日本産業技術教育学会誌 第 60 巻 第 4 号 (2018) 181～190

プログラムによる計測・制御の授業前における生徒の題材・構成部品の違う製作例への関心の調査†
An Investigation of Students’ Interests in Prepared Examples
Differing by Subjects or Components Preceding Programs in
Measurement and Control
光永 法明*

奈良 明香**

Noriaki MITSUNAGA

Sayaka NARA

プログラムによる計測・制御の教材に文字や音声によるメッセージを出力できる部品等を追加すれば，より高い学習効果が期待できる可能性がある。一方，あらかじめ設定・提示した題材や課題が生徒の関心を持つものであるか検討された研究報告は少ない。そこで，授業前に 3 種類の題材(タイマー，占い，
連打ゲーム)と文字表示および音声出力する 3 種類の構成(マイコンと LED と圧電スピーカからなる基

本構成，液晶モジュールを追加，音声合成 IC を追加)を組み合わせた 9 種類の製作例を提示・操作させ，それへの関心や印象をたずねる質問紙調査を実施した。因子分析したところ製作例の面白さと仕組みへの関心に弱い相関が見られた。最も関心を集めたのは液晶モジュールを使った連打ゲームで，構成の中では液晶モジュールを使った製作例を選ぶ生徒が多かった。つまり，生徒が面白いと思う題材を選択し，液晶モジュールを構成に備えるとよいことが示唆された。
キーワード：計測・制御，プログラム，教材，生徒の関心る部品をあらかじめ用意しやすい。一方で，身近な問

1．はじめに題を解決するアイデアを生徒が考え，模型を製作してアイデアを分かりやすく示すような取り組み(生活課題

現在，中学校技術・家庭科技術分野(以下，技術科)

型題材による授業実践)が報告されている 5), 8), 12)。このでの情報に関する技術では，プログラムによる計測・

場合には生徒のアイデアを具現化できるよう教員が想制御を取り扱う 1)。そこでのプログラミングを通した

定して部品を用意する必要がある。

体験的な学びが転移して，自身にとって新しい技術用

これまでの教材提案，教育実践，市販教材の多くで語を簡単な説明と構造図から正しく想像できる生徒がLED，圧電スピーカ，DC ブラシモータ，ラジコン用増えた(新しい技術を読み取るリテラシーが向上した生

サーボモータなどをプログラムから制御する対象(出徒がみられた)と報告されている 2)。つまり普通教育と力)として採用している。こういった部品を使うことで，しての重要な役割を担っている。その学びを補助する

音や照明条件に合わせて点灯するセンサーライトや電ためこれまでに多くの教材が提案され3)～6)，また教材

子オルゴール，警報，タイマー，ライントレースカー，の比較が行われ 7)，教育実践が報告されている 8)～12)。

掃除ロボット，4 脚ロボットや人型ロボットを題材とこういった教材，授業実践では授業時間の制約もありすることができる。一方でこれらの部品によるメッ

題材や課題をあらかじめ決めている例が少なくない。

セージ出力方法では，そのメッセージの意味を理解す

そのような場合には題材や課題に適した教材を構成することが難しい。市販の家電をみても LED の横に点灯の意味するものを書く，点滅の様子やビープ音で何を(2017 年 9 月 9 日受付，2018 年 11 月 4 日受理)*
大阪教育大学 (正会員 A)**
神戸市立櫨谷中学校 (非会員)†2015 年 12 月本学会第 32 回近畿支部大会(京都)にて発表伝えているかを説明書に書くといったことが必要とされている。一方，家電に液晶ディスプレイによる表示
や音声合成などを使ってより分かりやすくする仕組み

(11)

181

プログラムによる計測・制御の授業前における生徒の題材・構成部品の違う製作例への関心の調査が採用されてきている。そういった表示や音声などを教材に利用できれば題材の幅が広がると考える。

LED

技術科向けの教材では，亀山と中村が音声合成を利用した茶運び人形の教材を提案しており 3)，音声合成
スイッチ

を Microsoft Office の拡張機能を用いて実現している。
浅田が開発した教材 6)の中に小型の文字表示ができる

マイコン
ボード
(Arduino
Uno)

圧電スピーカ
液晶
モジュール
音声合成
IC

液晶モジュール(アルファベットやカタカナでメッセー
ジを表示できる市販のモジュール)を含んでいる。また

アンプ

スピーカ

最近では音声合成 IC13)が容易に入手でき，ローマ字な

図 1 小型の液晶モジュールと音声合成 IC を出力部品として利用する教材の構成例

声合成を実現できる。まだ技術科の教材での採用は少Grove-LCD RGB Backlight を使用した。音声合成 IC

どでメッセージを IC へ渡せば発話するので，容易に音には株式会社アクエストの AquesTalk pico13)を採用し，ないが，音声合成 IC や小型の液晶モジュールを利用す

電源には 5V を出力できるモバイルバッテリを使用しれば題材や作品の幅を広げられる。

た。

ところで萩嶺らは，2 つの題材について生徒の反応の差異を調べている 14)。1 つは短時間で迷路を脱出す

2.1.2

るプログラムを作成して脱出する早さを競うものであ調査のために準備する製作例

生活課題を解決する作品を作る前，具体的な作品をり，もう 1 つは自動潅水装置(生活課題型題材)の実現である。結果，後者の方が効果的であったと報告してい作る活動を通してプログラミングを学ぶとよいと考える。しかし，両題材に大きな差はなく，前者が著しくる。その作品の題材は大きく分けると，生活課題に近劣るものではないとも述べている。また，学習が難し

