リズムダンスを対象とした小学生用プログラミング教育システム
中村 駿*

関口 晃樹＊＊

松下 浩明＊＊＊A Programming Education System for Rhythmic Dancing Movement
Shun NAKAMURA*, Koki SEKIGUCHI** and Hiroaki MATSUSHITA***
Abstract
We have developed a programming education system to support the programming education inelementary school. This system controls the choreography of rhythm dance with a program and displays
its choreography in three-dimensional graphics. In elementary school, it is not important for the students
to understand the programming language but is important that they have the ability of computationalthinking. In this system, without using the programming language, students can understand the basic
concept of programming, which consists of sequential processing, iterative processing, caseclassification processing, and combination processing. They can also learn about the basic concepts ofprogramming while enjoying programming. To process choreography by computer, we used a
behavioral description method, which consists of sub action, action, word and sentence. By using thismethod, we can prepare various choreography elements.
Keywords : Programming Education，Elementary School，Rhythm Dance，Behavioral Description Method
1.

まえがき

教育用プログラミングツールが開発され，小学校の授業において実践されている．
大学をはじめとする高等教育機関における専本論文では，人の身体の動き（リズムダンス）
門教育のひとつとして位置づけられるプログラ をプログラムで制御し，一連の動作を３次元グ
ミング教育とは別に，小学・中学・高校でのプロ ラフィックスで表示するシステムを開発したのグラミング教育が近年注目を浴びている．文部 で報告する．本システムは小学生を対象とした科学省の有識者会議では小学校段階でのプログ プログラミング教育において用いられることをラミング教育の在り方が議論され，子供たちに， 前提としたものである．
コンピュータに意図した処理を行うよう指示す
リズムダンスは 2011 年より，小学校中学年のることができるということを体験させながら， 体育授業の１つとして取り入れられた．リズム
プログラミング的思考を育むことが肝要である に乗って，弾む，スキップ，ねじる，回るなどのと述べている 1) ．このような捉え方の源流は 動きを組み合せて踊るものである 4)．
Wing が提唱した計算論的思考にある 2)．
2. で小学生用プログラミング教育ツールに関久野は小学校段階のプログラミング教育では する関連研究やダンスのコンピュータ処理に関上記に加え，表現手段，創造力を養う手段になる する関連研究について述べる．3. で本システム
こと，楽しい体験を持たせることを挙げている 3)．の概要を述べ，4. で本システムで用いた動作記
そのような目標を達成するために，さまざまな 述の方法を述べる．5. で順次処理，場合分け処理，繰り返し処理の実現法を述べ，6. で組み合*香川高等専門学校専攻科電子情報通信専攻
せ処理の実現法について述べる．7. で本システ**eBase（株）
ムを用いて教育する上での問題構成について述***香川高等専門学校名誉教授

129

独立行政法人国立高等専門学校機構香川高等専門学校研究紀要 9(2018)

べる．8. で実際に教育現場で使用したときの評
価データを示し，考察を加える．
2.

関連研究

小学生段階のプログラミング教育では文字列で記述されたプログラムコードを理解することが目的ではないため，さまざまなビジュアルプログラミング言語が開発されている．
Squeak 及び Squeak eToys は Smalltalk をベースにした プログ ラミ ングシ ステ ムで ある 5,6) ．
図１ ダンスプログラミングシステムのSqueak から派生した Scratch は制御構造をブロッ
画面構成
クで表現している 7,8)．文部科学省が提供しているプログラミンもブロック型で，web ブラウザ上で利用できる 9)．ビスケットは図形オブジェクトの書き換えにより，プログラムを行う 10)．これらのプログラミングシステムの出力は 2 次元画面上の図形オブジェクトの移動として表現される場合が多い．
まねっこダンスはひよこキャラクタのダンス
動作をプログラムで制御するものである 11)．
本論文で述べるプログラミングシステムは実際に生徒が踊れるようなダンスを目指している． 図２ ダンスプログラミングシステムの入出力ファイル
実際のダンスのコンピュータ処理については多くの研究が行われているが，その流れはモーシ
ョンキャプチャーによる動作データの取得 12)， 4. 動作の記述と動作の種類
動作のセグメンテーション化 13)，振り付けの合成 14,15)である．
4.1 動作の記述
3.

