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▶ 高松 基広の特許一覧

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024131344
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】課題解決カード及びその使用方法
(51)【国際特許分類】
   G09B 1/34 20060101AFI20240920BHJP
   G09B 19/22 20060101ALI20240920BHJP
【FI】
G09B1/34
G09B19/22
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023041550
(22)【出願日】2023-03-16
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用申請有り 1.令和4年3月19日に株式会社ティーファブワークスのウェブサイト「Grove for Scrach AkaDako」にて公開 2.令和4年4月22日に動画共有サイト「YouTube」にて公開 3.令和4年5月4日に特定非営利活動法人タイプティーが主催する「GIGAGIG」プログラム内ワークショップにて公開 4.令和4年5月16日に動画共有サイト「YouTube」にて公開 5.令和4年6月3日に動画共有サイト「YouTube」にて公開 6.令和4年8月21日に鳥取県教育委員会が主催する「GIGAスクールフェア2022 in TOTTORI」プログラム内ワークショップにて公開 7.令和4年10月4日に動画共有サイト「YouTube」にて公開 8.令和4年10月10日に株式会社ティーファブワークスが発行する「2023年3月発売予定新製品カタログ」にて公開 9.令和4年10月18日に株式会社ティーファブワークスのウェブサイト「Grove for Scrach AkaDako」にて公開 10.令和4年12月4日に東京都小学校プログラミング教育研究会が主催する「プログラミング教育 明日会議2022」プログラム内ワークショップにて公開 11.令和5年2月26日に株式会社バザールが主催する「Microsoft Education Day 2023」プログラム内ワークショップにて公開 [リンク先URL] https://akadako.com/852/ https://www.youtube.com/watch?v=tgRaPeKc8D0 https://sites.google.com/typet.jp/gigagig2022/top https://www.youtube.com/watch?v=XdrHAVRrJvs https://www.youtube.com/watch?v=RJgoG40ovQ8 https://www.youtube.com/watch?v=mEZscD9l7mE https://akadako.com/1407/ (令和5年3月28日検索)
(71)【出願人】
【識別番号】716000606
【氏名又は名称】高松 基広
(74)【代理人】
【識別番号】100181490
【弁理士】
【氏名又は名称】金森 靖宏
(72)【発明者】
【氏名】高松 基広
(57)【要約】      (修正有)
【課題】課題解決能力や論理的思考力を養うにあたり学習者の主体性を阻害しないようにする課題解決カード及びその使用方法を提供する。
【解決手段】所定の課題がイラストで示される課題イラストが少なくとも一方の面に掲載される課題カードと、前記課題イラストで特定される前記課題を解決するために計測が必要な環境変化がイラスト又は文字情報で示される環境変化情報が掲載される表面と、前記環境変化を計測可能な計測手段を制御するための処理手順が掲載される裏面とからなる計測カードと、前記課題を解決するための解決手段が少なくともイラストで示される解決手段情報が掲載される表面と、前記解決手段を実現可能な所望のデバイスを制御するための処理手順が掲載される裏面とからなる制御カードとを備える。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の課題がイラストで示される課題イラストが少なくとも一方の面に掲載される課題カードと、
前記課題イラストで特定される前記課題を解決するために計測が必要な環境変化がイラスト又は文字情報で示される環境変化情報が掲載される表面と、前記環境変化を計測可能な計測手段を制御するための処理手順が掲載される裏面とからなる計測カードと、
前記課題を解決するための解決手段が少なくともイラストで示される解決手段情報が掲載される表面と、前記解決手段を実現可能な所望のデバイスを制御するための処理手順が掲載される裏面とからなる制御カードと
を備える課題解決カード。
【請求項2】
前記計測カードの前記表面の周縁に前記環境変化情報を取り囲む第1の囲み枠が配され、前記制御カードの前記表面の周縁に前記解決手段情報を取り囲む第2の囲み枠が配されており、
前記第1の囲み枠は第1の色彩を有し、前記第2の囲み枠は前記第1の色彩と異なる第2の色彩を有する
請求項1に記載の課題解決カード。
