Programming Training 2023 for Kids: Tsukuba SKIP Academy

つくばSKIPアカデミー プログラミング実習 2023

筑波大学の小中学生向け社会連携事業「つくばSKIPアカデミー」で、プログラミング実習の講師を担当しました。
事前講義（このスライド）では、それぞれが研究テーマを持つ受講生に向け、「プログラミング」「コンピュータ」の原義や強みの解説、事前に課した課題のレビューを行いました。またゲストで大学院生2名に登壇してもらい、研究におけるプログラミングの活用方法を紹介してもらいました。

Spacial Thanks:
宮本知世（筑波大学 生物学学位プログラム M1）
岡村美紀（筑波大学 情報学学位プログラム M1）

このスライドはGoogleスライド上でも利用できます。
https://docs.google.com/presentation/d/1NQr4v8HU2guU2LXcZEWsZUSaVQNo1SeUvue_3rt9T9E/edit

参考資料:

NHK「テキシコー」#1
https://www.nhk.or.jp/school/sougou/texico/onair/

時事通信トレンドニュース「常磐線の自動運転公開　１３日から運用、ＪＲ東で初」
https://youtu.be/K_Wuthvin3M

NTTドコモ 「検証 全員歩きスマホ in 渋谷スクランブル交差点」
https://youtu.be/6Pkzjm75KnU

Paweł Zadrożniak「The Floppotron」
https://youtu.be/Oym7B7YidKs

筑波大学GFEST 情報学勉強会
https://speakerdeck.com/nandenjin/introduction-to-informatics-and-media-arts-for-highschool-students

