JSiSE Research Report
vol.38,no.2(2023-7)

プログラミングロボットを用いたグループ作品制作におけるメンバーの役割分担の現状と課題
布施泉*1, 野口 孝文*1

*1 北海道大学情報基盤センター

Current Status and Issues of Member Role Sharing
in Group Work Production using Programming Robots
Izumi FUSE*1, Takafumi NOGUCHI*1*1 Information Initiative Center, Hokkaido University
大学の一般教育として，プログラミングロボットを用いた授業を開講し，様々な知識レベルの学習者が履修をしている．授業では，基礎的な操作を個別学習で学んだ後，グループでロボットの動きを組み合わせた作品を企画し，発表会と相互評価を行う．このグループによる協調作業の中で，著者らはプログラミング能力の育成と深化を期待しているものの，グループによるメンバーの作業分担は必ずしもその期待に沿うものではない場合がある．このような現状と課題について報告する．
キーワード: プログラミングロボット，プログラミング能力，協調学習

1. はじめにラミングすることに興味関心が高いことを確認してい学習指導要領の改訂で，初等中等教育段階でのプログラミング教育が強化されている(1)．この新学習指導要領を経た学生は，2025 年度から大学に入学してくる．
過渡期を経た後には．全入学生が「プログラミング的思考」を習得して大学に入学することが期待される一方で，学習者の入学時における知識やスキルの幅は大きいことが予想され，その解消は容易ではないことがる(3)．
大学 1 年生に対するこのような演習系の授業は，初年次教育としても位置付け機能することが望ましいと考える．本授業では，このような視点から 2022 年度のシラバスでは，到達目標として，以下の 3 点をあげている．
・機械語命令でプログラミングするロボットを用い，ロボットの動きを制御する中で，プログラミングと予期される．

その背後にあるコンピュータの仕組みを知ることが著者らは，2018 年度から大学 1 年生を対象とした少人数の演習授業の中で，プログラミングロボットを用いた授業を行っている(2)．機械語命令で動作するロできる。
・センサー等の仕組みを用いて複数のロボットの動きを全体企画するなかで，目的に応じてロボットを動ボットを操作する中で，プログラミングについて学ぶことを想定して授業を構成している．1 年生を対象とする選択の一般教育であるため，文系・理系を問わない学習者がおり，事前の学習者の知識にも幅がある．
そのような中で，本授業の授業後の学習者のアンケー
ト調査では，年度を問わず一貫してロボットをプログかすプログラムを作ることができる。
・グループでの学習活動を通し，円滑で効果的な協調活動を行うスキルを獲得する。
まずは，プログラミングロボットを用いてプログラミングについて個別学習により理解を深める．次に，グループで複数のプログラミングロボットを動かす企画－19－