【請求項3】
前記課題カードには、少なくとも6種類の前記課題イラスト、及び該6種類の前記課題イラストに共通する課題テーマが掲載されている
請求項1又は2に記載の課題解決カード。
【請求項4】
少なくとも13種類の前記計測カードと、少なくとも6種類の前記制御カードとを備え、
前記計測カード及び前記制御カードの各表面には、各々が前記計測カード又は前記制御カードであることを識別する識別情報が記載されている
請求項1又は2に記載の課題解決カード。
【請求項5】
所定の課題がイラストで示される課題イラストが少なくとも一方の面に少なくとも6種類掲載される課題カードと、
前記課題イラストで特定される前記課題を解決するために計測が必要な環境変化がイラスト又は文字情報で示される環境変化情報が掲載される表面と、前記環境変化を計測可能な計測手段を制御するための処理手順が掲載される裏面とからなる少なくとも13種類の計測カードと、
前記課題を解決するための解決手段が少なくともイラストで示される解決手段情報が掲載される表面と、前記解決手段を実現可能な所望のデバイスを制御するための処理手順が掲載される裏面とからなる少なくとも6種類の制御カードと
を備える課題解決カードの使用方法において、
前記課題カードに掲載される前記6種類の課題イラストの中から任意の課題イラストを選択する第1のステップと、
前記計測カードの表面が視認される状態で、前記13種類の当該計測カードの中から、第1の工程において選択した前記課題イラストで特定される前記課題を解決するために計測が必要と考えられる環境の変化を特定する前記環境変化情報が掲載される前記計測カードを選択する第2のステップと、
前記制御カードの表面が視認される状態で、前記6種類の当該制御カードの中から、第1の工程において選択した前記課題イラストで特定される前記課題を解決可能と考えられる解決手段を特定する前記解決手段情報が掲載される前記制御カードを選択する第3のステップと、
前記第2の工程において選択した前記計測カード及び前記第3の工程において選択した前記制御カードのそれぞれを裏返し、各カードの裏面に掲載されている各処理手順を確認する第4のステップと
を含む課題解決カードの使用方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、課題解決カード及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、小中学校および高等学校などにおいてプログラミング教育が導入されている。これは、コンピュータが現代社会において必要不可欠なツールとなっているところ、そのコンピュータを動作させるための「プログラミング」を学習することが、子供たちの可能性や創造力を高め、社会で活躍できるきっかけとなることが期待されているからである。
【0003】
その一方で、こと教育現場においては、プログラミング教育の経験のある教師の数が極めて少なく、プログラミング教育において不安を抱えている教師も少なくない現状がある。
【0004】
また、プログラミング教育においては、プログラミングそのものを教えることに注力しがちであり、また、基本的に一人の教師対多数の生徒という教育環境では、どうしても同じ問題を生徒全員が同じように解けるように導くといった従来型の教育に陥りやすい傾向がある。そのため、何のためのプログラミング教育なのか本質を見失ってしまうおそれがある。
【0005】
そこで、本発明の発明者は、プログラミング教育に不安を抱える教師でも、生徒全員に無理なく、かつ、十分なプログラミング教育を行うことができるようなカード教材(非特許文献1)を開発した。
【0006】
このカード教材には、指示カード、条件カード、実行カードが用意されている。指示カードには、課題のヒントとなるイラストがシーン別に描かれている。ここでいう「課題」とは、例えば「無駄な電気の利用を改善する」といったものであり、無駄な電気の利用の事例として、「昼間でも点灯している電灯」や「誰もいないのに動いているエスカレーター」などのイラストが指示カードの表面に描かれている。指示カードの裏面には、条件カードや実行カードの使い方及びこれらのカードに基づいたプログラムの完成のさせ方などの説明文が記載されている。
【0007】
また、条件カードの表面には、例えば「人が動いた」など周囲の環境が変化したことを表す一事象が文字とイラストで描かれており、これを検知するセンサーの写真(画像)が掲載され、裏面には「人が動いた」ことを検知するようにセンサーを働かせるためのプログラミング用のブロック図が描かれている。条件カードには、他にも「気温」の変化や「明るさ」の変化に関するものが複数枚用意されている。
【0008】
さらに、実行カードの表面には、例えば「ライトON/OFF」などの文字と、上記同様にセンサーの写真と、当該センサーに接続される豆電球と電源のイラストが記載され、裏面には上記豆電球を動作させるためのプログラミング用のブロック図が描かれている。実行カードには、他にも「モーターON/OFF」や「アイコン表示/消す」などに関するものが複数枚用意されている。
【0009】