システムの概要

本論文で述べるダンスプログラミングシステ
ムはリズムダンスの振り付けをプログラムと見なし，振り付けの創作作業とプログラミングを同一視する．本システムの利用対象者は小学，中学，高校のプログラミング言語を学習していない生徒である．図１に本システムの画面構成を示す．プログラミング部において振り付け動作を記述する．シミュレーション部は記述された振り付けを実行確認するものである．
図２にダンスプログラミングシステムの入出力ファイルを示す．基本動作ファイルはサブア
クション，アクション，ワードを用いて，振り付けプログラミングで用いられる基本動作を記述したものである．振り付けファイルはユーザがダンスをプログラミングしたとき，そのプログラムを保存したファイルである．

本論文では，人体のある特定の時刻における静止した形を姿勢とよぶ．人体の動作は姿勢のつながりとして表現することができる．姿勢のつながりのうち，最小単位とみなされる動作を振りとよぶ．ダンスの動作は振りのつながりとして表現することができる．振りのつながりを振り付けとよぶ．
本論文で述べるダンスシステムでは人体の姿
勢をサブアクションとアクションで記述する．
振りをワードで記述する．振り付けをセンテンスで記述する．
本論文で用いる人体のモデルは頭，胸，腹，腰，腕，手，指，足など 51 個のパーツとそれらをつなぐ 50 ヶ所の関節からなる．人体の姿勢は人体の各関節の角度と人体全体の角度及び位置で規定される．各関節の角度は絶対値で，人体全体の角度及び位置は相対値である．

130

中村駿 他 : リズムダンスを対象とした小学生用プログラミング教育システム

4.2 サブアクション
サブアクションは人体の部分姿勢を定義するものである．人体の各関節の角度と人体全体の角度及び位置をつぎのように記述する．角度の単位は度である．
<関節名> x <値> y <値> z <値>
人体の各パーツを指，手，足の３つにグループに分類する．指グループは両手１０本の指のグループである．手グループは胸，首，頭，両腕，手首からなるグループである．足グループは腰，両足，足先からなるグループである．各グループは左右の区別がある．したがってサブアクションの名前はつぎのように記述される．ここで{右，左，両}は右または左または両のいずれかを取ることを意味する．{指，手，足}も同様である．
{右，左，両} {指，手，足}：<姿勢名>
図３にサブアクションの記述例を示す．

subaction 両足：ダウン 1
腹x
0 y
0
z 0
へそ移動 x0 y -1.0 z 0
へそ回転 x0 y0z 0右上肢
x -50 y0
z 0
右下肢
x 100 y0z 0
右足x -50 y0
z 0
左上肢
x -50 y0
z 0
左下肢
x 100 y0z 0
左足x -50 y0z 0end
図３ サブアクションの例
action 両身：ダウン 1
右指：グー 左指：グー
両手：バック 1
両足：ダウン 1end
図４ アクションの例

4.3 アクション
アクションは人体の部分姿勢または全体姿勢を定義するものである．アクションは複数のサブアクションからなる．図４にアクションの記述例を示す．アクションの名前はつぎのように記述される．ここで身は人体の全体姿勢を表す．
{右，左，両} {指，手，足，身}：<姿勢名>word 両足：ダウン 閉じたままダウン
両足：ダウン 1 10
両足：ダウン 2 10end
図５ ワードの例