8 個の赤 LED
プッシュスイッチ 3, 4, 5

圧電スピーカー
コンピュータ基板
omputer board
実行/プログラムモード スイッチ

表 1 年度によるグループ作業実施の状況の違い
年度 授業形態
PC・協調学習形態
2018

プッ シュスイッ チ
1, 2

対面（5 グループ）

電源スイッチ

専用マシン（1 台/グループ）
作品は 1 台に集約
ロボットは授業時のみ貸出
専用マシン（1-2 台/グループ）2019
図 1 プログラミングロボット

対面（6 グ 人数分のロボットを用いるループ） 協力して描画
ロボットは授業時のみ貸出を立てる中で目的に応じたプログラム作成をグループ

対 面 ＆ オ 個人 PC（状況により個別貸出）ワークとして課し，グループ内でコミュニケーション

2020を深め，協調学習を円滑に進めることを求めている．

ン ラ イ ン 人数分のロボットを用いる（ 6 グ ル 協力して動作ープ）

著者らの意図は，上記した通りではあるものの，特ロボットは自宅持ち帰り

対 面 ＆ オ 個人 PCにセンサーを使いだした 2021 年度から学習者のグル
2021

ープ作品におけるメンバーの役割分担が変化してきた．

ン ラ イ ン 人数分のロボットを用いる（ 6 グ ル 協力して動作，センサー利用ープ）

グループ内の作業分担として，ほぼプログラミングをロボットは自宅持ち帰り

対面（6 グ 個人 PC行わない学習者が発生してきたのである．これはそも
2022

そもの到達目標から想定しておらず，どのようにして対処するかを現在検討しているところである．

ル ー プ ， 人数分のロボットを用いる
ハ イ ブ リ 協力して動作，センサー利用ット有） ロボットは自宅持ち帰り可2 章では本授業の基本的な授業構成，センサーを用いたことによる変化，作品企画における制約条件の変化と作品の状況を述べる．3 章で課題解消に向けた試プに分かれ，グループ発表の作品を企画する．第 13 回
か 14 回あたりで発表会ならびに相互評価を行い，第15 回で授業全体の振り返りを行っている．

みを述べ，4 章で現状のまとめを記す．

2. 授業構成と各年度の実践の特徴

2.2 各年度の実践の特徴

2.1 授業構成

年度以降は 21-23 名が履修している．2018，2019 年

2018 年度は履修者が 18 名とやや少なめだが，2019

本報告における授業は，著者らの所属する大学で実度は対面のみで行い，2020，2021 年度が対面とオンラ施する大学 1 年生対象のフレッシュマンセミナーといインを併用,2022 年度は再び対面（体調が悪い学習者

う演習で半期 15 回，2 単位のものである．履修者は最が発生した場合には対面と Zoom のハイブリッド）で大 23 名である．

実施した．

本授業では，プログラミングロボットを 1 人 1 台用

2020 年度と 2021 年度は，グループでの協調学習を意し，特定のロボットを毎回使用することとしている．

オンラインで行うこととし，その間はロボットの持ち学習者は，前半 5 回程度で一通りのロボットの操作を帰りを実施した．2022 年度はその流れを受け，各自の理解する．ロボット単体でもプログラミングは可能で進捗状況に応じ，連絡の上持ち帰りも可とした．

あるが，ステップが多い複雑なプログラムは，コンピ

表 1 に各年度の実施状況の違いをまとめた．

ュータから送信する形の方が容易である．プログラミ

2018，2019 年度は，PC とロボットの接続には教員

ングロボットの形状を図 1 に示す．命令は 8bit の番地

側で用意した専用 PC を授業時にグループ毎に貸し出内に格納できる（一部は予約済みで使える番地は 200していた（2018 年度は PC5 台 5 グループ，2019 年度程度）．

は PC9 台 6 グループ）．ロボットも授業時のみ貸し出

授業中盤から後半では，3 名から 4 名程度のグルーし，グループとしての作品が完成しない場合には，教－20－員が付き添うことを条件に時間外学習を行うことを認

まとめる．

めた．
2020，2021 年度は，オンラインを念頭に授業を構成する必要があったため，対面時は個別学習によるロボット操作と個人 PC の環境設定に焦点をあて，残りはウェブ会議システムを用いたオンラインでの授業として構成した．2022 年度になり，コロナも若干落ち着いたため，授業は原則対面に戻した．一部，体調不良もしくは，冬場で JR 不通の際の代替手段として Zoomによる出席を認めた．
2021 年度からロボットに光センサーを取り付け，ロボット上にあるプッシュスイッチの押下をセンサーに代替させることができるようになった．ロボットにはプッシュスイッチが 5 つ付いているが，そのうちの 3つをセンサーに代替させることが可能である．光センサーにより，スイッチ押下時と同じ条件分岐プログラムを実行することができる．2022 年度には，2 つのセンサーを用いてライントレースを行えるようにした．
2.3 グループ作品の制約と制作時の作業分担
2022 年度のグループ作品制作において課した条件は以下の通りである．