生徒は指示カードに描かれているイラストの中から解決すべき課題を選択し、次に、条件カードの中から、上記課題を解決するために必要な条件を選択し、そして、その条件のときにどんな動作をさせるのかを実行カードの中から選択する。そして、生徒は、選択した条件カードおよび実行カードの裏面を見ることにより、どのようなプログラミングを行えばよいのか確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【非特許文献1】“micro:bitテクニックカード~クリエイティブな授業を誰でも実践が出来る~”,[online],令和3年9月19日,株式会社ティーファブワークス,[令和5年3月14日検索],インターネット<URL:https://tfabworks.com/news/8237/>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
非特許文献1に記載のカード教材によれば、プログラミング教育の経験が十分にない教師でも、複数の生徒に対して容易にプログラミング教育を行うことができ、生徒は用意された課題の中から解決したい課題に加え、その課題に必要な条件とその条件に対応する実行手段を選択するだけで、どのようなプログラミングを組めばよいのか簡単に理解することができる。
【0012】
しかしながら、非特許文献1に記載のカード教材には以下のような課題が残る。指示カードや条件カードや実行カードには、それぞれのカードがどのようなカードであるかを示す説明文(例えば「人が動いた」と記載された条件カードの場合、「近くで人が動いたか調べる。」という説明文)も記載されているが、これらの説明文は、生徒がどのような「条件」や「実行」を選択すればよいかを考察する上では冗長な情報であり、ある意味、解答が掲載されていることになるため、課題解決能力や論理的思考力を養うにあたり学習者の主体性を阻害するおそれがある。
【0013】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、課題解決能力や論理的思考力を養うにあたり学習者の主体性を阻害しないようにする課題解決カード及びその使用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記課題を解決するために、本発明は、所定の課題がイラストで示される課題イラストが少なくとも一方の面に掲載される課題カードと、前記課題イラストで特定される前記課題を解決するために計測が必要な環境変化がイラスト又は文字情報で示される環境変化情報が掲載される表面と、前記環境変化を計測可能な計測手段を制御するための処理手順が掲載される裏面とからなる計測カードと、前記課題を解決するための解決手段が少なくともイラストで示される解決手段情報が掲載される表面と、前記解決手段を実現可能な所望のデバイスを制御するための処理手順が掲載される裏面とからなる制御カードとを備える。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、課題解決能力や論理的思考力を養うにあたり学習者の主体性を阻害しないようにする課題解決カード及びその使用方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1図1は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの課題カードの一例を示す図である。
図2図2は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの計測カードの一例を示す図である。
図3図3は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの制御カードの一例を示す図である。
図4図4は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの計測×AIカードを示す図である。
図5図5は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの通信カードの一例を示す図である。
図6図6は、本発明の実施形態に係る課題解決カードに含まれる13種類の計測カードのうち6種類を示す図である。
図7図7は、本発明の実施形態に係る課題解決カードに含まれる13種類の計測カードのうち6種類を示す図である。
図8図8は、本発明の実施形態に係る課題解決カードに含まれる6種類の制御カードのうち4種類を示す図である。
図9図9は、本発明の実施形態に係る課題解決カードの使用方法(前半の手順)を示すフロー図である。
図10図10は、本発明の実施形態に係る課題解決カードの使用方法(後半の手順)を示すフロー図である。
図11図11は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの計測カードの裏面に掲載されるデバイス説明図の一例を示す図である。
図12図12は、本発明の実施形態に係る課題解決カード及び所定のデバイスを用いたプログラミング学習(実践)の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。また、本明細書に添付した図面においては、理解を容易にするために、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更したり、誇張したりしている場合がある。