Josh Darnit「Exact Instruction Challenge」
https://youtu.be/cDA3_5982h8

micro:bit
https://microbit.org/ja/get-started/features/overview/

Transcript

1. プログラミング実習 事前講義 稲⽥和⺒ @筑波⼤学⼤学院 1
2. 稲⽥ 和⺒ • 筑波⼤学⼤学院 博⼠課程 1年 • 1997年⽣まれ、⼤阪出⾝ • メディアアート‧メディア表現 • つくばエキスポセンター（アルバイト） 2 作ってるものや研究のことは https://www.nandenjin.com を みてください
4. 本⽇のおしながき • 「プログラム」って何？ • プログラミングを使った研究あれこれ • 宿題の振り返り 4 このスライドはあとで⾒返せるように配布します。 メモを取るときは「画⾯に書いてないことだけ」でOKです
5. 「プログラム」って何？ 5
6. 「プログラム」って何？ 6 プログラム 物事の進⾏について、 順序⽴てて説明した「⼿順」 プログラミング プログラムをつくる作業のこと え？コンピュータは？
7. 「プログラム」って何？ コンピュータを使わなくても 「プログラム」 • 運動会や学芸会とか 7 プログラム 物事の進⾏について、順序⽴てて説明した「⼿順」 どんなときに、なにが、 どんな順番で起こるか？
8. コンピュータを使わないプログラム：鉄道ダイヤ どのように運転すれば 滞りなく、安全に⾛れるか？ 予め設計し、それに従って 操縦する 8 画像出典：Wikimedia Commons（Author: K.Kitaguchi、運動会プロテインパワー）
9. コンピュータを使わないプログラム：郵便配達 どんな⼿順（道順）で配達すると 無駄なく早く届けられる？ 表にしてまとめている 9 出典：NHK「テキシコー」#1 https://www.nhk.or.jp/school/sougou/texico/onair/
10. では、コンピュータとは何？ 10 プログラム 物事の進⾏について、 順序⽴てて説明した「⼿順」 コンピュータ ⼿順に従って、計算を⾃動でおこなう機械 = （計算をする）プログラムを 実⾏する機械
11. 初期のコンピュータは、⼈⼒の計算を肩代わりさせるために作られた 11 バベッジの階差機関、イギリス・ 1840年頃 ENIAC、アメリカ・1940年頃 画像出典：Wikimedia Common（File:Difference_engine.JPG, Glen_Beck_and_Betty_Snyder_program_the_ENIAC_in_building_328_at_the_Ballistic_Research_Laboratory.jpg）
12. コンピュータを使ったプログラミングの強み 12 ⾃動化 できる シミュレー ション できる ⾃分で 「つくる」 ができる
13. コンピュータを使ったプログラミング：⾃動化 複雑なことや退屈なこと、 プログラムにしてしまえば 何度でも同じように動かせる 13 ⾃動列⾞運転装置 ATO（Automatic Train Operation） 発⾞して停⾞するまでの動きをプログラムし 電⾞を⾃動的に⾛らせる https://youtu.be/K_Wuthvin3M?t=50
14. コンピュータを使ったプログラミング：シミュレーション 実際にできないことでも、 コンピュータと データを使って正確に試せる 14 NTTドコモ 「検証 全員歩きスマホ in 渋⾕スクランブル交差点」 交差点を渡る⼈が全員歩きスマホ！ どうなるのか確かめてみる https://youtu.be/6Pkzjm75KnU
15. さまざまなテクノロジーで、 ⾃分の考えたことを すぐに「作って試す」できる コンピュータを使ったプログラミング：⾃分で作る 15 “The Floppotron” コンピュータの周辺機器を使って（？） ⾳楽を奏でることができる システムを作った https://youtu.be/Oym7B7YidKs?t=15
16. プログラミングを使った研究あれこれ 16 じゃあ、研究では どうやって使うの？
17. プログラミングを使った研究あれこれ • 宮本知世 ◦ みやもと‧ちせ ◦ ⼤学院 博⼠前期課程1年 ⽣物系 • 岡村美紀 ◦ おかむら‧みき ◦ ⼤学院 博⼠前期課程1年 情報系 17
18. 宮本知世 18 情報科学が⽣物学でどのように活躍しているか？
19. l ( ) l : ( ) l : lSKIP 2 1 :
20. l : l ( ) ( ) 2
22. DNA : l l4 (A, T, G, C) l 4 DNA
23. : l : DNA (A, T, G, C) 5
24. 6 DNA DNA
25. 岡村美紀 19 オノマトペからダンスを⽣成
26. ΦϊϚτϖ͔ΒμϯεΛੜ੒ ʻμϯεੜ੒ʼ
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41. ⾼校⽣向け勉強会（先週やった） • 情報学って何ができるの？ • コンピュータを使った アート作品 もっと知りたい：情報学とメディアアート 20 興味のある⼈はこちらもどうぞ！ https://speakerdeck.com/nandenjin/intro duction-to-informatics-and-media-arts-fo r-highschool-students
42. 事前課題のフィードバック 21
43. 問題を⾒返してみましょう コンピュータになにかをしてもらうためには、ただ「◯◯をし てほしい」と伝えるのではなく、「どのような動きをどう組み 合わせるか」を論理的に伝えなければいけません。 課題ではその練習として、「⽇常のある場⾯を、動作に分解す る」ことに取り組んでもらいます。 22
44. 問題を⾒返してみましょう 23 1. 「図書館で本を探して借りる」動作を分解してください。 ただし、借りる本は決まっているものとします。 2. ⽣活の中にあるものごとを⾃由にひとつ選び、 動作に分解してください。 （なにを選んだかも書いてください）
45. これの何が難しいのか 誰がやっても同じになるように するのはすごく難しい。 でも、プログラミングは そういう⾔葉でしかできないように なっている…… 24 Josh Darnit “Exact Instructions Challenge” ジョナとエヴァンは、パパにサンドイッチの作り⽅を 「正確に」教えられるだろうか？ https://youtu.be/cDA3_5982h8
46. 問1: 図書館で本を探して借りる 25 探す 歩き回る 借りる みんなの答え
47. 問1: 図書館で本を探して借りる 26 １、図書館に⾏く ２、借りる本がどこにあるか検索をする ３、検索した結果の場所に⾏く ４、探していた本をとる ５、借りるために受付に⾏く ６、受付で借りる ７、家に帰る みんなの答え
48. 問1: 図書館で本を探して借りる 27 ①借りたい本のジャンルのコーナーに⾏く ②借りたい本の筆者名もしくは作品名のコーナーに⾏く ③本を⼿に取る ④借りたい本か確認する ⑤③〜④を借りたい本の確認が取れるまで繰り返す ⑥借りる    ⑦⾒つからない         ⑧司書さんに聞く みんなの答え
49. 問1: 図書館で本を探して借りる 28 ①図書館にいるか [はいの場合→] ②借りる本を探す ③借りる本が⾒つかったか [はいの場合②→] ④図書カードを持って 職員のところに⾏く ⑤本と図書カードを渡して 本を借りる みんなの答え [いいえの場合②→] ④ʻ②に戻る [いいえの場合→] ②’図書館に⾏く ③ʻ①に戻る
50. 問2: 新しく発売された本を図書館で借りる 29 新しい本が発売されたかを調べる 予約する 図書館に借りに⾏く みんなの答え 「発売された = 図書館にある」でOK？ なかったときどうしよう？
51. 問2: 部活を始めるまでの動作 30 更⾐室に⾏く 鍵が空いている→更⾐室の中で着替える 鍵が空いていない→トイレに⾏って着替える グラウンドに出る コーチがいる→挨拶をする コーチがいない→コーチが来たら挨拶をする グラウンドに挨拶をする みんなの答え コーチがいないとき、 コーチが来るまで なにしてよう……
52. 問2: ⻭磨き 31 ①⻭ブラシを⼿に取る。 ②⻭磨き粉はある？ [はいの場合→] ③⻭磨き粉を⻭ブラシにつける。 [いいえの場合→] ③’⽔を⻭ブラシにかける。 ④右上を磨く。 ⑤左上を磨く。 ⑥左下を磨く。 ⑦右下を磨く。 みんなの答え ⻭ブラシやタオルの 有無もチェックすると どんどん複雑になる ⑧コップはある？ [はいの場合→] ⑨コップに⽔を⼊れる ⑩⼝に⽔を⼊れる [いいえの場合→] ⑨’⼿に⽔をためる ⑩’⼝に⽔を⼊れる ⑪⼝をゆすぐ ⑫⽔を吐き捨てる。 ⑬タオルで⼝を拭く。
53. プログラムの3つの制御構造 32 順次 順番に次を実⾏する 繰り返し 何度も戻って繰り返す 分岐 条件によって枝分かれ
54. まとめ • 「プログラム」はものごとを進める⼿順のこと。 コンピュータ以外もアリ • 「どういうふうに動いてほしいのか」を きちんと説明できることが重要そう。 • 指⽰を組み合わせて作る。 条件で分かれ道を作ったり、繰り返したりできる 33
55. 実習に続く。 34
56. 去年の様⼦ 35
57. 実習で使う機材「マイクロビット」 36 https://microbit.org/ja/get-started/features/overview/
58. 実習課題 micro:bitを使って ⼩さなプログラム（アプリケーション）をつくる • たのしいものならなんでもOK • 研究や⽣活の役に⽴つものならGood👍 • ボタン‧コンパス‧温度計‧LED‧スピーカなどなど 37 何が作れるか考えてみよう