(57)【要約】      （修正有）【課題】グループを通して制御の仕組みを学習することを可能とした制御学習用教材を提供する。【解決手段】個人教材１は、マイクロコンピュータと、発光素子と、音（振動）センサとを有し、音（振動）センサの検出により、マイクロコンピュータに格納された発光素子７の発光プログラムが起動可能である。グループ教材３０は、複数の発光素子を面内の相関関係を持った位置に配置して複合した機能を持たせた複合装置（７セグメントＬＥＤ）を模しており、正面に設けられる複数搭載位置Ａ〜Ｇが互いに複合装置の発光素子の位置関係と同じ相関関係にある位置に設けられ、当該搭載位置に夫々個人教材が格納される。手を叩く音により、各個人教材１が点灯を開始する。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
マイクロコンピュータと、発光素子と、音或いは振動センサとを有し、音或いは振動センサの検出により、マイクロコンピュータに格納された前記発光素子の発光プログラムが起動可能な個人教材を複数収容するグループ教材であって、
当該グループ教材は、複数の発光素子を面内の相関関係を持った位置に配置して複合した機能を持たせた複合装置を模しており、
正面に設けられる複数搭載位置が互いに前記複合装置の発光素子の位置関係と同じ相関関係にある位置に設けられ、当該搭載位置に夫々個人教材が配置されることを特徴とする制御学習用教材。
【請求項２】
前記グループ教材の前記搭載位置には開口が設けられ、当該開口内で前記個人教材を保持するものであることを特徴とする請求項１記載の制御学習用教材。
【請求項３】
前記グループ教材は、文字や図形を複数のセグメントにより表示する表示機の当該複数セグメントの相関配置位置に対応させた搭載位置を有していることを特徴とする請求項１記載の制御学習用教材。
【請求項４】
前記グループ教材は、前記搭載位置を直線状に配列していることを特徴とする請求項１記載の制御学習用教材。
【請求項５】
前記グループ教材は、前記搭載位置を円形状に配列していることを特徴とする請求項１記載の制御学習用教材。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、制御学習用教材に関し、特にグループ学習を行うのに適した制御学習用教材に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータと接続してプログラミング体験を通して制御の仕組みを学習する器具として例えば特許文献１に開示される教材用スタンドが知られている。教材用スタンドの発光ダイオードを、スタンド基部内に備えられたマイクロコンピュータの制御により点灯／消灯する。マイクロコンピュータは、外部コンピュータとのインターフェイスを持ち、外部コンピュータにおいてプログラミングした発光ダイオードの点灯パターンを教材用スタンドのマイクロコンピュータに書き込み、動作を確かめることにより学習を行うものである。
【特許文献１】実登３１３０６７９号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、外部コンピュータで行うプログラミングの作業は、生徒個人が有する教材用スタンドへのプログラミングであり、よって個人の範囲を逸脱できず、グループによる分担作業を行うことはできなかった。本考案は、かかる問題点を解決するものであって、グループを通して制御の仕組みを学習することを可能とした制御学習用教材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本考案に係る制御学習用教材は、マイクロコンピュータと、発光素子と、音或いは振動センサとを有し、音或いは振動センサの検出により、マイクロコンピュータに格納された前記発光素子の発光プログラムが起動可能な個人教材を複数収容するグループ教材であって、当該グループ教材は、複数の発光素子を面内の相関関係を持った位置に配置して複合した機能を持たせた複合装置を模しており、正面に設けられる複数搭載位置が互いに前記複合装置の発光素子の位置関係と同じ相関関係にある位置に設けられ、当該搭載位置に夫々個人教材が格納されることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００５】
本考案は以上の通り構成するものであって、生徒個人が夫々行うプログラミングの作業に加えて、各生徒の個人教材で作製する複合装置の制御についてグループで討議し、グループによる分担作業を通してグループ学習を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】個人教材を示す図である。
【図２】個人教材のブロック図である。
【図３】グループ教材を示す図である。
【図４】課題を示す図である。
【図５】外部コンピュータによるプログラミングを示す図である。
【図６】グループ教材の他の例を示す図である。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面に示す実施の形態について説明する。 
図１は本実施例に用いる個人教材1を示す図である。