く日常の役に立つもの，自分の志向に合うものの 2 ついと感じるのに性差があったと報告している。こうが考えられる。マイコンを使った電子工作入門ではタいった題材や課題が，生徒が関心をもつものであるか

イマー，占い，簡単なゲームなどがよく取り上げられについての研究報告は少なく，まだ議論は十分でない。

ている。いずれも基本的なプログラムの流れやマイコ

そこで，本研究では小型の液晶モジュールと音声合

ンの速度といったものを意識しやすい。またタイマー

成 IC を含む出力部品を利用できる教材構成を考え，そは消し忘れや戸の閉め忘れなどの生活課題を警告で解れを利用した題材と部品構成の異なる製作例を準備す決する作品につながる。占いやゲームは生徒の志向とる。そして準備した製作例を中学生に提示・操作させ，合えば熱心な取り組みが期待できる可能性がある。そプログラムによる計測・制御の授業を受ける前の段階

こでタイマー，占い，連打ゲームを題材とする製作例

で，題材・部品構成と製作例への関心の間にどのようを準備する。
構成は出力に(a) LED と圧電スピーカのみを用いたな関係があるのか調査する。第 2 章では教材構成と準もの，(b) 液晶モジュールを(a)に加えたもの，(c) 音声

備した製作例を示し，調査に使用する質問紙と調査方

合成 IC を(a)に加えた 3 通りとし，合計 9 の製作例を法を述べる。第 3 章では調査結果を述べ，第 4 章で結準備する。ただし，連打ゲームの(b)と(c)については教果を考察する。そして第 5 章でまとめを述べる。

材の構成の違いを明確にするため，LED を使用しない。
外観の違いが調査に影響しないよう，できるだけ製作

2．調査方法2.1
2.1.1

例の外観を統一する。どの製作例もプログラムの長さは約 40 行程度であり，A4 用紙片面に印刷して見渡す

教材構成と製作例の準備ことができる。したがって，中学生がこれらのプログ

小型の液晶モジュールと音声合成 IC を出力部品

ラムを通して学べる程度の複雑さと考える。

として利用する教材の構成
小型の液晶モジュールと音声合成 IC を出力部品とし2.1.3て利用し，生徒が自分の作品に合わせて構成を変えらタイマーの製作例は設定した時間が経過したことをれる教材は図 1 の構成で実現できる。明るさや温度な

光と音，文字，音声のいずれかで知らせる。図 2 に(a)どを測るセンサは必要に応じて追加すればよい。以下

LED と圧電スピーカを使用したタイマーの製作例の外では，マイコンボード Arduino UNO に Seeed Studio観を示す。トグルスイッチを ON にするとカウントダの Grove ベースシールドを載せ，Seeed Studio の182

タイマーを題材とする製作例の準備(12)日本産業技術教育学会誌 第 60 巻 第 4 号 (2018)

ウンを開始する。1 秒毎に 5 つの赤色 LED が左から右

2.2

質問紙の構成へ順番に流れるように点滅し，残り 5 秒になると圧電

2.2.1

た時間(10 秒)が経過すると LED が全点灯し，圧電ス

氏名，班の番号，性別，クラブ活動，得意科目，パソ

ピーカからチャルメラのメロディが流れる。(b)の構成

コンが身近にあるか，身近に物作りをする人がいるか

では，液晶モジュールにカウントダウンを表示し，設を尋ねる。つぎに 4 段階(たいへん，かなり，どちらか

定した時間が経過すると，「ラーメンデキタデ！」とといえば，そうでもない)で技術科，コンピュータ，プ表示する。(c)の構成では，音声(男声)で「ラーメンがログラミングなどについての興味・関心について，以環境，興味・関心と知識を尋ねる質問紙

図 5 の質問紙を用意し，学年，クラス，出席番号，

スピーカから 1 秒毎にピッ，ピッと音が鳴る。設定しできました。お嬢様，早くしないとのびますよ」と知
らせる。
2.1.4

占いを題材とする製作例の準備

図 3 に LED と圧電スピーカに液晶モジュールを追加
マイコンボード

した占いの製作例の外観を示す。赤，黄，緑，青，白の 5 つのタクトスイッチの中から好きなタクトスイッ
チを 1 つ押すと，円形に並べた 5 つの LED が時計回りに点滅する。しばらくすると，1 つの LED が点灯し，圧電スピーカLED

それが占いの結果となる。透明のアクリル板に大吉，
中吉，小吉，吉，凶を刻印しており，LED の近くの刻スイッチ

印をみて運勢を確認できる。また運勢に応じて圧電ス
ピーカからメロディが流れ，液晶モジュールの画面に

図2

LED と圧電スピーカを使用したタイマーの製作例

大吉，中吉，小吉，吉，凶のいずれかの運勢と出来事(カエリニイ イコトガ アルカモ等)を表示する。(c)の構
成では運勢と出来事を音声(女声)により発話する。
液晶モジュール