4.4 ワード
横ステップ，前ステップ，後ステップ，
ワードはリズムダンスの１拍の振りを定義す
横スイング，前スイング，後スイング，る．ワードはつぎのような２つの姿勢とその時キック，アップ間からなる．時間は 10 で固定である．
手の振りはつぎの７種類がある．
<アクション名> <時間>
上，横，前，曲げて横，曲げて前，図５にワードの例を示す．この例では，「両足：アップ，プッシュダウン」という振りはその前の姿勢から 10 単位
指の振りはつぎの 8 種類がある．
時間後に「両足：ダウン１」という姿勢なり，更グー，パー，１，２，３，４，に 10 単位時間後に「両足：ダウン２」という姿まっすぐ，きつね勢になるという振りを表している．10 単位時間
中の途中の姿勢は線形補間により，自動的に生 5. 場合分け・繰り返し処理の実現法成される．
5.1 構造化センテンス
4.5 動作の種類
ダンスシステムのプログラム部で記述された足の振りはつぎの 18 種類がある．
振り付けは構造化センテンスに変換される．構
ダウン，横ダウン，造化センテンスの要素はつぎの形式をしている．
サイド開く，サイド閉じる，<ln><tr><if><rp>(<ワードの集合>)
横ハーフ出す，横ハーフ戻す，ln は行番号，tr は全体繰り返し番号，if は場
前ハーフ出す，前ハーフ戻す，合分け項，rp は繰り返し項である．図６に構造クロス出す，クロス戻す，化センテンスの例を示す．

131

独立行政法人国立高等専門学校機構香川高等専門学校研究紀要 9(2018)(a) 振り付けの例

structured-sentence ダンス 2
1 -1 ・・ ( ・身：ダウン )1 -1 ・・ ( ・身：ダウン )2 -1 1 回目 ・ ( ・身：キック )2 -1 1 回目 ・ ( ・身：キック )3 -1 2 回目 ・ ( ・身：ダウン )4 -1 2 回目 ・ ( ・身：サイド開く )5 -1 2 回目 ・ ( ・身：横ダウン )6 -1 2 回目 ・ ( ・身：サイド閉じる )end
図７ 繰り返し展開の例

structured-sentence ダンス 2
1 -1 ・〇〇 ( ・身：ダウン )2 -1 1 回目 △△ ( ・身：キック )3 -1 2 回目 ・( ・身：ダウン )4 -1 2 回目 ・( ・身：サイド開く )5 -1 2 回目 ・( ・身：横ダウン )6 -1 2 回目 ・( ・身：サイド閉じる )end(b) 構造化センテンス
図６ 構造化センテンスの例

structured-sentence ダンス 1
1 1 ・・ ( ・身：ダウン )1 1 ・・ ( ・身：ダウン )2 1 1 回目 ・ ( ・身：キック )2 1 1 回目 ・ ( ・身：キック )3 1 2 回目 ・ ( ・身：ダウン )4 1 2 回目 ・ ( ・身：サイド開く )5 1 2 回目 ・ ( ・身：横ダウン )6 1 2 回目 ・ ( ・身：サイド閉じる )1 2 ・・ ( ・身：ダウン )5.2 場合分け・繰り返し処理の実現法
1 2 ・・ ( ・身：ダウン )場合分け処理，繰り返し処理は繰り返し展開， 2 2 1 回目 ・ ( ・身：キック )全体繰り返し展開，場合分け展開をこの順に実2 2 1 回目 ・ ( ・身：キック )施することによって行われる．図６(b)の構造化
3 2 2 回目 ・ ( ・身：ダウン )センテンスに対して繰り返し展開を行った結果
4 2 2 回目 ・ ( ・身：サイド開く )を図７に示す．また，それに対して，全体繰り返
5 2 2 回目 ・ ( ・身：横ダウン )し展開，場合分け展開を順次行った結果を図８
6 2 2 回目 ・ ( ・身：サイド閉じる )及び図９に示す．
end
図８ 全体繰り返し展開の例
5.3 左右展開
図６(b)の構造化センテンスにおいて，ワード structured-sentence ダンス 1
名の最初の文字がドットになっている．振りに1 1 ・ ・ ( ・身：ダウン )は左右を区別するものと区別しないものがある． 1 1 ・ ・ ( ・身：ダウン )左右を区別するものはドットの部分に「右」また
2 1 ・ ・ ( ・身：キック )は「左」が挿入され，左右を区別しないものは「両」 2 1 ・ ・ ( ・身：キック )が挿入される．ドットにどのような文字がどの
1 2 ・ ・ ( ・身：ダウン )順に挿入されるかの情報はワード内に記述され1 2 ・ ・ ( ・身：ダウン )ている．
3 2 ・ ・ ( ・身：ダウン )4 2 ・ ・ ( ・身：サイド開く )6. 組み合せ処理の実現法
5 2 ・ ・ ( ・身：横ダウン )6 2 ・ ・ ( ・身：サイド閉じる )1 つの振りは指，手，足の部分振りの組み合せ end
により構成される．部分振りから全体の振りを
図９ 場合分け展開の例
構成する方法には２つの方法がある．

