2002年からものづくり活動を通した教育を初めている埼玉大学STEM教育研究センターが夏の国際STEMキャンプと銘打って2019年8月に香港・深圳を訪れ、わかば深圳教室ではSTEMワークショップ、顔認証技術・自動運転技術で知られるAI企業センスタイム社訪問、深圳の夜を彩るLEDマッピングショーの見学のお手伝いをしました。

同センターのワークショップは2002年から長年の教育の蓄積があるだけに非常に学びの多い内容でした。このワークショップでのメイン教材となったのは同センターで開発したオリジナルのマイコンボード「STEM Du」とプラダン（プラスチックダンボール）です。

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このSTEM Duとプラダンとプラグラミングを駆使することでその日の課題に挑戦します。STEM Duはプログラミング学習用のマイコンボードとして最低限の機能を備えているだけなので、性能・機能で比較してしまえば、Arduinoやmicro:bitとは比較できるものではありませんが、これは開発者でワークショップの講師をされた埼玉大学の野村先生の意図するところで、「性能・機能が制限されることで１つの課題をクリアするために様々な工夫が必要」になります。課題のクリアが目的なのではなく、その過程にある試行錯誤こそが非常に重要だということです。その日のワークショップはライントレースカーを仕上げることでしたが、実際に誰一人として同じ形の車、同じプログラムなることはなく、生徒一人一人が工夫しながら問題を解決しようと試みていました。

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床に貼られた黒いテープと床（白っぽい）を識別して車を走らせるにはどうしたらいいか？ロボットをプログラミングしたことのある生徒であれば、マイコンボードに色を識別できるカラーセンサーを新たに接続する必要があると思うかもしれません。しかし、このワークショップではそれは許されてはいません。それではどうするのか？今回はSTEM Duが備えている機能を工夫するしかありません。

ロボットカーをプログラミングによってライントレースさせるのはプログラミング教育における一種の流行です。この流行が思わぬ方向に向かうと「いかに簡単にプログラミングができるか」という思考になり、「ブロックによるプログラミングでこんなに簡単にライントレース カーを作れます！」という製品が誕生してしまいます。これは本末転倒で、そこには学びも何もなく簡単にライントレースカーを「組み立てる」ことができてしまいます。

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ライントレースできることが大前提でその先に別な課題がある場合は、ライントレースにハードルを設ける必要はありませんが、ライントレースそのものが学びの中心にある場合、そのハードルを下げることは学習機会の喪失に繋がります。

このワークショップで生徒がの大課題は「ライントレースカーの作成」ですが、その過程にはいくつもの中課題、小課題があります。それは「センサーと床の距離」「プラダンと床の摩擦への対応」「車輪の回転速度（早すぎるとセンサーが対応できない）」「明るさへの対応（部屋が変わった場合、窓際と部屋の奥での違い）」など多岐に渡ります。

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生徒たちは、機体とプログラミングの調整の試行錯誤を２時間以上続けたところで昼食の時間となりましたが、誰一人として手を止めようとする気配がなく、１時間延長し終えたところでやむなく中断。昼食を挟んでさらに１時間、計４時間以上試行錯誤を繰り返しました。それほどにこの課題だけでも熱中することができるということです。

この学びで培われるのは、いわゆる学科テストでは測りにくい２１世紀型スキルで、プログラミング教育、STEAM教育は本来このような前のめりになれる環境が非常に重要で、このワークショップでは、想像力、問題解決能力などの力が自然と培われていきそうです。

深圳市が目指す「Maker教育（創客教育）」は、埼玉大学STEM教育センターの「ものづくり教育」によるSTEM教育と目指す方向性が非常に近いのですが、世界中のプログラミング教育、STEM教育が発展途上であるように、深圳のMaker教育も発展途上です。埼玉大学がその学びを１０年以上前から続けているということで、今後、埼玉大学と深圳のSTEM教育のコラボレーションから生まれるSTEM教育の発展に期待できそうです。

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今日のSTEM×プログラミングの授業では、前回に引き続きLEDリング（NeoPixelリング）を使った作品作りをしました。前回は全体の色をグラデーションさせてクリスマスの飾りを作りましたが、今回はLED一つ一つを制御して、くるくる回るような動きにしてルーレットを作るという小林先生オリジナルの内容です。

「micro:bit×プログラミング」という取り組みの場合、何が問題で想定の動きをしないのかを探すのが非常に大変です。プログラミングがおかしい場合、LEDがおかしい場合、LEDの接触が悪い場合、ケーブルがおかしい場合、電池の電圧が落ちている場合などなど・・・。