連打ゲームを題材とする製作例の準備

マイコンボード

2.1.5

図 4 は圧電スピーカと音声合成 IC とアンプ，スピー

カを使用した連打ゲームの製作例の外観である。タク
トスイッチを押すとカウントダウンが始まり，設定した時間内にタクトスイッチを何回押せるかを競う。(a)圧電スピーカLED

LED とスピーカのみの構成では LED を左から，青緑

スイッチ

すたびに青から順に点灯する。(b)の構成では LED に

図 3 液晶モジュールを使用する占いの製作例

橙桃赤の順に 1 つずつ並べてあり，スイッチを 26 回押
よる表示はなく液晶に残り時間と押した回数を表示する。(c)の構成では「10，9，8，…」と音声(ロボットスピーカ声)でカウントダウンを行い，カウントダウンが終了す
ると，音声で何回押せたかを知らせる。(b)，(c)の構成
同時に液晶モジュールの画面もしくは音声で，最高記録が更新したことを知らせる。調査では，カウントダ
ウンの時間を 10 秒にし，記録更新のメロディをテレビ
ゲームのレベルアップのメロディを模したものとした。

マイコンボード

では，最高記録を更新した場合，メロディが流れると圧電スピーカ
音声合成 ICとアンプ
スイッチ

図 4 音声合成 IC を使用した連打ゲームの製作例

(13)

183

プログラムによる計測・制御の授業前における生徒の題材・構成部品の違う製作例への関心の調査

下の 10 項目を尋ねる。回答は図 5 の例のように該当すといえば，そうでもない)で回答してもらう(図 7)。質る段階に○をつける。

問は「この作例の仕組みを知りたいですか？」，「こA1)

技術科は好きですか？

の作例を作ってみたいですか？」，「この作例を発展

A2)

コンピュータは好きですか？

させてみたいですか？」の 3 つとし，該当する段階にA4)

光るおもちゃが好きですか？

A3)○をつける。製作例の印象については表 1 の 12 の形容

プログラミングに興味がありますか？

A5)

詞対を用意し，評価尺度は両端から中央までを 4 段階
(たいへん，かなり，どちらかといえば，どちらでもな

音を出すおもちゃが好きですか？

A6)

動くおもちゃが好きですか？

A7)

Q2. 次の５つの写真には電子部品が写っています。名前がわかりますか？

しゃべるおもちゃが好きですか？

A8)

わかるなら「はい」に、そうでないなら「いいえ」に〇をしてください。

人の役に立ちたいと思いますか？

A9)

友だちと競争するのが好きですか？

A10)

占いが好きですか？

また，関連知識の有無を知るため図 6 の質問紙を用（

はい ・ いいえ ）（はい ・ いいえ ）（はい ・ いいえ ）（はい ・ いいえ ）意する。質問紙では「次の 5 つの写真には電子部品が写っています。名前がわかりますか？

わかるなら「はい」に，そうでないなら「いいえ」に○をしてください。」と尋ね，電子部品の写真として 1) 1/4W 炭
素皮膜抵抗器(図 6 左上)，2) コンデンサ(電解，積層セラミック)(図 6 右上)，3) LED (図 6 左中)，4) IC (図 6右下)，5) トランジスタ(図 6 左下)をそれぞれ掲載した。
（

2.2.2

はい ・ いいえ ）図 6 関連知識の有無を知るための質問紙

製作例への関心と印象を尋ねる質問紙

製作例毎に製作例(質問紙では作例と略)への関心を 3

つの質問で尋ね，4 段階(たいへん，かなり，どちらか

LED

タイマー

番号

左上のシールに書いてある番号を書き、組合せに〇をしてください。
（

・

占い

）

連打

音声

そうでも

ない

どちらか

といえば

当てはまるところの十字に〇をしてください。

番 氏名

かなり

組

たいへん

年

液晶

Q1. あなたについて教えてください。
班の番号を教えてください

（

性別

（

クラブ活動
得意科目

この作例の仕組みを知りたいですか？

班 ））この作例を作ってみたいですか？

（）

この作例を発展させてみたいですか？

（

）

男

・

女

この作例の印象について教えてください。当てはまるところの十字に〇をしてください。
たいへん

かなり

どちらか

といえば

もない

ない

そうでも

どちらか

といえば

かなり

たいへん

分かりやすいどちらでQ2. 次の質問について当てはまるところの字に〇をしてください。

どちらか

）

といえば

）

はい ・ いいえ（かなり

はい ・ いいえ

身近にものづくりをする人がいますか？

たいへん

パソコンが学校以外で身近にありますか？ （分かりにくい役に立たない役に立たない役に立つ

音による表現がない楽しい

音による表現がある
楽しくない

かっこいい 楽しい

楽しくない
かっこよくない

言葉による表現がある
かわいくない言葉による表現がない
かわいい

役に立つ

(例) 木材加工は好きですか？
技術科は好きですか？
コンピュータは好きですか？
プログラミングに興味がありますか？

好きではない好きではない

好き

おもしろい
おもしろい

おもしろくない
おもしろくない

高度な技術の
高度な技術

よくある技術のよくある技術好き

光るおもちゃが好きですか？
音を出すおもちゃが好きですか？
動くおもちゃが好きですか？

人の役に立ちたいと思いますか？
友達と競争するのが好きですか？

図 5 生徒の環境，興味，関心をたずねる質問紙

新しい

光による表現がある
複雑そう

かしこそう
また遊びたいかしこくないもう遊びたくない

動きがある

動きがない にぎやか

図7

(14)