132中村駿 他 : リズムダンスを対象とした小学生用プログラミング教育システム(a) 部分振りの組み合せ
action 両指：グー＋両手：アップ 1＋両足：ダウン 1
右指：グー
左指：グー
両手：アップ 1
両足：ダウン 1
end
action なにもしない＋両手：アップ 2＋両足：ダウン 2
両手：アップ 2
両足：ダウン 2end(b) 新たに生成されたアクション
word 両指：グー＋両手：アップ＋両足：ダウン
両指：グー＋両手：アップ 1＋両足：ダウン 1 10
なにもしない＋両手：アップ 2＋
両足：ダウン 2 10
end(c) 新たに生成されたワード
図 10 部分振りの組み合せ(a) 全身振りと部分振りの組み合せ
action 両身：ダウン 1＋両手：アップ 1
右指：グー
左指：グー
両足：ダウン 1
両手：アップ 1
endaction 両身：ダウン 2＋両手：アップ 2
右指：グー
左指：グー
両足：ダウン 2
両手：アップ 2end(b) 新たに生成されたアクション
word 両身：ダウン＋両手：アップ
両身：ダウン 1＋両手：アップ 1 10
両身：ダウン 2＋両手：アップ 2 10
end(c) 新たに生成されたワード
図 11 全身振りと部分振りの組み合せ
表１

教程

教程

内容

1

順次

2

繰り返し

1 つ目は複数の部分振りから全体の振りを構
3
場合分け成する方法である．図 10 にその例を示す．この4繰り返しと場合分け
例では指，手，足の部分振り「グー」，「アップ」，5左右の手「ダウン」から全体の振りを構築している．この6
手と足構築において，「両指：グー＋両手：アップ１＋7
指と手両足：ダウン１」，「なにもしない＋両手：アップ
8
指と手と足２＋両足：ダウン２」という２つの新たなアクシ
9
総合ョンと「両指：グー＋両手：アップ＋両足：ダウン」という新たなワードが生成される．
7. 教程
２つ目は全身振りと複数の部分振りから全体の振りを構成する方法である．図 11 にその例をダンスによるプログラミングを学習するために，示す．この例では全身の振り「ダウン」と手の部
本システムでは表１に示す９つの教程を用意し分振り「アップ」から全体の振りを構築している．ている．これらの教程は自学自習するものであ
この構築において，「両身：ダウン１＋両手：アる．教師やアシスタントがついた授業では教程ップ１」，「全身：ダウン２＋両手：アップ２」と４及び９を行う．
いう２つの新たなアクションと「両身：ダウン＋両手：アップ」という新たなワードが生成される．

133

独立行政法人国立高等専門学校機構香川高等専門学校研究紀要 9(2018)

8.

評価と考察

8.1 評価方法
本システムの有効性を評価するために，小学生に対し 1 回，高専生に対し 3 回の模擬授業を行った．
小学生では，小規模小学校 5 年 3 名に対し，2017 年 2 月 9 日に 1 時間分（45 分授業）の模擬授業を行った．模擬授業の教師役は教師が務め，学生アシスタント 2 名が授業補助を行った．2 台のノートパソコンを用意し，2 人の生徒にノートパソコンの操作を行わせた．例題のダンスプログラムをスクリーンに表示させ，もう１人の生
徒と教師はスクリーンを見ながら実演し，プログラミングの仕方を説明した．踊る役の生徒とパソコンを操作する生徒は例題が変わるたび交代した．
高専生では，香川高専 1 年生に対し，3 回の模擬授業を行った．3 回とも異なる学科の学生である．1 回目は 2017 年 1 月 16 日及び 1 月 23 日に42 名に対し，教師 1 名で 4 時間分（90 分授業を2 回）行った．教師役は教師が務めた．2 回目は2017 年 4 月 20 日に 43 名に対し，教師 1 名，学生アシスタント 2 名で 2 時間分（90 分授業を 1回）行った．教師役は学生が務めた．3 回目は 2017年 7 月 10 日に高専１年 42 名に対し，教師 1 名，学生アシスタント 1 名で 2 時間分（90 分授業を1 回）行った．教師役は学生が務めた．