個人教材１は、直方体状の時計の外形をしており、不透明材料からなるフロントパネル２に、日付、曜日、時刻や温度を表示する液晶画面３を有している。液晶画面３の下には、モード設定、時間設定、アラーム設定等を行うスイッチ４が設けられている。個人教材１の四側面５は透明樹脂からなっており、内部の基板６を透視できるようになっている。基板6には、発光素子として多色発光ダイオード７が実装されており、側面５の透明樹脂を通してその発色光が外部に照射できるようになっている。個人教材１は、生徒が個人個人で所有する教材である。
【０００８】
図２は、個人教材１の内部の電気回路のブロック図である。マイクロコンピュータ１０は、フラッシュメモリを用いたプログラムメモリ１０ａ、RAM１０ｂ、AD変換器１０ｃ、ALU１０ｄ、入出力ポート１０ｅ、アナログ入力ポート１０ｆ、及び書込回路１０ｇを備えており、例えばマイクロチップテクノロジー社のPICマイクロファミリーのマイクロコントローラが利用できる。
【０００９】
入出力ポートには、光センサ（ＣｄＳ）１1、音（振動）センサ１２、スイッチセンサ８のセンサが接続されている。アナログ入力ポート１０ｆには、温度センサ１３が接続されている。また、入出力ポート１０ｅ及び書き込み回路１０ｇには、外部コンピュータ２０とのデータの授受を行うインターフェイス１４が接続されている。インターフェイス１４は、書込み回路１０ｇに書込み電圧を与え、入出力ポート１０ｅを介してプログラムメモリ１０ａへのプログラムの書込みを行う。入出力ポート１０ｅには、さらに多色発光ダイオード７及びブザー１６が接続されている。
時計１５は、液晶画面３やスイッチ４を有し、デジタル時計として独立したものであるが、セットされたアラームに応じて、マイクロコンピュータ１０に対して入出力ポート１０ｅを介して制御信号を与えるものである。
【００１０】
図３は、グループ教材３０を示している。本実施例のグループ教材は、面内に複数の発光素子が相関関係を持った位置に配置され、夫々の発光素子を複合させて機能を持たせた複合装置を模したものであり、本実施例では複合装置として７セグメントLEDを模している。７セグメントＬＥＤとはＡからＧまでの7つのＬＥＤ素子を複合し選択的に発光させて０〜９までの数字を発光させる電子部品である。時計１５の液晶画面３の数字表示にも同様な７セグメントが利用されている。
【００１１】
グループ教材３０は、複数の個人教材を夫々の搭載位置に配置させ、かつ夫々の搭載位置に相関関係を持たせている。グループ教材３０は個人教材の発光状態を観察できるように正面側に押し潰された六角形状の開口を持つ搭載位置Ａ〜Ｇが設けられている。グループ教材３０は、７セグメントLEDの各発光素子の相関位置を個人教材の搭載位置に対応させている。個人教材は実装された多色発光ダイオード７が正面から良く観察できるように、多色発光ダイオード７を正面側にして各搭載位置の開口に差し込まれる。各開口内は、正面を除き、壁で囲われており、個人教材１の正面（フロントパネル２側）と裏面を壁で挟み込んで、適当な弾発をもって保持するようにしている。この作用によりグループ教材３０に個人教材を格納した状態で、持ち運んでも容易に脱落しないようになっている。このため、グループで完成した課題を教室の前に持ち運んで発表することが可能となる。また、内側の壁が六角形状に囲っているため、多色発光ダイオード7の発光が壁に反射し、数字の形を見やすくしている。グループ教材３０は、学習後は廃棄されることを前提にコストをかけずに作製されるもので、ダンボール材が利用される。個人教材の梱包材を転用できるようにしても良い。
【００１２】
図４は、グループ教材を利用した学習課題を説明する図である。
課題は、例えば「０〜９までの数字を順番に、カウントダウン表示する。」である。
図４Ａに、個人教材を格納したグループ教材の発光状況をフェーズ１から１０までを示している。１秒毎にフェーズが進んでいくことにより、カウントダウンが進行する。図中、発光している個人教材の格納する搭載位置は灰で塗りつぶしている。
この課題では、プログラミング体験を行うことの他に、７セグメントＬＥＤの仕組み、各個人の役割と作業の分担を体験する。各グループでは、生徒はＡからＧに担当が割り振られ、どのタイミングで点灯、消灯させるか決められ、各生徒がこれにあわせてプログラミングを自分の個人教材に対して行うのである。例えば、図４Ｂにおいて、フェーズ１において、セグメントＡを担当する生徒は、発光ダイオードを発光させるようにプログラミングする。
【００１３】
図５は、各生徒におけるプログラミングの状態を示している。外部コンピュータの画面２０ａ上の作業領域２０ｂには、シーケンスを表すボックス２１が表示されている。一方、メニュー領域２０ｃには、種々の作業内容を示すアイコン２２が多数表示されており、この中から選択してボックス内にドラッグ／ドロップを行う。アイコン２２としては、多色発光ダイオードを指定した発光色で発光させる作業を行わせる「ＬＥＤ赤／点灯  [  ]秒」アイコン２２ａ、多色発光ダイオードの消灯作業を行わせる「ＬＥＤ／消灯  [  ]秒」アイコン２２ｂなどがある。これらのアイコン２２には、ボークス内にドロップされると点灯又は消灯時間をパラメータとして入力できようにしてある。