全てのロボットは 0 番地からプログラムをスタートさせる（最初にあるロボットのセンサーを検知として動作開始）．



実行後は，終了まで原則ロボットには触らない

グループ員全員のロボットを動作させる



各ロボットで必ずセンサーを用いる（各ロボッ
トで最低 1 個のセンサーを用いる）※すべてのセンサーを使わなくてもよい

音を出す（いずれかのロボットでよい）

ボールを使う（グループで 1 つ以上）

これ以外の要素が入っても構わない

グループメンバー分のロボットを動作させるため，3台もしくは 4 台のロボットで作品を構成する．4 台のロボットがある場合には，1 台を音楽担当にするグループが殆どである．また，残りのロボットは順次，前のロボットの動作に応じて反応する形の作品とすることが多い．2022 年度の発表作品の提示状況を図 2 に

図 2 2022 年度発表会の舞台．6 グループのうち上 5グループはロボットが直列動作，下は並列に動作．

－21－

全体を通して，舞台装置に様々な工夫が凝らされていた．そのため，メンバーの作業分担として，プログるように企画をしていたが，学習者たちの工夫に反映されることは少なかった．

ラムではなく舞台のみを制作する担当がでてきたグル

一方，授業で行ったボタンによる条件分岐処理の内ープがある．例えば，図 2 の上から 3 番目のグループ

容を理解し，一つのボタン（センサー）で，一度目のでは，サーキットを 2 台のロボットが回るが，基本的動きと二度目の動きを変えるようなプログラムを工夫に同じ動作をさせ，ほぼ同一のプログラムをロボットする学習者もいた．何ができるか，どのようにするとに組み込んでいる．協力してそのプログラムを制作しできるか等をプログラム的に工夫する学習者と舞台装ていれば授業意図としては問題ないのであるが，結果置の改良で問題を解決しようとする学習者に分かれた．

的に 1 名が 2 台のロボットのプログラム担当，1 名がサーキットの舞台作り，最後の 1 台は音楽等別動作と3. 課題解消に向けた試みいう形で分担していた．また，上から 2 つ目のグルー2020 年度までは，各自のロボットで独立して描画をプは，最初に迷路があり，最初のロボットは右手の法させたり，ダンスをさせたりしたため，グループ作品

則で迷路を脱出するプログラムを組み込んでいるが，においても各学習者がプログラミング要素を検討する

その後は，前のロボットをセンサー感知してまっすぐことが必要になっていた．しかし，2021 年度からセン進むだけのプログラムのロボットが繋いでおり，極めサーを用いた舞台上での動作を課したところ，前述のて単純なプログラムのみで完了している．しかし，そ通り舞台に凝るグループが発生し，結果としてプログのような担当は土台に設置した紐をロボットが超えた

ラミングを作業分担として行わない学習者が発生した．

らその紐が切れ，ボールが飛び出すといったギミック

このような状況では，誰がどの程度，ロボットにプロを組み込んでいる．ロボットを動かすプログラムの工グラムを入れて実行していたのか，どの程度の理解を夫ではなく，舞台工夫のウエイトが全体として高い傾しているかの確認も難しくなる．

向が見受けられた．結果として学生の満足度は高いもこの状況を改善するために，2023 年度はロボットへのの，著者らの意図としたプログラミング能力の向上のプログラム転送状況を保持し，学習者の状況把握をに資する作業分担にはなっていなかったグループがあできる独自システムの使用を検討している．

った．
2.4 グループ作品発表会の成功に向けた改善思考
2022 年度のグループ作品では，発表会に成功した事例が少なく，リベンジで及第点の動作をしたグループが殆どであった．これは，一つのロボットの動作のずれが，微妙に次のロボットに引き継がれ，すべてのロボットが 100%の出来を出せないことに起因している．
例えば，図 2 の一番下のグループは 4 台のロボットが別々に動作するものである．発表会ではこのうちの 1つが動作しなかったのであるが，その部分だけ再度動作をさせ，グループメンバーは概ねの成功に満足していた．一方でそれ以外のグループでは，どこかでミスが出てしまうと一つの作品として完了しない作りになっていた．
本来は微妙なロボットのずれは，センサーで補正す－22－