【0018】
[課題カードについて]
図1は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの課題カードの一例を示す図である。課題カード1の少なくとも一方の面(表面)には、所定の課題がイラストで示される課題イラスト12が少なくとも6種類掲載されている。また、課題カード1には、上記6種類の課題イラスト12に共通する課題テーマ11が掲載されている。課題カード1の課題テーマ11は「省エネ」であり、課題イラスト12は、課題テーマ11の「省エネ」に関するイラストが描かれている。また、各課題イラスト12の下部には各課題イラスト12についての簡単な説明文13が掲載されている。さらに、各課題イラストの左上に[1]~[6]の項番が記載されている。一例を説明すると、課題イラスト12の項番[1]には、太陽を模したイラストと点灯中の外灯のイラストが描かれ、その下部に「昼間なのに点灯している」という説明文13が掲載される。なお、描かれる課題イラスト12は、学習者に対する視認性を高めるため、例えばピクトグラム等のようなシンプルなイラストであるのが望ましい。また、説明文13がなく、課題イラスト12のみを掲載することで、学習者の想像力を高めることができ得る。
【0019】
課題カード1の他方の面(裏面)には、表面の課題テーマ11と異なる課題テーマ11’及び該異なる課題テーマ11’に関する課題イラスト12’が描かれていてもよく、何も掲載されない白紙でもよく、あるいは、本実施形態の課題解決カードの簡単な使用方法が掲載されていてもよい。なお、本実施形態において、「課題テーマ」は必須の構成要件ではなく、学習者の想像力や思考力を養う観点から、課題カードの表面に掲載されていなくてもよい。あるいは、どのようなテーマに関する課題なのかを学習者に回答させる意図で、表面ではなく裏面に「課題テーマ」を掲載してもよい。
【0020】
課題カード1の上記課題テーマ11(例えば「省エネ」)に関する課題がイラスト(課題イラスト12)で表現されていることにより、学習する者(以下「学習者」という。)は、解決課題を容易に認識することができる。また、課題イラスト12が6種類用意されていることにより、思考のバラツキを抑え、自身が解決したい課題を容易に選択することができる。また、課題テーマ11が、例えば「省エネ」のように一般的によく知られているキーワードで構成されていることにより、どのようなレベルの学習者であっても、どのような課題をテーマとしたカードであるかを容易に認識することができる。なお、6種類としている理由は上記の通りであるが、本発明の課題カード1における課題イラスト12の掲載数はこれに限定されるものではなく、学習者の学習レベルなどに応じて掲載数を決定してもよい。例えば、課題イラスト12の掲載数を5種類以下としても、7種類以上としてもよい。
【0021】
課題テーマとして「省エネ」を例に説明しているが、課題カード1には、「省エネ」以外のテーマとして「栽培」「防災」「福祉」「防犯」といった課題テーマに関する課題カード(不図示)も用意されている。このような社会的要請の強い課題テーマが設定された課題カードを用意しておくことにより、各テーマに対する学習者の問題解決意識を高めることができる。
【0022】
[計測カードについて]
図2は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの計測カードの一例を示す図である。計測カード2の表面2には、上記各課題イラスト12で特定される各課題を解決するために計測が必要な環境変化を示す環境変化情報21が掲載されている(図2(A)参照)。環境変化情報21は、所望の環境変化を表すイラスト21および文字情報21で構成されている。また、計測カード2の表面の周縁に上記環境変化情報21を取り囲む第1の囲み枠22が配されている。第1の囲み枠22は所望の色彩を有する。さらに、計測カード2の上部中央に、計測カードであることを識別させるための識別情報23が掲載されている。なお、後述する制御カードの囲み枠32との識別のため、第1の囲み枠22が有する色彩を第1の色彩とする。第1の囲み枠22が所望の色彩を有することにより、当該色彩によっても計測カード2であることが容易に把握され得る。
【0023】
計測カード2の環境変化情報21の一例として、「温度が上がった/下がった」という文字情報21と温度計を模したイラスト21とが例示されている。また、識別情報23として「計測」という文字情報と「01」という種類番号が例示されている。本実施形態における課題解決カードに含まれる計測カード2は少なくとも13種類用意されており、上記種類番号はこの種類数に応じた番号が付与されている。なお、本実施形態における計測カード2の第1の囲み枠22が有する第1の色彩は淡い橙色であるが、これに限定されるものではなく、種々の色彩が採用され得る。
【0024】
