製品開発シミュレーションプロジェクト！ラディッシュを助けろ！
「全自動植物育成システム」の開発を通して
西原村教育委員会

教育長

竹下 良一，西原村立西原中学校

教頭

伊佐 健一

mowa ソリューションズ株式会社 代表取締役 CEO 玉木 智和
キーワード：スマート農業，製品開発，プロジェクト，疑似体験

その他

実践の概要

このような身のまわりに存在する問題を、授業で学習

ラディッシュ育成の失敗からそれを改善するため、『スした知識や技能を活用して解決する学習活動を行い、学マート農業』製品の開発の流れをシミュレーションした。

んだことを生活にフィードバック出来るような、問題解

その中で Raspberry Pi というシングルボードコンピュ決力や新しいものを生み出す創造力を育むことを目的とータを利用し、『モジュール開発方式』でのプログラミンしている。

グを通した製品開発を疑似体験した。

(2) ICT 機器 RaspberryPi(ラズベリーパイ)

１．目的・目標使用した ICT 機器としては、2018 年 3 月 13 日に発表

(1) ICT 活用の目的

された RaspberryPi 3B+（ラズベリーパイ昨今注目されている『スマート農業』を視野に、「生物プラス、写真２）である。

スリービー

育成に関する技術」と「情報に関する技術」について、中学生を対象に授業を行った。同年４月に生物育成に関する学習でラディッシュ（写真１）の栽培を行った結果、植物個々の成長に大きな差が生じている事に気が付いた。

写真２

RaspberryPi 3B+とリレーモジュール

この機器は OS（オペレーティングシステム）が特殊で、教育現場での普及シェアは低いものの、もともとは子供
写真１

生徒が栽培したラディッシュ。虫食いが見られるの教育のために開発された機器である。堅牢なハードウ
ェアと低価格ながら、無償で使用できるソフトウェアがそこで、この成長の差をもとに以下三点を課題として、豊富である。加え全世界ではこの RaspberryPi の全出荷是正、改善を目的に『スマート農業』製品の開発をシミ台数の半分、約 200 万台が教育用途以外の産業用、IoTュレーションした。

機器向けに使用されているという。そこで本機器を、教育機材での用途と、村の産業の中心である農業へのソリ

1．ポンプによる灌水（水やり）
2．日照不足を解消するライト照射
3．ファンを使用した風通し改善

ューション(解決策)の転化という両方の可能性を担うことができると考え、『スマート農業』製品の開発を目標とした本プロジェクトにおける使用部材での採用を決定した。

【本時の学習内容】●題材目標／植物を育てる上で生じる様々な問題に関して、社会的、環境学習活動
指導上の留意点的及び経済的側面等から多面的に考え、プログラミングを中心とした情報 １ . 本 時 の 学 習 目 標 前時までのワークシートを振り返りなが（めあて）を理解
ら、課題を解決するためのアルゴリズムに技術を活用した最適な解決方法について考えることができる。
ついてグループで確認する。
【題材を貫く問い】「あなたは農業機器メーカーの開発者です。社長より全自動植物育成シス ２ . 問 題 に 応 じ た プ 前時までに作成したプログラムを引き続きテムの制作を命じられました。どのような機械とプログラムを作成します ログラムを個人で作 作成させ完成させる。
完成した生徒に対しては、本当に最適なプ成か？」
ログラムなのか確認させる。
【指導略案】
３ . 個 人 で 作 成 し た 題材の授業を振り返り、アルゴリズムをも●題材指導計画（全体時間５時間）
プログラムをグルー とに、プログラムの基礎的な部分について(1) 課題の設定 （１時間）
プで共有し、最適な 考えることができるワークシートを準備すプログラムになるよ る。
(2) 解決策の検討（１時間）
正常に動作した場合も、最適になるように
うに修正(3) 解決策の実行（２時間）時間いっぱい検討する。
(4) 解決の評価 （１時間）
４ . 学 習 し た こ と を 発表を聞いて、ワークシートを記入し、他の●本時の目標と展開 平成 30 年 11 月 生徒数 28 名
学習との関連に気付かせる。
振り返る。
課題を解決するために、最適なプログラムになるように、様々な視点から (1)本時の学習内容 (振り返りシート)検討している。
(2)資質・能力●本時の評価／課題を解決するためのプログラムについて、最適になるよ
うに、自分なりの考えを持っている。