新しい

光による表現がない
単純そう

静か

占いが好きですか？

184

古い

古い

しゃべるおもちゃが好きですか？

7 段階評価で製作例の印象をたずねる質問紙

日本産業技術教育学会誌 第 60 巻 第 4 号 (2018)

表 1 本調査での形容詞対の質問項目
肯定的意見

調査中の生徒の様子を観察していたが，製作例の操作に問題はなく質問紙について尋ねられることもな

否定的意見

分かりやすい分かりにくいかった。タイマーと占いを題材とする製作例について

役に立つ

役に立たない*は 1 回から数回操作すると回答紙へ記入していたが，音による表現がある音による表現がない*

連打ゲームについては机移動の時間ぎりぎりまで操作

楽しい

楽しくない

言葉による表現がある

言葉による表現がない(ゲーム)に熱中する生徒も複数見られた。

好き

好きでない*

おもしろい

おもしろくない

高度な技術のよくある技術の新しい

古い*

いないページが見られる，あるいは 9 つの製作例全て

光による表現がある

光による表現がない*の評価が同じ回答者(24 名)，形容詞対の質問において

かしこそう

かしこくない矛盾のあるページを含む回答者(24 名)の計 48 名の回答

動きがある

動きがない

を無効とした。矛盾のあるページとは，たとえば音声*は逆転項目を表す。

合成 IC を使って音を発しているから操作できている製調査により 114 名(男子 57 名，女子 55 名，性別無記

入 2 名)の回答を得た。形容詞対の質問に対して全て同じ個所に回答をしているなど十分に製作例を評価して作例にもかかわらず，音による表現がない側の選択肢い)とする 7 段階とした。表 1 中に示した*は質問紙上
では逆転させた項目を表す。

を選んでいるページである。質問紙をよく読まず逆転

2.2.3

名(男子 30 名，女子 36 名)の回答を扱う。ただし一部項目に気づかなかったと思われる。以下では有効な 66

製作例を操作後に自由記述形式で尋ねる質問紙の回答に抜けのある場合を含んでいる。

宿題として後日回収する次の質問紙を用意した。まず「最も仕組みを知りたい作例」，「最も作ってみた

3.2

い作例」，「最も発展させてみたい作例」のそれぞれ3.2.1

を選択式(題材と構成部品の組み合わせ)で尋ねる。そ題材による製作例への関心の違い

題材別の製作例への関心への回答の各段階に 1 からして，その回答の理由と「液晶表示や音声合成の技術

4 の整数値を割り当て(1：そうでもない，2：どちらかをどのように利用すればよいと考えるか」を自由記述といえば，3：かなり，4：たいへん)，その平均値と独で尋ねる。

立したサンプルの t 検定を行った結果を表 2 に示す。

製作例への関心の 3 つについて，いずれの回答の平均

3．調査結果3.1

製作例への関心の違い

値も，タイマーと占い，タイマーと連打ゲームで有意な差がみられる(p<0.01)。一方，占いと連打ゲームの調査対象と実施方法

間には有意な差は見られない。また男女ともに連打

2015 年 1 月 9 日に大阪教育大学附属平野中学校の第1 学年の 3 クラス 114 名に 1 クラス毎に 1 時限から 3

ゲーム，占い，タイマーの順で関心が高かった

徒らは，プログラムによる計測・制御の授業を受けて

3.2.2

時限の技術科の授業(各 50 分)を利用して調査した。生

教材の構成と製作例への関心の違い

教材の構成別の製作例への関心の回答の平均値を表いない。調査は技術室で行った。技術室には作業机が3 に示す。独立したサンプルの t 検定を行ったところ，

9 台あり，事前に各作業机の中央に 1 つの製作例を配置しておいた。生徒には出席番号順に 1～9 の数字を振製作例への関心の 3 つのいずれの質問についても，(a)するよう指示した。回答者の着席後，教員が調査の目(b) 液晶モジュールと(c) 音声合成の間に有意な差はみ的，流れと注意事項の説明をし，製作例を操作する前られなかった。

LED と(b) 液晶モジュール，(a) LED と(c) 音声合成，り分けて作った 9 班(男女混合)に分かれ，調査前に着席に回答者自身について尋ねる質問紙に 2 分間で記入した。記入後，机に置いてある製作例を約 3 分間操作し， 3.3 性別や環境，個人の志向による関心の違い
3.3.1 性別と身近に物作りをする人の有無の影響
2 分間で製作例について尋ねる質問紙に記入する。質性別と身近にものづくりをする人の有無による製作

問紙への記入後，班単位で次の机に移動し製作例の操例への関心の平均値の違いと独立したサンプルの t 検

作と質問紙の記入を 9 つの製作例について繰り返す。

定を行った結果を表 4 に示す。女子より男子，身近に

(15)