計測カード2の裏面2には、上記の環境変化を計測可能な計測手段24を制御するためのプログラミング手順25(処理手順)が掲載されている(図2(B)参照)。ここでは、表面2の環境変化情報21を計測可能な計測手段24として「温度センサー」が例示され、当該「温度センサー」を制御するためのプログラミング手順がブロック図で描かれている。本実施形態におけるプログラミング手順として、ビジュアル・プログラミング言語であるScratch言語による手順を事例に用いて説明する。ここでは、プログラミング手順25として、イベントコード「(旗マーク)が押されたとき」に、制御コード「ずっと」及び「もし(演算コードが入る六角形状の嵌め込み部)なら~(上側の凹部)でなければ~(下側の凹部)」と、上記六角形状の嵌め込み部に嵌め込む演算コードとが計測カード2の裏面2に掲載されている。演算コード内に配される略楕円形状の嵌め込み部には変数コード「温度」および「28」(℃)ないし「25」(℃)が嵌め込まれている。また、プログラミング手順25の下部には、このプログラミング手順25によって制御される「温度センサー」を備えるプログラミング学習用デバイスの使用方法等が図解されたデバイス説明図26が設けられている。デバイス説明図26については後述する。
【0025】
学習者は、課題カード1の課題イラスト12から選択した課題イラスト12で特定される課題を解決するために計測が必要と考えられる環境変化情報が掲載される計測カード2を13種類の計測カード2の中から選択し、選択した計測カード2を表面2から裏面2に裏返し、当該裏面2に掲載される計測手段24及びプログラミング手順25を確認する。これにより、学習者は、上記計測手段24を制御するためにどのようなプログラムを作ればよいかを容易に把握することができる。
【0026】
[制御カードについて]
図3は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの制御カードの一例を示す図である。制御カード3の表面3には、上記課題を解決するための解決手段が少なくともイラストで示される解決手段情報31が掲載されており(図3(A)参照)、裏面には上記解決手段を実現可能な所望のデバイス34を制御するためのプログラミング手順35(処理手順)が掲載されている(図3(B)参照)。また、制御カード3の表面3の周縁に上記解決手段情報31を取り囲む第2の囲み枠32が配されている。第2の囲み枠32は計測カード2の第1の囲み枠22が有する第1の色彩と異なる第2の色彩を有する。さらに、制御カード3の上部中央に、制御カードであることを識別させるための識別情報33が掲載されている。第2の囲み枠32が第2の色彩を有することにより、当該色彩によっても制御カード3であることが容易に把握され得る。
【0027】
制御カード3の解決手段情報31の一例として、「明かりをつける/消す」という文字情報31と、電球を模したイラスト31とが例示されている。また、識別情報33として「制御」という文字情報と「01」という種類番号が例示されている。本実施形態における課題解決カードに含まれる制御カード3は少なくとも5種類用意されており、上記種類番号はこの種類数に応じた番号が付与されている。なお、本実施形態における制御カード3の第2の囲み枠32が有する第2の色彩は水色であるが、これに限定されるものではなく、第1の囲み枠22が有する色彩と異なる色彩であればよい。第2の囲み枠32が有する第2の色彩が、第1の囲み枠22が有する第1の色彩と異なることにより、計測カード2と制御カード3とを容易に見分けることができる。
【0028】
制御カード3の裏面3には、上記解決手段情報31による解決手段(「明かりをつける/消す」)を実現するデバイス34として「カラーLED」が、当該「カラーLED」を制御するためのプログラミング手順35(処理手順)がブロック図で描かれている。ここでは、プログラミング手順として、計測カード2の裏面2に掲載されているコードと同様のイベントコードと、「もし(演算コードが入る六角形状の嵌め込み部)なら~(上側の凹部)でなければ~(下側の凹部)」の各凹部に嵌め込み可能なイベントコード「(明かりをつける)を送る」「(明かりを消す)を送る」とが制御カード3の裏面3に掲載されている。また、プログラミング手順35の下部には、このプログラミング手順35によって制御される「カラーLED」を備えるプログラミング学習用デバイスの使用方法等が図解されたデバイス説明図36が設けられている。デバイス説明図36については後述する。
【0029】
学習者は、課題カード1の課題イラスト12から選択した課題イラスト12で特定される課題を解決可能と考えられる解決手段情報31が掲載される制御カード3を5種類の制御カード3の中から選択し、選択した制御カード3を表面3から裏面3に裏返し、当該裏面3に掲載される解決手段34及びプログラミング手順35(処理手順)を確認する。これにより、学習者は、上記解決手段34を機能させるためにどのようなプログラムを作ればよいかを容易に把握することができる。
【0030】
[計測×AIカードについて]
図4は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの計測×AIカードを示す図である。本実施形態における計測×AIカード4は、計測カード2と同様に、表面4及び裏面(不図示)からなる。表面4には、計測カード2と同様に、環境変化情報41が掲載されている(図4参照)。環境変化情報41は、所望の環境変化を表すイラスト41および文字情報41で構成されている。また、計測×AIカード4の表面の周縁に上記環境変化情報41を取り囲む第1の囲み枠42が配されている。第1の囲み枠42は所望の色彩を有する。さらに、計測×AIカード4の上部中央に、計測×AIカードであることを識別させるための識別情報43が掲載されている。