プログラミングやハードウェアをまだ扱い始めたばかりの小学生にとっては、「なぜかできない！」という状況になるのですが、これをひたすらデバッグしてみたり、友達に相談してみたり、なんとかして問題解決するしかありません。
micro:bitを使ってプログラミングをするのですが、実際の学びはこの問題をいかに解決するかが大きな学びになってきます。
私は普段数学を教えているので、「これが数学だったら・・・」と考えると、いくらやっても解けない問題があったら諦めてしまう生徒が出てしまってもおかしくない状況の中で、プログラミングの授業では、子供達が一切諦めようしません。
できたときの喜び、感動を思うとなんとしても完成させたいのだと思います。
数学でもみんあがそう思えるような授業にしていきたいと思うのと同時に、プログラミングが子供を魅了する力は計り知れないなと感じています。
次回がまた楽しみです。

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今回のコード　ＬＥＤルーレット

let pikapika: neopixel.Strip = null
pikapika = neopixel.create(DigitalPin.P0, 16, NeoPixelMode.RGB)
pikapika.setPixelcolor(1, neopixel.colors(NeoPixelColors.Blue))

input.onButtonPressed(Button.A,function () {
for (let i = 0; i < Math.randomRange(40,56); i++) {
pikapika.show()
pikapika.rotate(1)
basic.pause(100)
}
for (let i = 0; i < 8; i++) {
pikapika.show()
pikapika.rotate(1)
basic.pause(500)
}
for (let i = 0; i < Math.randomRange(3,10); i++) {
pikapika.show()
pikapika.rotate(1)
basic.pause(1000)
}
})
input.onButtonPressed(Button.B,function () {
control.reset()
})

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今回の「micro:bitでプログラミング×STEM」の授業では、micro:bitでクリスマスライトを作りました。
今回はmicro:bitにNeoPixelリング（フルカラーLED）を鰐口クリップで接続してNeoPixelをコントロールします。また、そのNeoPixelを入れるシェードの部分は生徒たちの自由な発想で紙やテープを使って製作します。

設計図のある作業ではないので、「これでいいの？」、「こんな風にしてもいい？」という質問が多いのですが、「自由に作っていいよ」、「完成形は決まってないよ」ということを毎回毎回伝えながらの作業になります。

日本人にとっては、やるべきことをやること、決められたルールを守ることは得意分野ですが、何をしてもいい、自由にやってもいいという状況は逆に窮屈な状況に陥ってしまいがちです。

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自由にやらせればやらせるほど、すばらしいアイディアも出てきますし、逆に問題にもぶつかることもあるのですが、その問題をいかに解決するのかも重要な教育的な課題となります。

その問題を解決する手段は、自分で考えることでもいいですし、友達と協力することでもよいのですが、どうしても先生に解決してもらうのを待つような子供もいるので、STEM教育で楽しみながら、さまざまな力を養っていってほしいと思います。

作品は想像もしていなかったすばらしい、楽しいアイディアばかりとなりました。

次回も楽しみです。

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2018年10月12日〜14日に深センの海上世界文化芸術中心でMakerfaire深センが開催されました。もともとＤＩＹ、ものづくり愛好家の交流、発表の場であるMakerfaireですが、科学技術の普及、教育の観点からも非常に面白い発見のある３日間でした。

今年は小学生は手作りの車作りのSTEAMワークショップに参加、中学生は日本人出展者のブースのボランティアに参加ということで、見学だけではなく、自分の手を動かしたり、出展者側に入ってイベントを体験するなど昨年とはまた違った楽しみ方ができたかと思います。そしてハードウェア、STEM教育で突っ走る深センの熱を体感することもできたかと思います。

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私自身もブースのお手伝いをさせていただき、まず一番印象に残ったのは、中国の親たちの科学技術に対する関心の高さと熱心さです。私のお手伝いしたブースでは光る帽子（LEDが入っているピンポン球がたくさんついた帽子）が展示されており、それが様々なタイミングで光ることで、かぶっているだけで楽しい気持ちになれる作品なのですが、これを見た一般の親たちのしてくる質問が、「これはどんな原理で光っているのか？」という質問は一般的だとして、「これは脳波を感知して光るのか？」という先進的な技術を取り入れられることを理解している親もいることに驚きました。

また、親子連れの場合で、子供が親に引き回されるようにして様々なブースを回っていて、親の方が必死になって何か楽しい物、学びのある物がないかを血眼になって探し回っているようで、チャンスを逃すまいとする気迫すら感じました。

