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【プログラミング教育研究-10】ふりこカウンター:企画

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  • やねこ🐈UGOK
  • 2019/11/27 02:41

 

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みなさんこんにちは!!UGOKのやねこ🐈です。

 

ようやくワーク案らしいものが浮かびました。実装までまだ難題は有りますが、目標に向けてこつこつプログラミングを進めていきます。

簡単とはいえプログラミングするのは久々だったのでなかなか楽しい( ˘ω˘ )

 

今回の記事では、私が考えたワークの説明、やろうとしていることなどをざっくりまとめていきます。

 

 

◎ふりこの実験

 

私は今回、小学5年生の理科の授業で行う「ふりこのきまり」の単元に着目し、

「micro:bitを使って、ふりこの実験を便利にするカウンターを製作する」という

プログラミング教育のワークを考えました。

 

差し当って、まずは「ふりこの実験」がどのように行われるのか、一例を紹介します。

<参考文献> 
『新編 新しい理科 5年』 pp.142~151
2016年2月10日発行 
編著者:毛利衛、黒田玲子、他32名 
発行者:川畑慈範 
発行所:東京書籍株式会社 

 

<問題>

ふりこの1往復する時間は何によって変わるか? 

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ふりこが1往復する時間が、[ふりこの長さ]、[おもりの重さ]、[振れ幅]の

どれによって変化するのか、実験を通して学習します。

 

 

 

 

<実験の流れ>

①ふりこを振り、ストップウォッチをスタート。10往復する時間を計測する。

②①の結果を10で割り、1往復する時間を求める。
(例:10往復する時間が19秒だった場合、1往復する時間は1.9秒)

③①-②を3回行い、その平均を求める 。
(例:1回目1.9秒、2回目1.7秒、3回目1.8秒だった場合、平均は1.8秒)

①~④をふりこの長さ(25cm/50cm/75cm)、おもりの重さ(10kg/20kg/30kg)、振れ幅(20°/40°/60°)

をそれぞれ1つずつ変えて実験する。 

(例:「ふりこの長さ」による変化を実験している間は、おもりの重さ20kg、振れ幅40°で固定するなど)

 

<実験結果からの学び>

〇ふりこの1往復する時間はふりこの長さによって変わり、おもりの重さや振れ幅では変わらない。

〇ふりこの長さが長ければ長いほど、ふりこの1往復する時間は長くなる。

 

 

◎実験の考察

 

さて、この「ふりこの実験」について、流れを見直してみます。

①ふりこを振り、ストップウォッチをスタート。10往復する時間を計測する。

②①の結果を10で割り、1往復する時間を求める。

③①-②を3回行い、その平均を求める 。

まず、10往復する時間を計測して後に10で割る手法を取っているのは、

1往復する時間を計測するのは短すぎて、ストップウォッチで正確に計測するのは

困難であるためです。回や人によって差異が大きく出そうですね。

実験を3回行ってその平均を取っているのも差異を少しでも減らすためと思われます。

 

この実験の弱点として、主に以下2点があります。

[1] 10往復を人の目で数えなければならない。

[2] ストップウォッチを押すタイミングによって結果に差異が生じる。

どちらも実験結果を大きく左右するほどのものではありませんが、

例えば10回数えている間どこまで数えたかわからなくなってしまったり、ストップウォッチを押し損ねたりしてしまうと

最初から実験をやり直しになり、時間をロスしてしまう可能性があります。

 

 

◎「ふりこカウンター」の提案

 

前述の問題解決のため、私は、

1. ふりこの振りを自動でカウントできる。
2. 10往復する時間を自動で計測できる。

という機能を備えた「ふりこカウンター」をmicro:bitによって実装できないか、という考えに至りました。

 

現在考えている実装計画は、

〇micro:bitの明るさセンサーを利用し、ふりこの影を感知する。
〇もう1台micro:bitを用意し、センサーで読み取った値の変化を無線で受け取り、カウント数を表示する。
〇カウントが10往復(=20回)に到達するまでの時間を、サーボモーターを使って目に見える形で表す。

これから試作を繰り返し、「明るさセンサー」を別のセンサーに代替したり、

サーボモーターでどのように時間を表すかということを考えていきたいと思います。

 

Twitterのほうでも進捗をちょくちょく上げているのでご覧ください。

 

プログラミングも進めていますが、具体的な設計やコードの中身は次回の記事にまとめたいと思います。

 

というわけで、今回はここまでです。

お読み下さった皆様、誠にありがとうございました!!

 

*****

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UGOKのやねこ🐈です。プログラミング教育について研究中。漫画が好きなのでその感想や雑談などものんびりと。

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