【0031】
計測×AIカード4の環境変化情報41の一例として、「話した(音声認識/Scratch)」という文字情報41と「HELLO」(吹き出し)と話す人を模したイラスト41とが例示されている。また、識別情報43として「計測×AI」という文字情報と「01」という種類番号が例示されている。本実施形態における課題解決カードに含まれる計測×AIカード4は少なくとも2種類用意されており、上記種類番号はこの種類数に応じて採番されている。なお、本実施形態における計測×AIカード4の第1の囲み枠42が有する第1の色彩は紫色である。計測×AIカード4の裏面(不図示)には、人が話したことを所望のデバイスに認識させるためのプログラミング手順(処理手順)が計測カード2と同様にブロック図で描かれているが、本発明の本質的要素ではないため、詳細な説明を省略する。
【0032】
[通信カードについて]
図5は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの通信カードの一例を示す図である。本実施形態における通信カード5は、制御カード3と同様に、表面5及び裏面(不図示)からなる。表面5には、制御カード3における解決手段情報31の発展形である通信手段情報51が掲載されている(図5参照)。通信手段情報51は、簡略化された通信手段を表すイラスト51および文字情報51で構成されている。また、通信カード5の表面の周縁に上記通信手段情報51を取り囲む第1の囲み枠52が配されている。第1の囲み枠52は所望の色彩を有する。さらに、通信カード5の上部中央に、通信カードであることを識別させるための識別情報53が掲載されている。
【0033】
通信カード5の通信手段情報51の一例として、「データを送る/受け取る(IoT・双方向通信)」という文字情報51と2台のPCが互いにネットワークを介して接続されている様子を模したイラスト51とが例示されている。また、識別情報53として「通信」という文字情報と「01」という種類番号が例示されている。本実施形態における課題解決カードに含まれる通信カード5は少なくとも1種類用意されており、上記種類番号はこの種類数に応じて採番されている。なお、本実施形態における通信カード5の第1の囲み枠52が有する第1の色彩は赤色であるがこれに限定されるものではなく、種々の色彩が採用され得る。通信カード5の裏面(不図示)には、通信手段によって所望のデータを送信側から受信側に送る処理を実行させるためのプログラミング手順(処理手順)が制御カード3と同様にブロック図で描かれているが、本発明の本質的要素ではないため、詳細な説明を省略する。
【0034】
[計測カードの種類について]
図6及び図7は、本発明の実施形態に係る課題解決カードに含まれる13種類の計測カード2のうちそれぞれ6種類を示す図である。すなわち、本実施形態における計測カード2には、図2に示す計測カード2(「温度が上がった/下がった」)の他に12種類の計測カード2a~2k及び2nが用意されている。以下、それぞれについて表面についてのみ説明する。裏面については、図2を用いて説明した上記計測カード2と同様に各環境変化とこれに対応する各計測手段に計測させるための各プログラミング手順が掲載される点において計測カード2と共通するも、本発明の本質的要素ではないため、詳細な説明を省略する。
【0035】
計測カード2aには、環境変化情報として「湿度が上がった/下がった」の文字情報2aと、湿度を水滴と「%」記号で表したイラスト2aとが掲載されている。計測カード2bには、環境変化情報として「気圧が上がった/下がった」の文字情報2bと、気圧の変化を下向きの矢印3本及び「hpa」の文字で表したイラスト2bとが掲載されている。計測カード2cには、環境変化情報として「明るくなった/暗くなった」の文字情報2cと、太陽と月を模したイラスト2cとが掲載されている。計測カード2dには、環境変化情報として「動いた(加速度)」の文字情報2dと、立体状の物体が動いている様子を模したイラスト2dとが掲載されている。計測カード2eには、環境変化情報として「傾いた(加速度)」の文字情報2eと、立体状の物体が傾いた様子を表したイラスト2eとが掲載されている。計測カード2fには、環境変化情報として「押した・踏んだ(クリップ端子)」の文字情報2fと、クリップ端子が繋がれた板を足で踏む様子が描かれたイラスト2fとが掲載されている(以上まで図6参照)。
【0036】
