社会インフラを支える情報システム
無人運転等の自動化技術の変革期にあって、交通、電力、金融、農業、メディア、治安などの社会インフラは大きな転換を迎えつつあります。身近な問題を取り上げて、今後の社会インフラを支える情報システムを計画，開発，運用する技術について研究しています。動画は、ミニチュアの街を列車視点で眺める実験の映像例です。
2020年度から小学校においてプログラミング教育が必修化された。小学校では、ビジュアルブロックエディタを利用したプログラミングが想定されるが、中学校、高校では、テキストエディタを利用することになる。そこで、ビジュアルブロックエディタからテキストエディタへの移行をスムーズに行えるように、両エディタに対応したロボットプログラミング学習環境を開発した。また、教員の負担を軽減するための教員支援システムも開発した。
プログラミング学習環境
生徒が利用する課題ページは、ブロックエディタ、テキストエリア、シミュレータの3つの要素から構成されている。ブロックエディタ（blocklyを使用）はArduino言語に変換を行い、テキストエリアに記述する。そして、Arduino言語（一部の命令は未対応）を解釈し、シミュレータ内の黒い台車型ロボットが動作する。
また、各課題はシミュレータ内にロボットが通過できない箱（障害物）と旗が複数設置されており、旗を全て回収（ロボットが触れる）することでクリアとなる。その際、生徒が作成したプログラム、クリア日時などが自動でサーバに記録される。
教員支援システム
学習環境に教員ユーザでログインすると学習者の機能に加えて、「みんなの進捗ページ」と「ユーザの進捗ページ」および「課題作成ページ」が使用できる。
みんなの進捗ページでは、学習者のアカウント一覧が表示され、それぞれの学習者が課題をクリアした際に自動的にサーバに蓄積された記録を表示する。また、各アカウントのボタンをクリックすると各学習者の詳細を確認することができる。課題再現ページでは、学習者が課題をクリアした状況をブロックエディタ、テキストエディタ、シミュレータとともにロボットの動作を確認することができる。
課題作成ページでは、ロボット(robot)の初期位置、ロボットが通過できない箱(box)、通過すると非表示になる旗(flag)を配置し、課題として保存、登録することができる。
実機を使った学習
プログラミング学習環境のテキストエディタに表示されているプログラムは、Arduino言語で記述されており、Arduino搭載ロボットであれば、直接制御可能である。ただし、Arduino搭載ロボットにプログラムを送信するためには、Arduino IDEが必要である。
特徴
習熟度と導入コストに応じたロボットプログラミング教育が可能
- 低学年では、ブロックエディタとロボットシミュレータを利用
- 高学年では、テキストエディタとロボットシミュレータを利用
- Arudino搭載ロボットを用意すると、実機でも動作
Webアプリケーションにより実装しているためカスタマイズが可能
- PCはもちろん、Android端末、iPadでも動作可能
- 学習者の進捗状況を把握可能なため自宅学習も可能
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