185

プログラムによる計測・制御の授業前における生徒の題材・構成部品の違う製作例への関心の調査

3.3.2

ものづくりをする人がいない生徒より，いる生徒の方

技術科やその他の志向と製作例への関心の関係が平均値が高く，回答に有意な差がある(p<0.01)。た

質問項目 A1) 技術科，A2) コンピュータ，A3) プロ

だし，これだけで性差があると判断はできないと考えグラミングへの志向と製作例への関心の関係を調べた。

ている。クラブ活動，得意科目は回答が大きく分かれ，

有効回答者毎に「仕組みを知りたい」「作ってみたい」

ほぼ全員(60 人)がパソコンが身近にあると答えたので「発展させてみたい」への回答の平均値を求め，A1)

比較していない。

から A3)への回答との間の相関を求めた(表 5，2 変量の相関分析)。相関係数はいずれも 0.4 以下で相関はみられない。同様に，質問項目 A4) 光るおもちゃは好き

かから A10) 占いが好きですかへの回答との間の相関を

表 2 題材による関心の違い (回答の平均値と t 検定の結果)
タイマー

占い

連打ゲーム

2.14

2.57

2.69

調べたが相関係数は 0.4 以下で相関はみられなかった。
3.3.3

**
t=－4.339，df=378， t=－1.259，df=379，
p<0.000
n.s.

仕組みを知りたい

表 6 に電子部品の写真を提示し「名前が分かります**
t=－5.545，df=371，p<0.000

1.97

2.39

か」と尋ねた質問の回答数を示す。LED とコンデンサの名前がわかる生徒が多い。それらは小学校の理科の2.49

授業で知った可能性があると考えられる。小学校の授**
t=－4.178，df=378， t=－0.968，df=379，n.s.
p<0.000**
t=－5.062，df=370，p<0.000

作ってみたい2.06

2.36

業では図 6 の 2) コンデンサにはない電気二重層コンデンサを使った可能性があるが外観が電解コンデンサと似たものもある。LED は青色 LED に関連してノーベル賞が授与され，メディアで多く取り上げられたため，

2.47

**
t=0.198，df=378， t=－1.096，df=379，
p<0.004n.s.
**
t=－3.881，df=370，p<0.000

発展させてみたい

今回の調査で特に知っていると答えた生徒が多かった可能性がある。一方，コンデンサは時事的な話題がなかった。そこで，コンデンサの写真を見て名前が分かると答えた生徒と，そうでない生徒の製作例への関心**は p<0.01 を表す。

表 5 「技術科は好きか」，「コンピュータは好きか」，「プログラミングに興味はあるか」と製作例への関心の相関

表 3 製作例構成による関心の違い (回答の平均値)(a) LED(b) 液晶モジュール(c) 音声合成

仕組みを知りたい

2.44

2.52

2.44

作ってみたい

2.34

2.34

2.30

発展させてみたい

2.25

2.36

2.27

技術が好き

表 4 性別・環境と関心 (回答の平均値と t 検定の結果)
身近にものづくりをする人の有無

性別

仕組みを
知りたい

男 (30人)女 (36人)

2.80

2.19

**
t=7.524，df=481，
p<0.000

2.69
作って
みたい

2.66
発展させ
てみたい

1.95

**
t=8.940，df=458，
p<0.000

1.99**
t=7.920，df=447，
p<0.004いる (35人) いない(29人)
2.58

相関係数

0.278

0.120

0.215

有意確率

0.000

0.004

0.000

作って
見たい

相関係数

0.310

0.130

0.277

有意確率

0.000

0.002

0.000

発展させ
てみたい

相関係数

0.330

0.116

0.310

有意確率

0.000

0.000

0.000

表 6 電子部品の写真を提示し「名前がわかります
か？」の質問に対する回答毎の人数

2.09

電子部品

2.10

**
t=－4.125，df=535，
p<0.000**は p<0.01 を表す。

186

仕組みを
知りたい

2.53

**
t=4.042，df=549，
p<0.000

2.45

コンピュータ プログラムにが好き
興味

いずれも N=567**
t=3.088，df=549，
p<0.0022.44

電子部品の知識と製作例への関心の違い(16)

はい (人)

いいえ (人)

男

女

計

男

女

計

1) 抵抗器

9

1

10

20

35

55

2) LED

24

22

46

5

14

19

3) トランジスタ

3

1

4

26

35

61

4) コンデンサ

13

8

21

16

28

44

5) IC

5

0

5

24

36

60

日本産業技術教育学会誌 第 60 巻 第 4 号 (2018)の違いを表 7 に示す。製作例への関心の 3 つについて，思うと「仕組みを知りたい」と思う傾向がややあるといずれの回答についても，名前が分かると答えた回答考えられる。

者のほうが平均値が高く，独立したサンプルの t 検定3.5を行ったところで有意な差が見られた(p<0.05 または

自由記述については 99 名の回答を得た。まじめに回

p<0.01)。これは興味をもつ生徒は知識を持つ場合が多答しているか記述を著者が確認し，全てを有効な回答

く，また知識が定着しやすい一般的な傾向を反映していると考えられる。
3.4

自由記述の調査結果

表 7 写真を見てコンデンサと分かる生徒とそうでない生徒の製作例への関心の平均値の比較と t 検定の結果

製作例の印象と製作例への関心の関係

回答者の製作例の印象がどのような視点によるもの

名前が
わかる

か知るため，形容詞対の質問 12 項目に対して主因子法
による分析を行った。各項目について最も否定側に丸2.61

仕組みを知りたいをつけている場合を 1 として，1 から 7 の整数値を割り当てた。まず，回転なしで分析を行い，初期の固有2.49作ってみたい値から累積率を見ると 4 因子で 12 項目の全分散の 63%を説明していたので，4 因子構造を仮定し，再度，主