計測カード2gには、環境変化情報として「水に濡れた/乾いた(クリップ端子)」の文字情報2gと、クリップ端子に繋がれた板に水滴が付いている様子を表したイラスト2gとが掲載されている。計測カード2hには、環境変化情報として「近づいた/離れた(距離)」の文字情報2hと、人が物体に近づいたり離れたりする様子を表したイラスト2hとが掲載されている。計測カード2iには、環境変化情報として「ボタンが押された」の文字情報2iと、「A」と書かれたボタンを指で押そうとしている様子を表したイラスト2iとが掲載されている。計測カード2jには、環境変化情報として「うるさくなった/静かになった(音量/Scratch)」の文字情報2jと、音が伝わる様子と人の耳を模したイラスト2jとが掲載されている。計測カード2kには、環境変化情報として「時間になった」の文字情報2kと、時計を模したイラスト2kとが掲載されている(以上まで図7参照)。計測カード2nには「?」の文字情報2nが掲載され、その下のスペース2nには何も描かれてない(図7)。これにより、学習者は、課題を解決するために計測が必要と考えられる環境変化を自由に考察することができる。
【0037】
以上のように、少なくとも13種類の計測カード2(2a~2l)が例示的に設定されていることにより、学習者は、選択した課題を解決するために計測が必要な環境変化及び計測手段を豊富なパリエーションの中から自由に選択することができる。なお、計測カード2の種類数は13種類に限定されるものではなく、計測対象となり得る環境変化の採用数に応じて適宜設定することができ、14種類以上であってもよい。
【0038】
[制御カードの種類について]
図8は、本発明の実施形態に係る課題解決カードに含まれる6種類の制御カード3のうち5種類を示す図である。すなわち、本実施形態における制御カード3には、図3に示す制御カード3(「明かりをつける/消す(カラーLED)」)の他に5種類の制御カード3a~3d及び3nが用意されている。以下、それぞれについて表面についてのみ説明する。裏面については、図3を用いて説明した上記制御カード3と同様に各解決手段とこれに対応する各デバイスを制御させるための各プログラミング手順が掲載される点において制御カード3と共通するも、本発明の本質的要素ではないため、詳細な説明を省略する。
【0039】
制御カード3aには、解決手段情報として「しゃべる(音声合成/Scratch)」の文字情報3aと、「HELLO」と書かれた吹き出しとスピーカーを模したイラスト3aとが掲載されている。制御カード3bには、解決手段情報として「音を鳴らす(音/Scratch)」の文字情報3bと、「♪」が表記された吹き出しとスピーカーを模したイラスト3bとが掲載されている。制御カード3cには、解決手段情報として「動かす(振動モーター)」の文字情報3cと、歯車を模したイラスト3cとが掲載されている。制御カード3dには、解決手段情報として「外部の電気回路をON/OFFする」の文字情報3dと、モーター及び電池を含む回路図を模したイラスト3dとが掲載されている(以上まで図8参照)。制御カード3nには「?」の文字情報3nが掲載され、その下のスペース3nには何も描かれてない(図8)。これにより、学習者は、課題を解決する手段として考えられる解決手段を自由に考察することができる。
【0040】
[課題解決カードの使用方法について]
図9は、本発明の実施形態に係る課題解決カードの使用方法(前半の手順)を示すフロー図である。図10は、本発明の実施形態に係る課題解決カードの使用方法(後半の手順)を示すフロー図である。以下の説明においては、図1に示される課題カード1、図2に示される計測カード2、図3に示される制御カード3を事例として用いる。
【0041】
[課題を選択する第1のステップ]
学習者は、課題カード1に掲載される6種類の課題イラスト12の中から課題[1](昼間なのに点灯している)が示される課題イラスト12を選択する(図9,ステップS1)。
【0042】
[計測カードを選択する第2ステップ]
次に、学習者は、13種類の計測カードの各表面が視認される状態で、当該13種類の計測カードの中から、第1のステップにおいて選択した課題イラスト12で特定される課題[1](昼間なのに点灯している)を解決するために計測が必要と考えられる環境の変化を特定する環境変化情報21(温度が上がった/下がった)が掲載される計測カード2を選択する(図9,ステップS2)。
【0043】
[制御カード3を選択する第3のステップ]
次に、学習者は、6種類の制御カード3の表面が視認される状態で、当該6種類の制御カード3の中から、第1のステップにおいて選択した課題イラスト12で特定される課題[1]を解決可能と考えられる解決手段を特定する解決手段情報31(外部の電気回路をON/OFFする)が掲載される制御カード3を選択する(図10,ステップS3)。
【0044】
[プログラミング手順を確認するステップ]
そして、学習者は、第2のステップにおいて選択した計測カード2及び第3のステップにおいて選択した制御カード3のそれぞれを裏返し、各カードの裏面に掲載されているプログラミング手順25(処理手順)及びプログラミング手順35(処理手順)を確認する(図10,ステップS4)。
【0045】
本実施形態による課題解決カードの使用方法によれば、上述の各ステップ(S1~S3)を経て選択した計測カード2及び制御カード3のそれぞれを裏返し、各カードの裏面を確認するだけで、計測手段に選択した環境変化を計測させるためのプログラミング手順(処理手順)及びデバイスに選択した解決手段を実行させるためのプログラミング手順(処理手順)を確認することができ、これにより特定の課題を解決するために計測が必要な環境変化(条件)および当該特定の課題を解決可能な解決手段を自ら選択し、これによって課題が解決されることを認識できることから、課題解決能力や論理的思考法を養うにあたり学習者の主体性を阻害しないようにすることができる。