小学生（3 名）高専生 1 回目（42 名）

8.2 アンケート結果
高専生 2 回目（43 名） 高専生 3 回目（42 名）
小学生ならびに高専生の 1 回目から 3 回目ま図 12 アンケート結果
での模擬授業に対するアンケートの結果を図 12に示す．アンケートは順次処理，繰り返し，場合高専生に対する 1 回目の模擬授業では，教師分けの理解度，振り付けをつくれるか，作成した 役が例題のダンスプログラムを提示して，順次振り付けが実際に踊れるか，授業が楽しかった 処理，繰り返し処理，場合分け処理を説明した．
かを 1 から 4 までの 4 段階で評価してもらった． 1 回目のアンケート結果及び提出されたダンス
1，2 が否定的評価，3，4 が肯定的評価である． プログラムを解析してみると，場合分けの理解
小学生のアンケート結果を見ると，全て理解 が不十分な学生がいた．アンケートでは場合分できた，楽しかったとなっており，複数の指導者 けを 21％の学生が理解できなかったと答えておのサポートがあれば短時間で本システムを使い り，また，作成したダンスが踊れないと答えた学
こなせることが分かった．しかし，実際に作成さ 生が 50％，楽しくないと答えた学生が 40％いた．
れたダンスプログラムを見てみると繰り返し処
高専生に対する 2 回目の模擬授業では，1 回目
理は使用されていたが，場合分け処理は使用さ の結果を考慮して，例題のダンスプログラムをれていなかったため，全ての事柄が理解されて 提示するのではなく，実際に教師役が学生とといない可能性もある．
もに１つ１つ作り上げながら説明するという方法をとった．また，「繰り返し，場合分け，全体134中村駿 他 : リズムダンスを対象とした小学生用プログラミング教育システム

繰り返しを使用すること，プログラムの長さは表２ 感想10 行以上」という条件を出してダンスを作らせ対象
内容
た．作品はできた人から順に提出させ，提出した小学すごくおもしろいダンスを作れてよか
作品の多くはその場でスクリーンに表示した．2
った
回目のアンケート結果を見ると，各処理が理解小学
こまかい動きがあっておもしろかった
できたという回答が多く占め，ダンスが作れる
小学
すごく迫力があっておもしろかった
か，楽しかったか，の 2 項目もいい結果を得られ
高専 2
非常に分かりやすく楽しかったです
た．しかし，実際に踊れるかの項目については
高専 2
アルゴリズム体操を作ってみたかった57％が踊れないと答えた．
けれど，うまくいかなかった
1，2 回目の結果では，作成したダンスを実際高専 2〇と△の違いが分からなかったに踊れないと答える学生が多くいたため，「実際高専 3
パソコンは苦手なのでプログラミングに踊れるようなダンスの振り付けを考えること」
をするのはすごく不安だったけれどダという注意を最初にし，高専生に対する 3 回目
ンスは楽しかったですの模擬授業を行った．その結果，実際に踊れるか
高専 3
１つ１つの動きがどのようなものか説の項目については 64％の学生が踊れると答えた．
明があったらいいと思いました
アンケートの結果より，ダンスプログラミン
高専 3
ジャンプや回る動作があれば，もっと表グシステムの操作は短時間で習得できること，現の幅が広がるかと思いました
順次，繰り返し，場合分けの処理の理解もほぼ短時間で可能なことが分かった．
表３ 作成された振り付け内容の詳細
実際に踊れるかの項目は他の項目と比べ，肯振り行数
繰り場合組み定的な回答が少なかった．これについては 2 つ付け数
返し
分け合せの原因が考えられる．1 つ目の原因は組み合せ処
小学
27.5
1000100
理にある．生徒や学生が作成したダンスの振り
高専 11017.6
80
4060
付けには場合分けはあまり使われない傾向があ
高専 251
16.8
98
92
98
るが，組み合せ処理はほとんどの生徒，学生が使
高専 3
43
24.1
95
6398
用している．組み合せ処理はダンスの動作を複全体
106
19.7
957494
雑なものにできるため，組み合せ処理を無作為に使うと踊れないダンスができあがる．2 つ目の
表４ 繰り返し内容の詳細
原因は踊るのがより困難なダンスの振り付けを繰り区間
意図的に作成したものと解釈できる．
返し
繰り返し
アンケートでは小学生と高専生 2 回目及び 3
小学
100
100
回目において自由記述欄を設け，総計 25 の意見
高専 1
8050
感想を得た．表２にそのいくつかを示す．
8.3 振り付け内容からみた考察作成された個々の振り付けの内容を解析した
結果を表３に示す．振り付け数項は提出された振り付けの総数である．行数項は振り付けの行数の平均である．繰り返し項，場合分け項，組み合せ項は繰り返し，場合分け，組み合せを使用した割合であり，単位は％である．
小学生は 2 台のパソコンを用いて模擬授業を行ったため，提出振り付け数が 2 となっている．
高専生の 1 回目は 4 人で 1 つの班をつくり，班で 1 つ提出させたため，10 となっている．高専生の 2 回目と 3 回目は 1 人で複数の振り付けを