図3ロボットへのプログラム転送画面とログ蓄積図 3 に，学習者の各回の授業におけるロボット入力データを蓄積するための環境を示す．ロボットにプロペア活動を挿入し，比較的簡単な課題を共同で解く期間を作ることを検討している，グラムを入力するために個人 PC 上で用いていたシスグループ活動の一環として，舞台装置に凝ることはテムを改修し，ロボットへプログラムを入力し，送信悪いことではない．しかし，例えば垂直の壁でないとする際（「send」ボタンを押下した際）に，PC の特定機能しない迷路脱出プログラムの改善方法は，舞台装ディレクトリ内に送付プログラムを機械語及びアセン置としての迷路を完璧に作ることで達成するのではな

ブリ言語で蓄積する機能を付与した．日付のディレク

く，垂直プログラムでない場合にプログラム的にどのトリ内に時間・分・秒が記載されたファイルが格納さようにすると解決できるかを検討するような取り組みれていく．とすることの方が本授業の設計意図としては望ましい．

毎回の授業終了時に，PC 内にある日付フォルダ内のデータを全てアップロードしてもらうことを想定し

4. まとめている．これは教授者にも学習者にもメリットがある．

本稿では，プログラミングロボットによるグループ

教授者は学習者の細やかなプログラム作成状況の把握

作品の企画において，メンバーの作業分担がプログラが可能になるとともに，ロボットへのプログラム送付ミング能力育成につながらない場合があることを示し変遷を理解することができる．どの段階でどのようにた．また，その改善策をいくつか検討している．2023

困っているかの質問対応にも乗りやすい．また，学習年度の授業実践で，これらの試みがどのように学習者

者は，ロボットの動作がうまくいかない場合，時間をの状況に反映するのかを確認し，実際にプログラミン確認してプログラムを戻すことができるようになる．

グ能力がどのように変化していくかを評価していきた

これまでは，意識的にプログラムを確保しなければ，いと考えている．

なくなってしまっていた途中プログラムを自動保持できることのメリットは大きいと考えている．
次に学習者の満足度は，制作した作品が 100%では参 考 文 献なくとも意図に沿って動作することにより高まると考えられる．前述の通り，2022 年度は発表会時の完成度(1) 文部科学省，平成 29・30・31 年改訂学習指導要領（本文，解 説），合いは高くなかったものの，リベンジ時間を最大限取

http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/new-ることで，どうにか学習者の達成感は確保できていた．
しかし，授業時間は限られており，いつも達成できる

cs/1384661.htm(2023 年 6 月 14 日確認)
(2) 布施泉，野口孝文，梶原秀一，千田和範，稲守栄，“ロボとは限らない．

ット教材を用いた個別学習を連携した協調学習”，教育

もしも 1 台ずつロボットが順次動作し，それをセンシステム情報学会研究会報告，vol34，no.2，pp.89-95

サーで接続していくような（ロボット直列の）動きで，(2019)

仮に 4 台続くならば，各ロボットが 9 割の成功率であ(3) 布施泉，野口孝文，梶原秀一，千田和範，稲守栄，“プロったとしても全体の成功率は 0.9 の 4 乗の 6 割強程度

グラミングロボットを活用したハイブリッド型授業にとなってしまう．2 つのロボットを並列して同時に動おける協調学習の実践と評価”，教育システム情報学会

かす等，できるだけ各ロボットの出来が次に派生する研究会報告，vol36，no.2，pp.31-38 (2021)

可能性を減らすような企画が望まれる．
最後に，様々なプログラム例を提示することで，プログラム的にできそうなことを増やすことを検討した
い．実際にはプログラム例を活用する機会を増やすことが望ましいと考えられるため，グループ活動の前に－23－