【0046】
[デバイス説明図について]
図11は、本発明の実施形態に係る課題解決カードのうちの計測カードの裏面に掲載されるデバイス説明図26の一例を示す図である。このデバイスは、本発明の発明者が着想した技術的思想のもと、開発されたプログラミング学習用デバイス100である。このプログラミング学習用デバイス100は、本実施形態における課題解決カードを用いて学習者が選択した計測カード2及び制御カード3の裏面に記載されたプログラミング手順(25,35)によって実際に計測手段や所望のデバイスが実行される様子を確認するためのプログラミング学習のための教習具である。
【0047】
プログラミング学習用デバイス100は、後述するようにUSBケーブルを介してコンピュータと接続するだけで(USB給電により電源不要で)動作させることができる(図12参照)。プログラミング学習用デバイス100には、上記計測手段としての各種センサー(距離、温度、湿度、気圧、明暗、加速度など)が搭載されている。また、プログラミング学習用デバイス100には、上記解決手段を実現させるため各種デバイス(振動モーター、フルカラーLEDなど)が搭載されている。また、プログラミング学習用デバイス100には、このデバイスに搭載されていない外部センサーなどを接続するための各種端子(Groove端子、クリップ端子、制御スイッチ端子など)が搭載されている。
【0048】
図11に示されるように、学習者が選択した計測カード2の裏面2[B]のデバイス説明図26(右側の拡大図を参照)には、プログラミング学習用デバイス100の平面図に加え、このデバイスに搭載されている温度センサーの使用方法に関する簡易説明文及び計測範囲(-40℃~85℃)が記載されている。学習者は、裏面2[B]に掲載されたプログラミング手順25に基づいてプログラムを作成し、その後、プログラミング学習用デバイス100に搭載された上記温度センサーが機能するかどうかをその場で確認することができる。
【0049】
[プログラミング学習実践例について]
図12は、本発明の実施形態に係る課題解決カード及び所定のデバイス(プログラミング学習用デバイス100)を用いたプログラミング学習(実践)の一例を示す図である。まず、図のようにプログラミング学習用デバイス100をコンピュータ200にUSBケーブルを用いて接続する(図12参照)。次に、Scratch互換のXcratchによるプログラミング用エディターを起動させる。学習者は、上述の事例において選択した計測カード2及び制御カード3の各裏面に掲載されたプログラミング手順(25,35)を参照して、コンピュータ200の画面210を見ながら、上記プログラミング手順に記載されたブロックを、マウス等を用いたドラッグ操作などにより組み合わせていく。プログラミング手順の通りにブロックが組み合わされた後、実行アイコン(不図示)を、マウス等を操作してクリック等することにより、所望の計測手段及びデバイスが機能する様子をその場で確認することができる。
【0050】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【0051】
上述においては、プログラミング言語としてビジュアル・プログラミング言語の代表格であるScratch言語を事例として説明したが、これに限定されるものではなく、他のビジュアル・プログラミング言語を用いた場合にも適用可能である。また、ビジュアル・プログラミング言語に限定されず、各種プログラミング言語を用いた場合にも適用可能である。さらに、本実施形態においては環境変化を計測可能な計測手段を制御するための処理手順として、プログラミング手順を用いて説明したが、本発明における処理手順はこれに限定されるものではなく、コンピュータやプログラミングを用いることなく計測あるいは解決(実行)可能な処理手順であってもよい。例えば、電気工作物の工作方法などであってもよく、具体的には、例えば小中学生向けの課題工作キットの使用手順などの物理的な教材の使用手順であってもよい。
【0052】
また、本実施形態における課題解決カードに含まれる計測カードや制御カードなどの大きさ(サイズ)は横86mm×縦128mmの略長方形状を採用しているが、本発明における課題解決カードに含まれる各カードのサイズが上記に限定されるものではなく、掲載される情報量に応じて必要なサイズが適宜設定され得る。具体的には、各サイズの大きさとしては、上記のサイズより小さいトランプサイズであっても、上記のサイズより大きいサイズであってもよい。
【符号の説明】
【0053】
1…課題カード
2…計測カード
3…制御カード
11…課題テーマ
12…課題イラスト
21…環境変化情報
22…第1の囲み枠
23…識別情報
24…計測手段
25…プログラミング手順
31…解決手段情報
32…第2の囲み枠
33…識別情報
34…デバイス
35…プログラミング手順

図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12