オリエンテーション

©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（１）オリエンテーション

©2016- Naoki Kato, IML at TGU 自己紹介加藤直樹東京学芸大学 ICTセンター
教育情報化研究チーム専門：情報工学 Human Computer Interaction 特にペン入力ペン入力I/Fの教育への利用 https://youtu.be/r4mrgSxyIx8

©2016- Naoki Kato, IML at TGU 履修の準備ねらいと目標 l 小学校におけるプログラミング教育につ
いて， l その背景及び育むべき力と具体的な授業実践を知り， l また，基礎的なプログラミングスキルを習得することで， l プログラミング教育への理解を深め， l 実践とデザインができるようになることを目指します．

©2016- Naoki Kato, IML at TGU 履修の準備内容 l プログラミング教育導入の背景
l プログラミング教育で育む力 l 各教科等におけるプログラミング教育 l プログラミング教育を実施・デザインできるようになるための，基礎的なプログラミングスキルの習得

©2016- Naoki Kato, IML at TGU 履修の準備成績 l たぶん課題を出していきます
n 一つでも課題未提出だと失格になります l SかAじゃないと単位はいらないなどの要望があったら連絡ください． pC以上がいいですという要望にはお応えできません

©2016- Naoki Kato, IML at TGU 履修の準備教科書 n 小学校におけるプログラミング教育の理論
と実践 n 学文社 n https://amzn.to/38UG354

©2016- Naoki Kato, IML at TGU 履修の準備教材 n 後半で使う
こちらを購入しておいてください micro:bit本体（現在 V2.21 が最新版です） USBケーブル(A－MicroB) または USBケーブル(C－MicroB) https://amzn.to/3MJeVgW https://amzn.to/3oc3gNA https://amzn.to/3A1qx7r https://amzn.to/3UKzYlu

©2016- Naoki Kato, IML at TGU 履修の準備授業の進め方 l Google
Classroomを使います n Classroomにログイン pclassroom.google.com pクラスコード l 対面または同期型ライブ授業 n Zoom を利用します

©2016- Naoki Kato, IML at TGU 履修の準備実は l R5年度に学部改組が行われ
カリキュラムも変わりました l 共通SEとしての開講は，今年度までです p１単位科目になるので読替開講ができません

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは計算機の歴史上左 Photo
from ⻄村コレクション http://www.cs.tuat.ac.jp/collection/ 中左 Photo by Allan J. Cronin, （CC-BY-SA-3.0）中右 Phto by U. S. Army Photo 下右 Photo by Computer Laboratory, University of Cambridge. 歯車式計算機階差機関 ENIAC 最初の汎用コンピュータ EDSAC 初期のノイマン型コンピュータ

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとはブール代数 l 論理や推論を数学で扱うために
数学者ジョージ・ブールによって提唱 l 定義 n 集合AとA上の演算（＋，・，¬），特別なAの元（⊥，Ｔ）が次の関係式を満たす p冪等律：a・a = a＋a = a p交換律：a・b = b・a， a＋b = b＋a p分配律：a＋(b・c) = (a＋b)・(a＋c）， a・(b＋c) = (a・b)＋(a・c） p結合律：(a・b)・c = a・(b・c) (a＋b)＋c = a＋(b＋c) p吸収律：(a・b)＋a = a，(a＋b)・a = a p補元律：a・¬a = ⊥，a＋¬a =Ｔ

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは二元ブール代数と論理代数 l 二元ブール代数
n 元が 1 と 0 のみ l 真（T）を 1，偽（F）を 0 に対応させた論理代数・・＋＋￢￢ＴＴ ⊥ ⊥ ∧（AND）論理積 ∨（OR）論理和（NOT）否定 1 0

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは論理演算（論理代数における演算） l 二変数（0と1）の演算の組合せは
4 通り 𝑥𝑥 𝑥𝑥 y y 0 0 0 1 1 0 1 1 0 か 1 0 か 1 0 か 1 0 か 1 演算の結果は

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは論理演算（論理代数における演算） l 二変数の論理演算の結果＝種類は
16 通り｜｜ NOR XOR NAND 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 𝑥𝑥 𝑥𝑥 y y 0 0 0 1 1 0 1 1 AND OR 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 ∧ ∨ ⊕

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは論理演算の完全性 l すべての二変数論理演算は，
基本論理演算（∧,∨,‾）の組合せで表現可能 n 実は（∨,‾）でも表現可能 n さらに（NAND）だけでも表現可能 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 x y x x∨ y x∧ x∨ y ( )

