理科でプログラミング教育

東京学芸大学教育学部共通SE科目
小学校におけるプログラミング教育
理科でプログラミング教育

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1. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 共通SE科目 東 東京 京学 学芸 芸大 大学 学 I IC CT Tセ セン ンタ ター ー 教 教育 育情 情報 報化 化研 研究 究チ チー ーム ム 加 加藤 藤直 直樹 樹 Programming Education in Elementary School 小学校における プログラミング教育 理科でプログラミング教育
2. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科でプログラミング教育
3. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科の学びの目標 n 自然の事物・現象についての理解 n 観察，実験などに関する基本的な技能 n 妥当な考えをつくりだす力 自然の 事物・現象 科学的に捉え （論理的・客観的・実証的） についての 問題 科学的に解決する力 観察・実験を通して
4. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科とプログラミング Type1 l 自然の事物・現象 をプログラミングで再現 Type2 l 自然の事物・現象を科学的に捉えたこと をプログラムで表現 Type3 l 自然の事物・現象を科学的に捉えたこと を活用したプログラミング：ものづくり Type4 l 自然の事物・現象を科学的に捉える ためにプログラミング
5. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科とプログラミングのType１ l 自然の事物・現象 をプログラミングで再現 画像：YouTube 地球と月 by ラボエムエム 現象 そのものを プログラミング
6. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科とプログラミングのType２ l 自然の事物・現象を科学的に捉えたこと をプログラムで表現 図：板村地質研究所webサイトより 事物 現象 を科学的に捉えた結果 をプログラムで表現
7. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科とプログラミングのType３ l 自然の事物・現象を科学的に捉えたこと を活用するプログラミング活動 事物 現象 を科学的に捉えた結果 を活用したものづくり ∝ ∝
8. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科とプログラミング 理科とプログラミングのType４ l 自然の事物・現象を科学的に捉える ためにプログラミング活動 事物 現象 を科学的に捉える手助け
9. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育の 展開 理科でプログラミング教育
10. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育の展開 学習指導要領で例示された単元 情報化社会に関する 探究的課題の中での プログラミング 総合 教科 課程外 電気の利用 手引き 分類A
11. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育の展開 学習指導要領での記載 l 第３ 指導計画の作成と内容の取り扱い ２ (２) プログラミングを体験しながら論理的思考 力を身に付けるための学習活動を行う場合 には，児童の負担に配慮しつつ， ・・・電気の性質や働きを利用した道具が あることを捉える学習など，与えた条件に 応じて動作していることを考察し，更に条 件を変えることにより，動作が変化するこ とについて考える場面で取り扱うものとす る （小学校学習指導要領 p.93）
12. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育の展開 教科書にも掲載 大日本図書webサイトより：https://www.dainippon-tosho.co.jp/introduction2020/rika/programming.html
13. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育の展開 電気の利用では創造的なプログラミングを n 理科＋総合＋図工＋社会＋家庭科 写真：前原小、6年生がフィジカルコンピューティングで「電気」を学ぶ ICT教育ニュース 2017年10月30日 入力 明るさ 温度 加速度 方位 ボタン 湿度 気圧 酸素濃度 ： 出力 光 熱 音 動力 ： 人がそばにいて 温度が高いと 温度に応じて回る扇風機
14. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育の展開 教科横断・系統的な学びから創造へ 創造的プログラミング ア ン プ ラ グ ド 情報化社会に関する 探究的課題の中での プログラミング プログラミング 導入 操作練習 教科の学びに絡めた プログラミング 総合 教科 課程外 多角形を描く 電気の性質と働き
15. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 理科におけるプログラミング教育の展開 基本はワンボードマイコンの利用 左上写真：前原小、6年生がフィジカルコンピューティングで「電気」を学ぶ ICT教育ニュース 2017年10月30日
16. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 理科でプログラミング教育
17. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領 ３年理科 太陽と地面の様子との関係について，日なたと日 陰の様子に着目して，それらを比較しながら調べ る活動を通して，次の事項を身に付けることがで きるよう指導する。 「地面は太陽によって暖められ，日なたと日陰で は地面の暖かさや湿り気に違いがあること」を理 解し，観察，実験の技術を身につける． 日なたと日陰の様子について追究する中で，差異 点や共通点を基に，太陽と地面の様子との関係に ついての問題を見いだし表現すること。
18. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 太陽と地面の様子（３年） 温度計・照度計 出典：大日本図書 たのしい理科 3年 p.113 より
19. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 温度計と照度計 高温センサ 温度計
20. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領 ３年理科 電気の回路について，乾電池と豆電球などのつな ぎ方と乾電池につないだ物の様子に着目して，電 気を通すときと通さないときのつなぎ方を比較し ながら調べる活動を通して，次の事項を身に付け ることができるよう指導する。 「電気を通すつなぎ方と通さないつなぎ方がある こと，電気を通す物と通さない物があること」を 理解し，観察，実験の技術を身につける． 乾電池と豆電球などのつなぎ方と乾電池につない だ物の様子について追究する中で，差異点や共通 点を基に，電気の回路についての問題を見いだし 表現すること。
21. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 本単元のこれからの教育で 出典：大日本図書 たのしい理科 3年 p.139 より
22. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 本単元のこれからの教育で https://makecode.microbit.org/_F4vcWdA78J7y
23. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電気の通り道（３年）
24. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 発展：水分は電気を通りやすくする
25. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領 ３年理科 (4) 内容の「Ｂ生命・地球」の(2)のアの(ｱ)の「太 陽の位置の変化」については，東から南，西へと 変化することを取り扱うものとする。また，太陽 の位置を調べるときの方位は東，西，南，北を扱 うものとする。
26. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 方角を調べる（全学年） 出典：大日本図書 たのしい理科 3年 p.107 より 方位磁針
27. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 方位磁針 （センサ値利用版） 方位磁針
28. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領 ４年理科 電流の働きについて，電流の大きさや向きと乾電 池につないだ物の様子に着目して，それらを関係 付けて調べる活動を通して，次の事項を身に付 けることができるよう指導する。 「乾電池の数やつなぎ方を変えると，電流の大き さや向きが変わり，豆電球の明るさやモーターの 回り方が変わること」を理解し，観察，実験の技 術を身につける． 電流の働きについて追究する中で，既習の内容や 生活経験を基に，電流の大きさや向きと乾電池に つないだ物の様子との関係について，根拠のある 予想や仮説を発想し，表現すること。
29. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電流の働き（４年） l 電池を直列につなげると l 豆電球が明るくなる l 電流の大きさが大きくなる
30. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電流の働き（４年） l 電流の大きさをコンピュータで制御
31. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電流の働き（４年） l 電流の大きさをコンピュータで制御 してできること 扇風機や照明の強弱を制御
32. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電流の働き（４年） l 強弱スイッチ
33. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 電流の働き（４年） l 強弱スイッチ（連続）
34. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 発展：通信の導入（リモコン操作）
35. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して プログラミング活動の適用によって l プログラミング活動によって できなかったことができるようになる 今までは 電池を入れ替えたり 配線を変えたり するしかなかった せいぜい２～３段階 プログラムで 多段階に制御可能に どう考えても 楽しいし，意味ある
36. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領 ６年理科 人や他の動物について，体のつくりと呼吸，消化， 排出及び循環の働きに着目して，生命を維持する 働きを多面的に調べる活動を通して，次の事項を 身に付けることができるよう指導する． 「血液は，心臓の働きで体内を巡り，養分，酸素 及び二酸化炭素などを運んでいること。」を理解 し，観察，実験の技術を身につける． 人や他の動物の体のつくりと働きについて追究す る中で，体のつくりと呼吸，消化，排出及び循環 の働きについて，より妥当な考えをつくりだし， 表現すること．
37. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 脈拍の可視化（センサの導入） ６年 実は3年とほぼ同じコード 条件分岐，条件式（不等式） 変数
38. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して ついでに脈拍計を作る 写真：小平市立小平第七小学校
39. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 呼吸に含まれる酸素を可視化する道具作り l ６年：呼吸の働き 写真：小平市立小平第七小学校 小平市立小平第七小学校
40. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して そして創造的なプログラミング活動へ 創造的プログラミング ア ン プ ラ グ ド 情報化社会に関する 探究的課題の中での プログラミング プログラミング 導入 操作練習 教科の学びに絡めた プログラミング 総合 教科 課程外 多角形を描く 電気の性質と働き
41. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領 ６年理科 発電や蓄電，電気の変換について，電気の量や働 きに着目して，それらを多面的に調べる活動を通 して，次の事項を身に付けることができるよう指 導する． 「 電気は，つくりだしたり蓄えたりすることがで きること。電気は，光，音，熱，運動などに変換 することができること。身の回りには，電気の性 質や働きを利用した道具があること。」を理解し， 観察，実験の技術を身につける． 電気の性質や働きについて追究する中で，電気の 量と働きとの関係，発電や蓄電，電気の変換につ いて，より妥当な考えをつくりだし，表現するこ と．
42. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 学習指導要領と解説 内容の「Ａ物質・エネルギー」の指導に当たって は，２種類以上のものづくりを行うものとする。 学習指導要領 p.84 電流の働きを活用したものづくりとしては，乾電 池の数やつなぎ方を変えると電流の大きさや向き が変わり，モーターの回り方が変わるという観点 から，例えば，物の動きを制御することを目的と した，乾電池などを用いた自動車や回転ブランコ， クレーンなどが考えられる。 学習指導要領解説 理科編 p.50
43. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して そして創造的なプログラミングへ n 理科＋総合＋図工＋社会＋家庭科 （写真） 前原小、6年生がフィジカルコンピューティングで「電気」を学ぶ ICT教育ニュース 2017年10月30日 入力 明るさ 温度 加速度 方位 ボタン 湿度 気圧 酸素濃度 ： 出力 光 熱 音 動力 ： ６年 人がそばにいて 温度が高いと 温度に応じて回る扇風機
44. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して micro:bit+FETボードで https://scrapbox.io/IML-Lab/電気の利用 明るさ 温度 傾き 方位 加速度 ボタン LED 電気で動くデバイス
45. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU 「電気の性質と働き」を目指して 各種センサを使って 音 湿度 明るさ 温度 傾き 方位 加速度 ボタン LED 電気で動くデバイス 人感 ダイヤル 酸素濃度 ： etc
46. ©2016- Naoki Kato, IML at TGU おしまい 理科でプログラミング教育