge can easily use it.
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。 In programming education, after creating a program, it is actually executed to check whether the object works as intended. At this time, it is important to understand the correspondence between the program execution procedure and the actual operation flow. However, it is not easy for those who are new to programming to understand this correspondence.
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。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide teaching materials that can intuitively understand the correspondence between a program execution procedure and an actual operation flow in programming education.
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明示する、前記ボードに設けられた置き場所示唆部と、
を備える。
The present invention made to solve the above problems is
It is a programming educational material that operates a plurality of electronic components by executing a program created from a schematic algorithm defined by concatenating the electronic component symbols corresponding to each of the plurality of electronic components.
A board for arranging the electronic components and
A placement location suggestion portion provided on the board, which clearly indicates the placement location of the electronic component so that the placement of the electronic component on the board corresponds to the placement of the electronic component symbol in the diagramming algorithm.
To prepare for.
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。 This programming teaching material is used, for example, as follows. A user of the teaching material creates a graphic algorithm by concatenating electronic component symbols corresponding to each of a plurality of electronic components on a display screen of an information terminal device, for example. Then, the user arranges the electronic component on the board. If it is difficult to place the electronic component itself on the board, such as when the electronic component is integrally mounted on an information terminal device or the like, a dummy electron prepared in advance as a substitute for the electronic component is used. All you have to do is place the components on the board. The board is provided with a placement location suggestion section, and when the user places each electronic component on the board according to the suggestion of the placement location suggestion section, each electronic component is plotted on the board. It is arranged so as to correspond to the arrangement of the electronic component symbols in. In the schematic algorithm, by concatenating a plurality of electronic component symbols, the operation flow of the corresponding multiple electronic components (however, the "operation flow" here is, for example, "causal operation-> result". When a program created from the schematic algorithm is executed, each electronic component on the board follows its arrangement. The user can intuitively understand the correspondence between the program execution procedure and the actual operation flow.
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。 In the above configuration, the "placement suggestion unit" clearly indicates the position where the electronic component should be placed, and suggests the place to place the electronic component to the person who sees it. Specifically, the "placement suggestion unit" may be realized by displaying characters, symbols, figures, etc. indicating the position where the electronic component should be placed on the surface of the board, or the position where the electronic component should be placed. It may be realized by providing a jig member or the like indicating the above on a board, or it may be realized by both of them. In the former, characters, symbols, figures, etc. may be represented by being printed on the surface of the board, or a magnet, a sticker, etc. on which the characters, etc. are printed may be attached on the board. It may be represented by. Alternatively, it may be represented by an uneven structure provided on the surface of the board or the like, or may be represented by lighting a light source or the like provided on the board. Alternatively, the board may be configured by a display device such as a liquid crystal display and displayed on the display screen of the display device.
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。
Preferably, the programming teaching material is
A connecting line display unit that displays a connecting line corresponding to a line connecting the electronic component symbols in the schematic algorithm between the electronic components arranged on the board.
To prepare for.
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。 According to this configuration, connecting lines are displayed between the electronic components placed on the board according to the placement location suggestion part, so it is possible to more clearly understand the correspondence between the program execution procedure and the actual operation flow. Can be done.
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。
Preferably, in the programming teaching material,
The connecting line display unit
The linear lighting member provided on the board and
A lighting control unit that displays the connecting line by lighting the linear lighting member provided between the electronic components arranged on the board.
To prepare for.
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。 According to this configuration, when the linear lighting member is lit, the connecting line appears visually on the board, so that the correspondence between the program execution procedure and the actual operation flow can be dynamically grasped. ..
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。
Preferably, in the programming teaching material,
The lighting control unit
When the electronic component arranged on the board is in the operating state, the linear lighting member is turned on.
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。 According to this configuration, it is possible to control the lighting of the linear lighting member with a simple configuration.
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。
Preferably, in the programming teaching material,
The board is made of a transparent material
The linear lighting member is provided on the back surface side of the board.
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。 According to this configuration, the linear lighting member does not get in the way when the user arranges the electronic component on the board.
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。
In the above configuration, the "transparent material" refers to a material that is translucent and the other side of which is transparent (ie, transparent) through the material formed from the material. The transparent material may be any material having transparency such that when the linear lighting member provided on the back surface side of the board formed of the transparent material is lit, it can be visually recognized from the front surface of the board. For example, the transparent material is not lit. The linear lighting member in the state may not be visible from the surface of the board.
Further, in the above configuration, "provided on the back surface side of the board" means that it is provided so as not to be exposed on the front surface of the board, and may be provided along the back surface side of the board, for example. It may be embedded in the board.
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。
Preferably, in the programming teaching material,
The place suggestion part
An accommodating member provided on the board for accommodating at least a part of the electronic component.
To prepare for.
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。 According to this configuration, by keeping at least a part of the electronic component housed in the accommodating member, the electronic component is prevented from moving on the board. Therefore, the electronic components on the board do not move and their arrangement is not obscured.
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。 In the above configuration, the accommodating member may be fixed to the board or may be detachably provided to the board.
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。
Preferably, in the programming teaching material,
The place suggestion part
A section corresponding to the functional type of the electronic component is defined on the board, and it is suggested that the electronic component is placed in the section according to the function.