高専 29872

高専 39551

全体9562

提出したものがいたため，人数より多い数になっている．
8.4 繰り返しに対する考察
繰り返しについては作成された振り付けのうち 95％で使用されていた．繰り返しは１つの振りを繰り返す方法と複数の振りを１つのかたまりとして繰り返す方法が用意されている．後者を区間繰り返しと呼ぶことにする．区間繰り返

135

独立行政法人国立高等専門学校機構香川高等専門学校研究紀要 9(2018)

しは繰り返しの中でより高度な使用方法である．
表４に繰り返しの使用頻度と，繰り返しの中の区間繰り返しの使用頻度を示す．区間繰り返しの使用頻度は 62％であった．

表５

8.5 場合分けに対する考察
場合分けについては 表５に示すように，作成された振り付けのうち 74％で使用されており，繰り返しと比べ使用頻度が低かった．特に小学生や高専生の 1 回目の模擬授業で使用頻度が低かった．ダンスシステムにおける場合分けは全体繰り返しの中の何回目で振りを行うかを指定するものである．したがって全体繰り返しを適切に設定することが大切であるが，場合分けを使用している振り付けの中で全体繰り返しの設定が適切な割合は 94％であった．
8.6 組み合せに対する考察
組み合せについては表６に示すように 94％の振り付けで使用されていた．振り付けには身体の部分の動作を組み合せて行う部分組み合せと全身動作と部分の動作を組み合せて行う全体部分組み合せがある．部分組み合せを用いた振り付けの使用頻度は 94％で，全体部分組み合せの使用頻度は 77％であった．全体部分組み合せにおいては全身動作と全ての部分動作を指定している振り付けが多くみられ，全体部分組み合せを正しく設定していた割合は 56％であった．
9.

まとめ

小学生などにプログラミング的思考を育むことを目的にしたダンスプログラミングシステム
について述べた．このツールを用いると，コンピュータとプログラムの関係について，生徒の理解が深まることが分かった．また，実際のダンスとツール上の仮想ダンスを関連付けることにより，生徒の表現力の向上に貢献できること，様々なダンス動作をプログラミングの方法で設計することにより，生徒の創造力の向上に貢献できることが分かった．また，生徒はおおむね楽しんで授業を受けていることが判明した．
参 考 文 献[1] 文部科学省有識者会議資料，小学校段階におけるプログラミング教育の在り方につい場合分け内容の詳細
場合全体繰り返し

分けの設定

小学

0---

高専 1

4050

高専 29294

高専 3

63100

全体7494

表６
組み

組み合せ内容の詳細
部分

合せ全体

正しい部分

使用法

小学

100

010050高専 1

60500---

高専 2

98

94

8655

高専 3

98

100

10058

全体94947756て，2016.
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