また、各種センサが対応する外部事象を検出するまで、プログラムを進めないようにするアイコンも有している。図５の例では、音（振動）センサが音（振動）を検出するまでは待機状態とし、検出されたら次のプログラムに移行する「音センサ入力待ち」アイコン２２ｃが用意されている。
【００１４】
これらのアイコン２２を利用して、図４の課題を解くためには、各生徒は、まずシーケンスの先頭のボックスに、「音センサ入力待ち」アイコン２２ｃをドラッグ／ドロップする。そして、その次に各自が割り当てられた点灯パターンに従い、「ＬＥＤ赤／点灯  [  ]秒」アイコン２２ａ或いは「ＬＥＤ／消灯  [  ]秒」アイコン２２ｂを適宜選択してドラッグ／ドロップを繰り返し、発光プログラムを作成してゆく。この際、各点灯／消灯の時間は１秒を指定する。
【００１５】
ドラフトされたプログラムは、外部コンピュータ２０上で、マイクロコンピュータ１０のオブジェクトファイルに返還されて、インターフェイス１４を介してマイクロコンピュータ１０のプログラムメモリ１０ａに書き込まれる。
【００１６】
各生徒のドラフトによるプログラムが書き込まれた個人教材1は、グループ教材３０の対応する収納箇所Ａ〜Ｇに格納される。
プログラムの最初には、「音センサ入力待ち」アイコン２２ｃの作業内容が設定されているため、各搭載位置Ａ〜Ｇに収容されている個人教材1は、待機状態である。発光プログラムの開始は、グループ教材３０の前で音を出す(例えば、手を叩く)、或いはグループ教材３０に衝撃を与えて（例えば、手で殴打する）、発光プログラムを起動させる。各個人教材1は、一斉に起動を開始し、プログラミングされた順番に点灯／消灯を実行する。動作の確認は、グループ教材３０が与えられた通りカウントダウンを行っているかを観察することにより確認できる。
【００１７】
個人教材1は、他にも温度センサ１３、光センサ１１、スイッチ8等のセンサ、及び時計１５からのアラームを発光プログラムの起動開始要因とできる入力を備えている。このうち、光センサ１１による場合は、例えば暗くなるまで待機し、暗くなったら発光プログラムを起動させるアイコン２２を用意しておけば、教室を暗くすることで、起動を開始させることができる。また、アラームを利用する場合は、所定時刻になるまで待機し、時刻になったら起動するアイコン２２を用意しておけば、当該時間になったら一斉に同期起動ができるようになる。しかしながら、音（振動）センサ１２によるものが授業を進める上でもっとも簡便に起動できるものであるので良い。
【００１８】
このように、本実施例によれば、グループ教材３０自体は、単なる格納場所に過ぎず、個人教材の夫々が、音、振動などの外部要因を検出して起動を開始するため、同期動作のために特別な機能をグループ教材に持たせる必要が無いという、効果がある。
【００１９】
本実施例によれば、生徒個人が夫々行うプログラミングの作業に加えて、７セグメントＬＥＤの動作を観察して、これをカウントダウンさせるためのシーケンスについて対してグループで討議し、グループによる分担作業を通してグループ学習を行うことが可能になる。その過程において、プログラム制御による体験学習や、７セグメントＬＥＤの制御の仕組みを学習することも合わせて可能となる。
【００２０】
上記実施例においては、グループ教材３０は７セグメントＬＥＤを模したが、文字や図形を複数のセグメントにより表示する表示機として、１４セグメントＬＥＤ、１６セグメントＬＥＤ、２４セグメントＬＥＤ、ドットマトリックス表示機などがあり、これを模して、アルファベットも表記できるようにし、文字や図形を電光掲示板のように表示させる課題を与えても良い。また、図６に示すように、直線状に並べて単純な信号機を模したグループ教材としたり、或いは円形状に並べてルーレットを模したグループ教材としても良い。
【００２１】
例えば、直線状に２つ並べたグループ教材では、踏み切りの遮断機のように、左右交互に発光／消灯を繰り返すシーケンスを課題として与えることができる。また、搭載位置Ａ〜Ｃを直線状に３つ並べたグループ教材４０（図６Ａ）では、交通信号のように青、黄、赤が時間を変えて順番に点灯／消灯するシーケンスを課題として与えることができる。
また、搭載位置Ａ〜Ｌを円形状に並べたグループ教材５０（図６Ｂ）は、円を描くように発光させる課題や、発光パターンの美しさをグループ間で競争させる課題を与えることができる。
【００２２】
本考案は以上の通り構成するものであって、生徒個人が夫々行うプログラミングの作業に加えて、７セグメントＬＥＤや、信号機、ルーレット等の複合装置の発光箇所の１セグメントに各生徒の個人教材がなり、これを全体として制御する仕組みについてグループで討議し、グループによる分担作業を通してグループ学習を行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００２３】
１  個人教材
７  多色発光ダイオード
１２  音（振動）センサ
１０  マイクロコンピュータ
２０  外部コンピータ
３０  グループ教材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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