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中学校 技術・家庭科 技術分野 | D 情報の技術 | 第9回

条件で動くプログラム

ずっと見張って、条件に合ったら動く。繰り返しと分岐を、自分の手で組み合わせる

50分
教師用メモ

準備 教室コードは新しいものにする。「教師」を押す。体験 01・02 は端末内で完結する。教材のロボットやセンサがあれば、体験 02 のあとに移植する。

時間配分 前回まとめ・目標 4分 / 節1 ずっと見張る 14分 / 節2 2 つの条件を組む 16分 / 節3 想定外を試す 10分 / まとめ・自己評価・ふりかえり 6分

この回の評価(学習指導要領 技術・家庭科 技術分野 D(3) 計測・制御のプログラミング。設計指針 F1L2・F1L3・F3L1・F4L1。単元設計は 単元設計のページ)

  • 知識・技能 反復と分岐を組み合わせたプログラムを作り、動作を説明している(体験01・02)
  • 思考・判断・表現 目的に合うように条件を組み立て、思ったとおりに動かないときに直している(体験02・03)
  • 態度 想定外の場面を自分で試そうとしている(体験03・ふりかえり)

AI の助けについて(設計指針 F2L2) 助けを得てよいが、動作を理解して手直しできることまで求める。「説明できないものは、まだ自分のものではない」(第5回)。

前回のまとめ

はかって、くらべて、動かした

計測→判断→制御|しきい値は目的で決まる

前回は、つまみを人が動かしていた。本物はずっと自分ではかり続ける。そこに要るのが、繰り返しだ

1 回だけはかるプログラムでは、なぜ足りないのか

教師用メモ

問いに 30 秒。「暗くなるのはあとだから」が出れば十分。前回「まだ」が多かった目標を 2 分拾う。

今日の目標

授業の終わりにできるようになること

01
繰り返しのカードを使って、ずっと見張るプログラムを作れる
02
2 つの条件を組み合わせて、目的に合う動きにできる
03
想定外の場面を試し、直すところを見つけられる
01 | 14分
ずっと見張る

繰り返しを入れる

02 | 16分
2 つの条件

暗くて、人がいるとき

03 | 10分
想定外を試す

こうなったらどうなる

SECTION 01

ずっと見張る

1 回だけでは、あとで暗くなったときに気づけない

同じ動作を何度も繰り返す装置を、時計を見ながら観察している中学生
体験 01

繰り返しを入れて、ずっと見張らせる

左のカードを押して並べる。「動かす」を押すと、1 日ぶんの明るさの記録を、1 時間ずつ流し込む。お題 ずっと見張って、暗くなったら点け、明るくなったら消す

命令のカード
電灯
明るさ —
動いた記録
教師用メモ

進め方(12分) 正解は「ずっと繰り返す → 明るさをはかる → もし 30 より暗ければ → 点ける → そうでなければ → 消す」(7分)。

わざと外させる 「ずっと繰り返す」を外すと、1 回で終わる。朝の 1 回だけ見て、あとは何もしない(3分)。

言葉 同じことを何度も行うのが反復。計測・判断・制御を反復の中に入れることで、自動で動き続けるしくみになる。目標 01。

SECTION 02

2 つの条件

暗いだけでは点けず、人がいるときだけ点ける

暗さのセンサと人感センサの2つを見比べながら、条件を書き出している中学生2人
体験 02

電気の無駄をなくす | 条件を 2 つにする

困りごと 夜、誰もいない廊下でも電灯が点きっぱなしになる。お題 暗くて、かつ人がいるときだけ点ける。「人がいる」のカードを足して作る

命令のカード
電灯
明るさ —
人 —
動いた記録
教師用メモ

進め方(14分) 正解は「ずっと繰り返す → 明るさをはかる → もし 30 より暗ければ → さらに、人がいれば → 点ける → そうでなければ → 消す」(8分)。

比べる 前の枚(条件 1 つ)では点いていた時間が長い。条件を 2 つにすると、点いている時間が減る。数で比べさせる(記録の下に出る)。

「さらに」の位置 「もし暗ければ」の外に置くと、明るくても人がいれば点いてしまう。入れ子の順番が意味を決める(4分)。

実物があれば、ここで教材のセンサに移す。カードの並びがそのまま設計図になる。目標 02。

SECTION 03

想定外を試す

思っていなかった場面で、どう動くか

装置の前で立ち止まったり通り過ぎたりして、反応を確かめている中学生
体験 03

この場面だと、どう動くか

作ったしくみを、思っていなかった場面に置く。いちばん困りそうな場面を選び、どう直すかを書く

選んだ数と直し方が右に出る。同じ場面でも直し方が違うことを見せる

クラスが選んだ場面
直し方
教師用メモ

進め方(8分) 一人で 4 分、読み上げ 4 分。

想定される直し方 通り過ぎる → 点いたら一定時間は消さない。動かずにいる → 人感センサは動きを見るので、別のセンサか、時間で判断。くもり → しきい値を下げるか、時刻も条件に入れる。ふさがれる → 値が変わらないことを検知して知らせる。

要点 作った人が想定しなかった場面で、必ず問題が起きる。だから使う人に試してもらう。第11回の相互評価がその場。目標 03。

まとめ

繰り返しの中で、条件を組み立てる

反復同じことを何度も行う。計測・判断・制御を反復の中に入れると、自動で動き続ける。反復がないと 1 回で終わる
条件の組み合わせ「暗くて、かつ人がいる」のように 2 つ以上を組む。入れ子の順番が意味を決める。外に出すと、条件がゆるくなる
想定外作った人が思っていなかった場面で問題が起きる。通り過ぎる・動かない・天気・ふさがれる。使う人に試してもらう
作る人の責任AI の助けを得てもよい。ただし動きを理解して、自分で手直しできるところまでが自分の仕事
教師用メモ

次回は、動かして集めた記録を表とグラフにして、数を根拠に決める。

今日のまとめ

3つの目標に、自分の操作で答える

01
繰り返し 外すと 1 回で終わった。中に入れると、ずっと見張り続けた
02
2 つの条件 暗くて、かつ人がいるとき。点いている時間が短くなった
03
想定外 通り過ぎる、動かない、くもり、ふさがれる。直し方を決めた
自己評価

今日の目標、自分はどこまで

3 つの目標それぞれに、できた/だいたい/まだ、を 1 つ選ぶ。右の帯にクラス全体の分布が出る

今日の目標、自分はどこまで | 1 つずつ選ぶ
01繰り返しを使って、ずっと見張るしくみを作れた
022 つの条件を組み合わせて、目的に合う動きにできた
03想定外の場面を試し、直すところを見つけられた
できただいたいまだ
教師用メモ

1 分。「まだ」が多い目標は、次回の冒頭で拾い直す。

ふりかえり

今日いちばん詰まったところと、どう直したか

一文でよい。「〇〇で動かなかった。△△を直したら動いた」の形

みんなの詰まりと直し方
教師用メモ

3 分。次回は、動かして集めた記録を数として扱う。