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは論理演算（論理代数における演算） l 三変数演算
l 二変数の演算結果と残りの変数との演算 l N変数演算も二変数演算に帰着可能 l すべての論理演算は，基本論理演算で表現可能

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは論理演算と二進法における算術演算 l 二進法の数の算術演算は
論理演算に帰着可能例）二進記数法の一桁の加算 X Y C S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 𝑥𝑥 ⊕ 𝑦𝑦＝ ̅ 𝑥𝑥 ∧ 𝑦𝑦 ∨ 𝑥𝑥 ∧ ' 𝑦𝑦 𝑥𝑥 ∧ 𝑦𝑦

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは論理回路 l 論理演算は
スイッチの組み合わせで表現できる n 1937年，クロード・シャノン電流を流す電流を流さない

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは論理ゲート l スイッチで構成した基本論理演算を
実現する回路 X1 Y1 X2 Y2 X1 Y1 X2 Y2 X1 Y1 論理積（AND）ゲート論理和（OR）ゲート否定（NOT）ゲート

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは論理回路 l 論理演算はスイッチの組み合わせで表現可能
n 1937年，クロード・シャノン l 基本論理演算がスイッチで表現できる l すべての論理演算がスイッチで表現できる l 二進法の数の算術演算が，スイッチの組み合わせで表現できる l 二進法で計算を行うコンピュータの開発へ！

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは組合せ回路：エンコーダ l 10進法（ボタン）を2進法に変換
Z0 A0 Z0 Z1 Z2 Z3 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 A1 A0 0 0 0 1 1 0 1 1 Z1 A1 Z2 Z3 0 1 2 3

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは組合せ回路：デコーダ l 2進法の数を10進法に変換するデコーダ
C1 C0 Z0 Z1 Z2 Z3 Z0 Z1 Z2 Z3 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 C1 C0 0 0 0 1 1 0 1 1

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは組合せ回路：デコーダ l 2進法の数を10進法に変換するデコーダ
C1 C0 Z0 Z1 Z2 Z3 Z0 Z1 Z2 Z3 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 C1 C0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは組合せ回路：数字表示 C1 C0
Z0 Z1 Z2 Z3 0 1 2 3 4 6 7

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとは論理回路で作る二進法の数の算術演算 l 半加算器
n 二進一桁の加算 X Y C S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 𝑥𝑥 ⊕ 𝑦𝑦＝ ̅ 𝑥𝑥 ∧ 𝑦𝑦 ∨ 𝑥𝑥 ∧ ( 𝑦𝑦 𝑥𝑥 ∧ 𝑦𝑦 X Y S C X Y S C

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとはプログラムもデータとして 4ビットメモリカウンタ
CK 上位2ビット 2ビット記憶回路 2ビット記憶回路 2ビット記憶回路下位2ビット加算回路減算回路 2ビット記憶回路セレクタ 01 10 11 ⼆進⼗進変換 LD 出⼒⽤⼊⼒⽤ D0 D1 D2 D3 LD

©2016- Naoki Kato, IML at TGU コンピュータとはプログラムもデータとして 4ビットメモリカウンタ
CK 上位2ビット下位2ビット加算回路減算回路 2ビット記憶回路セレクタ 01 10 11 ⼆進⼗進変換 LD 出⼒⽤⼊⼒⽤ D0 D1 D2 D3 LD 11 01 01 10 10 01

©2016- Naoki Kato, IML at TGU プログラミングとはフォンノイマン型コンピュータのしくみ Photo by
Computer Laboratory, University of Cambridge. データ 0と1の集合プログラム 0と1の集合データ 0と1の集合基本的な処理や演算を組合せて複雑な処理をする⼿順ソフトウェア

©2016- Naoki Kato, IML at TGU プログラミングとはプログラミングとは l これを作ること
プログラム 0と1の集合基本的な処理や演算を組合せて複雑な処理をする⼿順ソフトウェア 0 0000100000000100 1 0011000000000101 2 0001100000000110 3 0000000000000000 4 0000000000000010 5 0000000000000011

©2016- Naoki Kato, IML at TGU プログラミングとは高級プログラミング言語と実行方式 0 0000100000000100
1 0011000000000101 2 0001100000000110 3 0000000000000000 4 0000000000000010 5 0000000000000011 10 INPUT A 20 INPUT B 30 PRINT A+B コンパイラインタプリタ

©2016- Naoki Kato, IML at TGU プログラミング体験昔話：初期のパーソナルコンピュータ左写真引用：http://itoi.jp/pc-8001.html 右写真引用：
http://itoi.jp/time31.html#MZ-2000 電源を入れると BASIC

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