関東地区

教育システム情報学会

2017年度学生研究発表会

Cubetto を利用した小学校低学年向けプログラミング教育の試み
A Trial of Teaching Programming for Elementary Students using Cubetto
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野口 実沙子 ,田代 裕也 ，井原 大貴 ，松澤 芳昭
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Misako Noguchi , Yuya Tashiro , Daiki Ihara , Yoshiaki Matsuzawa*1
青山学院大学社会情報学部*1
School of Social Informatics, Aoyama Gakuin University
Email: a8115165@aoyama.jp
あらまし：英国で開発された幼少児向けプログラミング教材「Cubetto」を用いた学習環境の構築・実践を行った．この実践では，子供たちが身体知を使って体感的にプログラミングを学習できるように，等身大の「ニンゲンキュベット」教材を用意した．スモールステップで基礎アルゴリズム構築から抽象的プログラム構築までを学習できるカリキュラムも開発した．本環境を大学祭で公開し，来場した小学生の参与観察を行った．本発表では， 用意された足場かけを駆使し，児童たちがアルゴリズム構築を行なったエピソードを紹介する．
キーワード： プログラミング教育，Cubetto，小学生，Computational Thinking, 抽象化

1.て，回答過程の分析を行うのは，最後の問 10 である．
問 10 の問題文は，「城を向いてスタート→コンパス→木→山→船」というものである．期待される回答（キュベットの軌跡）を図 1 に示す．

はじめに

モンテッソーリ学校では，子供の自ら学ぶ力を信じ，学習を愛する心を育成することを目指して１００年余りの教育実践が行われてきた．近年では，オバマ米元大統領や藤井聡太棋士などが通っていたことでも有名である．モンテッソーリの業績の一つは，子供が遊びから多くの学んでいることの発見である(1)．モンテッソーリ教具は，子供が興味を持ち，集中して遊べ，その過程で発達段階を超えた深い学習ができるように設計されている．
「Cubetto」はモンテッソーリ教具のコンセプトに基づいて，英国で開発された幼少児向けプログラミング教材である．本研究では，実際の教育経験に基づいた足場かけ教材とカリキュラムを構築し，実際の小学生を対象とした実践を行った．子どもたちが本環境を使って，Computational Thinking(2) の中核をなす抽象化の概念をどう学習するかを明らかにすることが，本研究のテーマである．

2.

図 1．問 10 に要求されるキュベットの軌跡
この問題は，各色のブロックが 4 個という制約があることで，難易度が高くなっている．パターンを見つけて動作の抽象化を行い，青ブロックを使いこなすことが要求されるためである．

学習環境の開発

2.1 幼少児向けプログラミング教材「Cubetto」

2.3「Cubetto」は，ボードにコーディング用のブロックをはめてプログラミングしたものを木製のロボッ
トに命令を送信して動かす教材である．
ボードにはめるブロックの種類は４種類，それぞれ４個ずつ使える．緑のブロックは「前に一歩進む」，黄色のブロックは「左を向く」，赤のブロックは「右を向く」，キュベットに動作させるためのブロックである．青のブロックは，他のブロックとは性質が異なり，定義したパターンの動作を呼び出す，いわゆる関数呼び出しを行うブロックである．

子どもたちが身体知を使って体感できるように等身大のキュベットおよび動作のパターンの発見支援
教具を開発した．開発した教具を図 2 に示す．

ニンゲンキュベット

2.2 カリキュラムと研究対象問題
スモールステップで基礎アルゴリズム構築から抽象的プログラム構築までを学習できるカリキュラムを開発した．全１０問からなる．本研究の対象とし

図 2 ．「ニンゲンキュベット」

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教育システム情報学会「ニンゲンキュベット」は自らが Cubetto になることにより，身体知を利用してキュベットのプログラミングを学習するねらいがある．ホワイトボードと色付きの付箋は，ブロック数の制約を一旦回避して具体的なプログラムを作り，その後パターンを発見することで，プログラム抽象化の支援するというねらいがある．

3.