**

2.54

発展させてみたい

因子法・Kaiser の正規化を伴うバリマックス回転によ

*

**

わから
ない

独立したサンプルの t 検定の結果

2.39

t=2.366，df=303，
p<0.0192.18

t=3.181，df=298，
p<0.0022.16

t=3.971，df=290，
p<0.000*は p<0.05 を**は p<0.01 を表す。

る分析を行った。さらに，十分な因子負荷量を示さなかった 3 項目を分析から除外し，主因子法・Kaiser の

表 8 製作例の印象についての形容詞対の因子分析

正規化を伴うバリマックス回転による分析を行った。
最終的な因子パターンを表 8 に示す。第 1 因子は

因子
1

2

3

4

楽しい

い」因子と命名する。第 2 因子は「高度な技術」，

0.825

0.236

0.032

0.159

おもしろい

0.799

0.204

0.142

0.110

「新しい」，「かしこそう」に高い負荷量を示してい

好き

0.726

0.224

－0.056

る。そこで「目新しい」因子と命名する。第 3 因子は

0.087

高度な技術

0.159

0.766

0.213

0.144

「光による表現がある」，「言葉による表現がある」

新しい

0.219

0.749

－0.049－0.064に絶対値で高い負荷量を示している。「光による表現

かしこそう

0.346

0.550

0.061

0.212

光による表現がある

0.058－0.053－0.6030.244

言葉による表現がある

0.057

0.039

0.406

0.077

命名する。第 4 因子は「分かりやすい」のみで構成さ分かりやすい

0.374

0.154

－0.1020.437

れている。つまり，生徒は「楽しい」，「目新しい」，

表 9 各因子と「仕組みを知りたい」，「作ってみたい」，「発展させてみたい」との 2 変量の相関分析「楽しい」，「おもしろい」，「好き」など，プラスの感情の 3 項目に高い負荷量を示しているので「楽しがある」はマイナスの値である。今回の製作例では，音声合成や液晶モジュールでの出力がある場合，LEDが見えていないと考える。そこで「光／言葉」因子と「光／言葉」，「分かりやすい」の 4 因子で製作例を評価している。

楽しい

次に各因子と「仕組みを知りたい」，「作ってみたい」，「発展させてみたい」との間に相関をみるため，
2 変量の相関分析を行った(表 9)。「楽しい」と「仕組みを知りたい」の間には弱い正の相関がみられた(r=0.412，p<0.01)。また，「楽しい」と「作ってみたい」「発展させてみたい」の間には相関はみられないがやや相関係数が高い。ほかの 3 因子と「仕組みを知りたい」，「作ってみたい」，「発展させてみたい」との間の相関係数は 0.3 未満と相関がみられない。こ

目新しい

光／言葉 分かりやすい

仕組み 相関係数を知り 有意確率
たいN

0.412**

0.098* －0.070

0.270**

0.000

0.022

0.100

0.000

548

548

548

548

相関係数
作って
有意確率
みたい
N

0.382**

0.042－0.0390.254**

0.000

0.326

0.367

0.000

548

548

548

発展さ 相関係数0.360**

0.021－0.0310.247**

せてみ 有意確率
たい
N

0.000

0.618

0.472

0.000

548

548

548

548

548

**：相関係数は 1%水準で有意(両側)であることを表す。
*：相関係数は 5%水準で有意(両側)であることを表す。

れらと生徒の操作の様子から，回答者は「楽しい」と

(17)

187

プログラムによる計測・制御の授業前における生徒の題材・構成部品の違う製作例への関心の調査

60

表 11 製作例を選択した理由(自由記述)の分類結果

53
仕組みを知りたい50

分類(回答数)作ってみたい楽しい・面白い
(68)

30

27

20
14

12
10
1 2

5

16
14
12

13
8

5
1

3 3

6

10

7 6

生徒が回答した理由の例
作例の操作が楽しかったから発展させてみたい

40

人数[人]

43

6

5 5 5

9

0

音声について(18)実用性(17)図 8 製作例毎の最も仕組みを知りたい，作ってみたい，発展させてみたいと回答したそれぞれの人数

分かりやすい(17)表 10 自由記述で各構成を選択した人数
LED

液晶モジュール

音声合成

19

60

19

作ってみたい15

70

14

発展させてみたい

16

53

29

友だちと勝負ができて楽しかったから

LED が順番に光るのが不思議に感じたから動作が気になる，占いで毎回違う結果になるのが不思議
不思議に感じる
押した回数をどうやって数えているのか分か
(37)
らない

4

仕組みを知りたい

班で一番盛り上がったからしゃべったのがすごかったから声が気になったから一番役に立ちそうだと思ったから
目覚まし時計に使えそうだから
何回ボタンを押したか分かりやすかったから
液晶モジュールの画面が見やすかったからかしこそう，複雑 一番難しそうに見えたからそう(5)
高度な技術が必要だと感じたから
占いの内容を変えたいと思ったから
その他(17)(人)