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。 The simplest program is an electronic component that has an input function (a function that detects an external physical state and outputs a signal, etc.) and an output function (a function that performs a predetermined operation based on an externally input signal, etc.). ) Are operated in this order. Alternatively, the electronic component having an input function and the electronic component having a connection function (a function of converting and outputting a signal or the like input from the outside) are operated in this order. Therefore, for example, by defining divisions corresponding to each of the input function, the connection function, and the output function in this order on the board, and suggesting that each electronic component be placed in the division corresponding to the function, a plurality of sections are specified. Electronic components can be arranged to correspond to the arrangement of electronic component symbols in the diagramming algorithm.
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。
Preferably, the programming teaching material is
The ports provided on the board and
The conductor connected to the port and
A connector provided at the end of the conductor and fixed to the board so as to be able to connect to an electronic component arranged on the board.
To prepare for.
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。 According to this configuration, by connecting an external device such as an external power supply or an external output device to the port provided on the board, the external device and the electronic component arranged on the board can be electrically connected. can.
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。 According to the present invention, when the user of the teaching material places the electronic component on the board according to the suggestion of the place suggestion section provided on the board, the electronic component is displayed on the board as the electronic component in the diagramming algorithm. Arranged to correspond to the arrangement of symbols. Therefore, when the program is executed, the electronic components on the board operate according to the program flow according to the arrangement, and the user who sees this operates the program execution procedure and the actual operation flow. You can intuitively understand the correspondence.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments described below, and includes various aspects without departing from the spirit of the present invention.
<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。
<1. Program creation kit>
The teaching material for programming education according to the embodiment uses a program creation kit for creating a program for controlling these by combining a plurality of electronic components. Before explaining the teaching materials for programming education, the program creation kit will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a program creation kit.
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。
The program creation kit includes a plurality of (five in the example of the figure)
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。
The plurality of
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。
Each of the first
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。
However, the electronic components included in the program creation kit are not limited to these five types of
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。
The
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。
When the application software installed here is started in the
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。
The user can create a program execution procedure (that is, an algorithm) by selecting an arbitrary icon by dragging or the like, arranging it on the
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。
When the user creates a schematic algorithm using the
<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。
<2. Teaching materials for programming education >
The teaching material for programming education according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a programming
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11,12,13,15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。
The
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。
On the
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。
The storage
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。
The accommodating
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。
The
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。
The
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。
The
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。
In addition to the above three
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。
A conductor is connected to each of the
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。
The
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。
The connecting
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。
The
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。
Here, the
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。
The
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))。
The
<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。
<3. Usage of programming education materials >
The usage mode of the
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。
See FIG. Here, the student uses the
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。
In this case, the teacher causes the student to place the first
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。
When the student inserts the first
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。
After that, the program created from the diagramming algorithm A1 is executed. Then, when the student presses the button of the first
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。
In this way, each of the
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。
See FIG. Here, the student connects an external power supply 500 (battery in the example of the figure) and an external output device 600 (motor with blades in the example of the figure) to the first port 5 and the
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。
In this case, the teacher causes the student to place the third
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。
When the student inserts the third
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。
After that, the program created from the diagramming algorithms A2a and A2b is executed. Then, when the third
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。
Further, when the third
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。
In this way, each of the
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。
See FIG. Here, the student uses the
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。
In this case, the teacher causes the student to place the first
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。
When the student inserts the first
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。
After that, the program created from the diagramming algorithm A3 is executed. Then, when the student presses the button of the first
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。
Here, the sound is not generated from the dummy
<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。
<4. Other embodiments>
In the above embodiment, the storage
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。
Further, in the above embodiment, the connecting
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。
Further, when the connecting
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。
Further, when the connecting
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。
Further, in the above embodiment, the
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。
Further, in the above embodiment, the accommodating
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。
Further, in the above embodiment, the
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。
Further, in the above embodiment, the
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
10 ...
Claims (9)
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明示する、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。 It is a programming educational material that operates a plurality of electronic components by executing a program created from a schematic algorithm defined by concatenating the electronic component symbols corresponding to each of the plurality of electronic components.
A board for arranging the electronic components and
A placement location suggestion portion provided on the board, which clearly indicates the placement location of the electronic component so that the placement of the electronic component on the board corresponds to the placement of the electronic component symbol in the diagramming algorithm.
Teaching materials for programming education.
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。 The programming educational material according to claim 1 or 2 .
A connecting line display unit that displays a connecting line corresponding to a line connecting the electronic component symbols in the schematic algorithm between the electronic components arranged on the board.
Teaching materials for programming education that further prepare.
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。 The teaching material for programming education according to claim 3 .
The connecting line display unit
The linear lighting member provided on the board and
A lighting control unit that displays the connecting line by lighting the linear lighting member provided between the electronic components arranged on the board.
Teaching materials for programming education.
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。 The teaching material for programming education according to claim 4 .
The lighting control unit
When the electronic component arranged on the board is in the operating state, the linear lighting member is turned on.
Teaching materials for programming education.
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。 The programming educational material according to claim 4 or 5 .
The board is made of a transparent material
The linear lighting member is provided on the back surface side of the board.
Teaching materials for programming education.
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。 The teaching material for programming education according to any one of claims 1 to 6 .
The place suggestion part
An accommodating member provided on the board for accommodating at least a part of the electronic component.
Teaching materials for programming education.
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。 The teaching material for programming education according to any one of claims 1 to 7 .
The place suggestion part
A section corresponding to the functional type of the electronic component is defined on the board, and it is suggested that the electronic component is placed in the section according to the function.
Teaching materials for programming education.
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。 The teaching material for programming education according to any one of claims 1 to 8 .
The ports provided on the board and
The conductor connected to the port and
A connector provided at the end of the conductor and fixed to the board so as to be able to connect to an electronic component arranged on the board.
Teaching materials for programming education.
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