実践と分析手法構築した教育環境を大学祭に出展した．二日間で約 30 名の小学生が参加した．1 つの Cubetto につき，大学生のインストラクター1 人が配置された．実践における学習者の学習過程はビデオ録画された．本
研究では，そのビデオを用い，筆頭著者が質的分析を行った．

4.

結果

図３．エピソード I のタイムライン
エピソードⅠの学習者は小学校中学年（推定）の男の子（以下 A 君）である．A 君はこの問題 10 に取り組む前に問題 9 までを約 30 分かけて解いている．
A 君が問題 10 を解くプロセスのタイムラインを図３に示す．プロセス全体の時間は 27 分 22 秒である．プロセスは大まかに 2 つのフェーズに分かれている．フェーズⅠは Cubetto を実行せずに考えている 21 分間のフェーズである．フェーズⅡは「ニンゲンキュベット」を使って考え Cubetto を実行する 7分間のフェーズである． 3 回のニンゲンキュベットの試行と 1 回の Cubetto の実行によって，正しいプログラムを作成することができている．
次に各フェーズの詳細を述べる．フェーズⅠでのA 君の考える動作として，「動かずに考える」，「空中に指を指して動かしながら考える」，「立ち上がって実際に自分の体で向きを確認しながら考える」の 3パターンが見られている．Ev1（09’17”）までは，ボードにブロックをはめることも行われていない．
Ev1 以降はボードにブロックをはめることは行われている．しかし，その実行は行われていない．
A 君は自分で考えることに集中しており，例えば，
インストラクター：「ニンゲンキュベットを使って考えてみたら？」（06’40”）や，母親：「動かして考えてみる方法（ニンゲンキュベットを使うこと）もあるよ，頭で考える方が難しいかもよ？自分で動いてやった方がいいと思うよ．」（11’20”）というアドバイスがあったにも関わらず，それらのアドバイスには従わず，自分で考え続けていた．
C1（21’00”）より，フェーズⅡが始まっている．
C1 はフェーズⅠで考えた素案の，A 君による最初のニンゲンキュベットの試行である．A 君は「これでどうなるかだけ試してもいい？」と言って，ニンゲ44

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ンキュベットに乗って素案を試し始めている．しかし，素案にはバグがあり，正しいプログラムではなかった．
C2（23’06”）は C1 で見つかったバグを修正して，2 回目のニンゲンキュベット試行を行う場面である．
A 君は頭を抱えてもう一度はじめからニンゲンキュベットで確かめている．A 君は「いい感じ，いい感じ．」と呟く．父親が何か助言をしようとすると，A君は「自分で考えてるんだ．何も言わないで．」と言い，助言を受けることを拒んでいる．
C3（24’13”）は C2 で見つかったバグを修正して，問題の正解への道が開けた場面である．A 君は 3 回目のニンゲンキュベット試行中に手を打ち，「ここで使えばいいんだ！」と何か閃き，Cubetto のブロックを手に取っている．父親がニンゲンキュベットでブロック通りに動くと途中まできて，黄色（左を向く）のブロックを入れればいいことに A 君は気づいている．A 君は「やったー，できたー！」と声をあげ，喜んでいる．この時点でまだ実行をしていないが，頭でイメージしたものが成功すると確信をしている様子が伺える．
Ex1（25’12”）は，最終的に正解だと確信をもったプログラムをボードにはめ，初めて Cubetto を実行する場面である．A 君は Cubetto の動きを祈るように見つめている．その祈る様子を図 4 に示す．Cubettoが目的地に近づくと笑みが溢れる．そして到着し，「よっしゃー！」と声をあげ，大きくガッツポーズをしている．

図４．A 君が祈る様子

5.

考察

エピソード I より，パターンを見つける際に体感的に学習することができるため，ニンゲンキュベッ
トを使用することは学習者の助けとなることがわかった．自分の頭の中で想像することが困難なことを体感的に学習することによって問題の解き方を発見することができた．この試行を繰り返すうちに自分の頭だけでもアルゴリズム構築をすることが可能となることが期待される．
参考文献(1) マリア・モンテッソーリ: "幼児の秘密", 日本モンテッソーリ教育綜合研究所, (2004)(2) Wing,J.M.: Computational Thinking, Communications ofthe ACM, Vol.49, No.3, pp.33–35 (2006).