どのようにボタンを押せば速くなるか知りたいから

表 12 液晶表示や音声合成などの技術をあなたはどのように利用すればよいと考えるかについての回
答の分類結果として扱うこととした。製作例毎に最も仕組みを知りたい，最も作ってみたい，最も発展させてみたいと回分類(回答数)

答した人数を図 8 に示す(1 名の無回答部分を除く)。い生徒が回答した利用方法の例
障害のある人に利用するずれも液晶モジュールを利用した連打ゲームとの回答が一番多い。また構成別に選択した人数を表 10 に示す。

福祉・介護(50)

お年寄りは目が見えにくいから，音声合成を使う

いずれの質問でも液晶モジュールを使った製作例を選

目や耳が不自由な人へ利用する

んだ人数が最も多い。

駅の表示や広告で利用する
看板・案内(22)

製作例を選択した理由の回答(自由記述)を分類する

音声ガイドに音声合成を使う
町中や病院などの施設の案内に使うと 7 つに分かれた(表 11)。各回答がいずれの理由を含

テレビを液晶表示にする

むかラベル付けし分類ごとの回答数(複数の理由が書か

生活用品(15)

れている場合は複数のラベルをつける)を数えると「楽ボタンなどによる動作と液晶表示を連動させゲーム・アニメ(6) る
アニメを作るのに利用する

しい・おもしろい」に関する記述が一番多い。これは，先に述べた「楽しい」と製作例への関心が高い傾向がロボットの液晶画面に使うややあるという結果と一致する。二番目は，「動作がロボット(4)

気になる・不思議に感じる」に関する記述が多い。これはプログラムへの関心と考える。それらよりは少な

医療・教育(3)いが，音声があったことや液晶モジュールの分かりや音声合成を使えばより人間らしいロボットを作れる
幼児教育に利用する音声合成で体内の赤ちゃんの様子を聞く

液晶表示と音声合成を一緒に使えば便利だと液晶表示と音声合 思う
成を組み合わせた組み合わせることで，正確な情報を得られる製品の製作(3)と思う

すさについても回答が一定数ある。
次に「液晶表示や音声合成などの技術をあなたはどのように利用すればよいと考えるか」への回答(自由記述)を 分類すると 8 つに分かれた(表 12)。各回答がいず

その他(11)

れの理由を含むかラベル付けする(複数の理由が書かれもっと見やすい液晶表示、聞きやすい音声合
成にする
工場に使う

ている場合は複数のラベルをつける)と「福祉・介護に関する利用」が一番多かった。これは回答した生徒が技術科の授業で支援学校の児童向けの作品を製作し児

188

スマートフォンなどの電子機器に使う(18)日本産業技術教育学会誌 第 60 巻 第 4 号 (2018)で表 10 では液晶モジュールを構成に含む製作例を選択

童と交流したため，福祉や介護に関心を寄せている可した人数が最も多い。この違いは前者が 1 つの製作例

能性がある。そのため他校の生徒で調査すると結果が異なるかもしれない。二番目は「看板・案内への利用」

について尋ねており，後者が 9 つの製作例の中で最もが多い。液晶表示は看板・案内に多くの場所で使用さ関心のあるものを尋ねているため相対的な評価が現れれている。回答として液晶表示や音声合成が利用されたと考える。表 11 の自由記述にも，液晶表示についてていない場面で活用するアイデアを期待していたが，述べた回答が見られ，表 11 の選択理由にある「占いの生徒は利用されていることに気づいていないか既存の内容を変えたい」ときに液晶モジュールであればプロ利用場面でも有効と考えるものを回答すればよいと考

グラムのメッセージ部分を書き換えればよい。した

えて回答したようである。

がって準備が可能であれば液晶表示を使える教材がよ
いと考えられる。

4．考察

5．おわりに生徒の関心が最も高い製作例は図 8 のように連打ゲームで液晶モジュールを利用したものであった。こ

本研究では，授業前の段階で生徒の関心がどのようれは表 11 にあるように「作例の操作が楽しかった」，

な題材，教材構成の製作例に向くのかを調査した。そ「班で一番盛り上がった」，「友達と勝負できて楽しの結果，生徒は「楽しい」と思える製作例の仕組みにかった」からと考えられる。これは生徒の調査中の操関心をもつ傾向がややみられた。また 9 種類の製作例

作の様子と一致する。また「押した回数をどうやっての中で最も関心を集めたのは液晶モジュールを使った数えているのか分からない」といったプログラムへの連打ゲームで，3 種類の構成の中では液晶モジュール

関心もみられる。連打ゲームの中で液晶モジュールをを使った製作例を選ぶ生徒が多かった。したがって，利用した製作例が突出しているのは，LED のみでは 1

生徒が面白いと思う題材を選択し，液晶モジュールを回単位での表示がなく，音声では騒音で聞き取りにく

構成に加えるとよいことが示唆された。

い場合があるため，液晶表示が最も連打の回数が分か

謝辞

りやすかったためと考えられる。
ところで，本調査では生徒の関心が最も高い製作例の題材は連打ゲームで，萩嶺らの「生活課題型の方が，本研究に関わる調査に協力いただいた大阪教育大学