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それから、日本人と中国人の興味を示すポイントの違いもおもしろく、前述の光る帽子もそうですが、「ただ楽しい作品」「ジョークの効いた作品」に対して、中国人は「これはいったい何のために使うのか？」と実用性に関する解説を求めてくる傾向がありました。

日本人がモノづくりを純粋にホビーとして楽しむのに対して、中国人はその先にビジネスを見据えていて、自分が好きな物を作る日本人と、ビジネスになりそうな物を作る中国人という構図もこのMakerfaireを通じて見えてくるようでした。
この日本人と中国人の観点の違いは、今の世界経済における日本と中国の状況そのものであるように感じます。

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自分の作りたい物を作る、モノづくりそのものを楽しむということが、今の世界経済下では優位に立てる材料になっていないようですが、今後ＡＩが発達して、人間がより楽しんで生きることが重要になってくるときに、日本人の「遊び心」は重要になってくるように思います。

日本人は自虐的になるのが好きな民族なようですが、自分たちの良さも見失わないように、日本人が目指すべき理想に向かって発展していけたらと思います。

今年もあっという間の３日間最高でした！

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今回の「micro:bitでプログラミング×STEM」の授業では、micro:bitでしゃくとり虫のロボットを作りました。

これまではmicro:bit単体の機能（明るさセンサー、加速度センサーなど）を 利用してJavaScriptで制御することを続けてきましたが、今回はmicro:bitの外部にサーボモータを接続して、それを制御することに挑戦しました。

サーボモータは、単純に物体をグルグルと回転させるというよりも、指定した角度分だけ動かせるような物です。これを使ってごく簡単なロボットを作ってみようという狙いです。

今回のもう１つの重要な狙いは自らの手でオリジナルのロボットを作るということです。既製品を組み立てるのとは違い、ダンボールの切り方・曲げ方、クリップの曲げ方、サーボの取り付ける位置がロボットの動きに大きく左右します。サンプルの形通りに作ったところで、歩くこともままならないのです。

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STEM教育において非常に重要なことは、完成度の高い作品を作り上げることではなく、課題に対しどのようにアプローチするのか、得られた結果を踏まえどのように対処するのかということです。

STEM教育で子供達が作った作品は、一見すると「がらくた」のように見えるかもしれません。それは子供自身の手で作り上げた証拠でもあり、試行錯誤した証拠でもあるのです。

重要なのは、その過程で何を考え実践したのかということです。ですから、作品を理解するには、作者である子供に意図を聞く必要があります。

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今回の製作の過程で子供達が考え、試したことにいくつもおもしろい発想がありましたので、いくつか紹介します。

ある生徒は、しゃくとり虫のコード（プログラム）の中に、サーボを動作させる時間を指定する部分があり、しゃくとり虫を早く動かしたいという理由から、動作する時間を0.5秒から0.1秒に変更しました。

作りながらこのような発想を持つことは本当にすばらしいことです。そして、それを実践できる環境にあるのが、プログラミング×ＳＴＥＭ教育です。

実際に動かしてみると、動作する時間が短すぎて、本来指定している角度の分だけサーボ回転させることができなくなり、想像していた「早く大股で動く」のとは違い、「早く小股で動く」ようになってしまいました。

ここから試行錯誤を繰り返し、一番良い動作時間、サーボの角度を探し出していくことになります。

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またある生徒が考えたのは、しゃくとりの足が滑って前進できないことを解決するために、足にテープを輪にしたものを貼り付け、摩擦を大きくすることでした。これも実際にはテーブルと足がくっついてしまい、前進することができませんでしたが、非常にいいところに着目できたと思います。その後
状態をよく観察して試行錯誤することで、問題解決を目指していきます。

今回は、ソフトの部分であるコードを変更すること、ハードであるしゃくとり虫の本体を改良することの両面から問題を解決する方法を探りました。「答えのない問題」にどう対応するのか、非常にいい時間を過ごせたと思います。

今回のコード

input.onButtonPressed(Button.A, () =>{
　　pins.servoWritePin(AnalogPin.P0, 0);
　　basic.pause(500); 　
　　pins.servoWritePin(AnalogPin.P0, 180);
　　basic.pause(500);
})

準備したもの

・ダンボール
・セロハンテープ、ビニールテープ
・ハサミ、ペンチ
・micro:bit、電源モジュール（単四電池３本）
・ワニ口クリップ
・サーボモーター
・ペーパークリップ

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