ＩＣＴ夢コンテスト2019

ＩＣＴ活用実践事例集-1- ＩＣＴ活用実践事例集

ＩＣＴ夢コンテスト 2019
− 68 −

２．実践内容

製品開発プロジェクト

３．成果

2.1 ハードウェアの構想と準備

今回の疑似製品開発のプロジェクトを進めるにあたっ

私たちが実践した取り組みは、「最先端の ICT 機器のて生徒を８チームに分けた。各チームに同様な課題を与使用」というよりも「既存の技術、製品を利用して生徒え競争させることで、チーム個々の連帯感を深めさせた。

が製品開発を体験し、新しいものを生み出す楽しさを知チーム内では自然と役割が分担され、絆が深まりスピーディーな製品開発体制を整える事ができた。また、チー協力して実施した。まず村の主産業である農業、そしてム単位においてもモジュール開発チームやマネージャー

既に学習した生物育成、この二点に関する仕事の効率化チーム、インテグレーターチームといった役割を振り分に着目した。生徒は、企画から（疑似）製品の設計までをけ、それぞれのチームで獲得した協力体制を発展させよ

見通し、要素を前述の三点に絞って問題点を改善するた

り大きなグループで応用し、組織として総合力や結束力めの機器や機材を準備した（図１）。

を効率よく発揮させる事を学んだ。最終的に製品開発を通じて、小さな絆を大きな組織での深い絆に繋げていく体験をさせることができた。
授業づくりや子供の意識の変化の集計については、熊本県立教育センターに指導・助言を頂いた。そして開発現場における工夫を今後の生活で活かすために、授業の終末では同教育センターが作成した「振り返りシート」を使用し調査を行った。
その中では「今日の学習で学んだこと」「次の学習への課題」の他に「今後生活で活かしたいこと」欄を設けた。

図１

製品全体

さらに、
「知識・技能」「思考力・表現力・判断力等」「学び開発概要ブロック図に向かう力・人
2.2 ソフトウェアの構想とその制御

表１ 教育実践前後の意識変化(n=78)

間性等」につい準備した機器、ハードウェアを、あるイベントをきっかては、技術的なけに自動で制御する仕組み、つまり作業の自動化のため観点から社会のプログラミングを行った。プログラミング言語は、小面、環境面、経学校の教育現場でも普及している Scratch を使用した。

済面に対して最終的な製品開発では、外部機器の制御やシステムから生徒の関心が日時の取得、といった高度な機能の自動化アルゴリズム

どのように変への組込み、および大手自動車メーカー等、一般的な企化したかを集業の製品開発において実際に行われている『モジュール計した（表１）。

開発方式』を、開発工程ごとに３ブロックに分けて行っ４．今後に向けてた。各生徒に対し役割分担を行った結果、それぞれの班

今回取得したデータより本プロジェクト実践前後で、に設定したプロジェクトリーダーがスムーズに各モジュ

生徒の見識の広がりと ICT 機器利用に対する意識の変化ールを統合する製品開発を進め、実際の製品開発と同様が生まれた。その結果が図２に現れている。これからわな流れを実践、体験させた（写真３）。

かるように自分たちの生活の中でのプログラミングとの関連性に対する気づきが上昇した。今後は、こういったエンジニア経験を積み重ねながら、身近な生活の中での「気付き」を膨らませ、生み出す、創造性豊かな子供への教育に繋げていきたい。

チームリーダー[%]

プロ
グラマー

写真３

役割分担し、製品開発[区分]
図２ 教育実践前後の子供の意識変化(n=78)− 69 −-2-

その他る」といったことに重きを置き、村のものづくり企業と