学習を楽しく感じやすい傾向が示された」という報告

附属天王寺中学校の上田学教諭(調査時，同附属平野中

14) と異なる。その理由には本調査では生徒がプログラ

学校)と同附属平野中学校の生徒に感謝する。

ムによる計測・制御を学んでおらず製作例の印象のみ

参考文献で回答していることが考えられる。また，性差について萩嶺らは「学習の難しさに対しては男女間に傾向の違いがあり，生活課題型に対しては男子の方が女子よ1)

文部科学省：中学校学習指導要領 第 2 章 各教科

2)

紅林秀治・江口啓・兼宗進：制御プログラム学習

りも難しさを感じにくい傾向が示された」男子は「ゲーム性という文脈に対して高い反応を示す傾向が

第 8 節 技術・家庭 (2008)

ある」と述べている。本調査では男女ともに連打ゲー

における中学生の学習効果，日本産業技術教育学

ムに関心が高かった。これらについては今後の調査研会誌，第 51 巻，第 4 号，pp.301-309 (2009)3)

究が必要と考えられる。
また本調査では製作例の印象「楽しい」と「仕組み亀山寛・中村誉：プログラムによる音声制御茶運
び人形の教材化，静岡大学教育学部研究報告(教を知りたい」に弱い正の相関がみられ，自由記述回答
4)

でも製作例の選択理由に楽しい・面白いが多くみられ

科教育学篇)，第 41 号，pp.107-120 (2013)
藤田眞一・加賀江孝信・三浦吉：小型コンピューた。したがって目的の学習が行える題材や教材が複数タを用いたプログラムによる計測・制御学習の効あるなら「生徒が楽しいと感じるか」を指標として選果，日本産業技術教育学会誌，第 55 巻，第 3 号，

択すればよいと考えられる。

pp.191-198 (2013)
青木浩幸・西ケ谷浩史・紅林秀治・田口浩継・李教材の構成を変えたとき表 6 ではわずかに液晶モ

5)ジュールへの関心が高いが有意な差はなかった。一方

元挨：創造的な計測・制御学習のためのプログラ

(19)

189

プログラムによる計測・制御の授業前における生徒の題材・構成部品の違う製作例への関心の調査

証，日本産業技術教育学会誌，第 52 巻，第 3 号，ミング環境と授業モデル，日本産業技術教育学会
6)

7)

8)

9)

誌，第 57 巻，第 4 号，pp.223-230 (2015)

pp.205-214 (2010)11) 川田浩誉・伊藤陽介：中学校における二足歩行ロ

浅 田 寿 展 ： JA 制 御 ヒ ダ ピ オ シ ス テ ム 教 材 ，http://hidapio.jp/ (最終アクセス日：2017 年 8 月

ボットを用いた計測・制御学習の改良と評価 ，日

29 日)

本産 業技術教 育学会誌 ，第 56 巻 ， 第 4 号，pp.267-274 (2014)12) 市川貴子：中学校技術科における計測・制御学習

井戸坂幸男・久野靖・兼宗進：自律型ロボット教
材の評価と授業，日本産業技術教育学会誌，第 53

巻，第 1 号，pp.9-16 (2011)

教材の開発と授業実践－生徒一人ひとりが課題を

萩嶺直孝・田口浩継・山本利一：身近な課題を解解決する製作活動－，日本産業技術教育学会誌，決するための模型を題材とした制御学習，日本産第 57 巻，第 1 号，pp.59-64 (2015)

業技術教育学会誌，第 51 巻，第 4 号，pp.277-

13) 株式会社アクエスト：音声合成 LSI「AquesTalk

284 (2009)
古平真一郎・坂本弘志・針谷安男：自律型ロボッ

questalkpicolsi.html (最終アクセス日：2017 年 8pico LSI」，https://www.a-quest.com/products/a

月 29 日)ト教材を用いた「プログラムによる計測・制御」

14) 萩嶺直孝・宮川洋一・森山潤：中学校技術科「プ学習の授業実践に基づく学習効果の検証，日本産業技術教育学会誌，第 51 巻，第 4 号，pp.285-

ログラムによる計測・制御」の学習における題材

292 (2009)10) 針谷安男・飯塚真弘・山菅和良：プログラムによタイプの違いによる生徒の反応の差異，日本産業
技術教育学会誌，第 55 巻，第 3 号，pp.27-36(2013)

る計測・制御学習の授業実践とその学習効果の検Abstract
It is possible to boost learning outcomes among junior high students by adding a component to teachingmaterials that can handle messages via text or speech in lectures regarding measurement and control. However,there is a limited number of reports regarding differences in students' interests based on learning tasks orthemes. In this paper, an investigation of students’ interests in prepared examples for different subjects orcomponents is discussed. The investigation was conducted before instructional programs in measurement andcontrol were implemented. Nine examples were prepared across three themes (building a timer/a fortune-tellingmachine/a button-pressing game) and three different building components (LED basic setup and buzzer

only/with an LCD/with a text to speech IC). Junior high students touched to access the examples and answer
questions about their impressions and interests. From the investigation, we found that there was a weakcorrelation between how much fun a student had working with an example and his/her interest in it. Many

students expressed their interest in the button-pressing game (with LCD) when asked to give one example of

the activity that most interested them. Of the three different components, they selected the one with an LCD.
The findings support the preparation of learning tasks that students think are fun and incorporation of an LCD
in the components.

Key words: Measurement and control, Programming, Teaching materials, Interest of students

190(20)