衛星を打ち上げる

1.準備

• EV3 Classroom アプリの生徒用教材を読み、学習課題をよく理解しておきましょう。
• 通信衛星の概要と、宇宙と地上との通信でどのように使用されているかについて調べておきます。
• 必要に応じて、アプリのロボットトレーナーユニットを学習するレッスンを計画しておきます。これにより、生徒が教育版レゴ^® マインドストーム^® EV3に慣れることができます。
• このレッスンを完了するには、スペースチャレンジの8つのモデルを組み立て、チャレンジマットを準備しておく必要があります。
• 2時間連続で授業を行うことができない場合は、このレッスンを数回に分けて行えるように授業計画を立ててください。

パート A.

2.興味付け (10分)

• 「ディスカッションを活性化させる」セクションのアイデアを参考に、生徒のミッションへの関心を喚起します。
• このミッションの目的とルール、達成メダルの獲得条件を説明します。
• 生徒にチームを組ませます。

3.探求 (25分)

• ブレインストーミングをさせ、このミッションを解決するアイデアを出してもらいます。
• 複数のプロトタイプを制作し、本体の構造とプログラムの両方で複数のアイデアを試すよう促してください。
• チームごとにモデルの組み立てとテストを行う時間を設けてください。

4.説明 (10分)

• ロボットがマークされたエリアまで走行し、その中に衛星を配置するために必要な主な機能についてディスカッションを促します。

パート B.

5.仕上げ (45分)

• 各チームにロボットを並ばせて、衛星を打ち上げるミッションに送り出す練習をしてもらいます。
• 本番に挑戦する準備ができるまでロボットの制作を続けさせてください。
• 清掃の時間も忘れずに確保してください。

6.評価

• ミッションをどこまで攻略できたかに応じて、それぞれのチームに達成メダルを授与します。
• 各チームのデザインの独創性とチームワークを評価します。
• 評価の際は、以下に提示するルーブリックを参考にすると良いでしょう。

通信衛星は地球周回軌道から送られた電波を増幅し、地球上の様々なロケーションに中継します。電波は直線で移動するため、送信側と受信側との間の「見通し線」が障害物によって遮られないようにしなければなりません。地球周回軌道上にある衛星は、地球上にあるアンテナよりも火星との「見通し線」を維持するのに適しています。また、電磁干渉や大気擾乱にも比較的影響を受けにくいというメリットがあります。

以下のような質問をして、通信衛星が宇宙と地上との通信でどのように使用されているかについてディスカッションを促してください:

• 通信衛星とは何ですか？
• 衛星は宇宙と地上との通信でどのように使用されていますか？

ミッションの目的
ロボットをマークされたエリアまで走行させ、その中に衛星を配置します。

このミッションを完了できるミッション製作例です:

ミッションのルール
スペースチャレンジには、すべてのミッションに適用される共通ルールが5つあります。ミッションを始める前に生徒がよく理解していることを確認してください:

• ミッションは必ず基地エリアからスタートします。
• ロボットはミッションを始める前に基地エリアを出なければなりません。
• ロボットの一部が基地エリアの境界線内に入った時点でロボットの帰還が成功したとみなされます。
• ロボットが基地エリアから出ている間はロボットに触れることはできません。
• ロボットが基地エリアから完全に出ており、物体を保持している時にロボットに触れた場合は、その物体を元の場所に戻し、ミッションをはじめからやり直すものとします。

ミッション達成メダル
達成メダルには4つのレベルがあります。ミッションをどの程度攻略できたかに応じて各チームに達成メダルが授与されることを説明します。このミッションにおける各達成メダルの条件については下の学習評価セクションを参照してください。

オープンエンドの解決方法
このプロジェクトは、各チームが独自の解決方法を考えることができるようにデザインされています。以下のような質問をしてチームごとにブレインストーミングをさせ、このミッションを解決するためのアイデアを出してもらいましょう:

• ロボットをマークされたエリアまで走行させるにはどんな方法がありますか？
• ロボットが衛星をマークされたエリアに慎重かつ正確に配置するには、どのタイプの電動ツールが使えるでしょうか？

ミッション製作例
ミッション製作例は以下の拡張パーツで構成されています:

• スペースドライビングベース
• トランスミッションモジュール
• 衛星モジュール

ミッションをスタートする
製作例のモデルをチャレンジマットのスターティングポジション「2」に、衛星を衛星モジュールの上に置き、ミッションをスタートします。

ミッションのトラブルシューティング
カラーセンサーを使ってチャレンジマット上のマークされたエリアを検出するのではなく、角度と距離を測定することで、慎重に計画された軌道の上を走行します。

プログラム例

学習に困る生徒が多い場合は、次のように学習方法を工夫してみましょう:

• ロボットをマークされたエリアまで走行させる方法を生徒と一緒に考える。
• このミッションに挑戦する前に、生徒にロボットトレーナーのレッスン「直進と回転」を完了させる。
• 生徒同士で教え合うよう促す。

この学習で物足りない場合は、次のように学習方法を工夫してみましょう:

• ミッションに時間制限を設ける。
• 使えるレゴ^® パーツの数を制限するか、パーツの種類ごとに「価格」を決めてロボット1台当たりの「予算」を定め、設計に制約を加える。

この学習におけるルーブリックの例
次のルーブリックを参考に、評価規準や判定基準を作成しましょう。
1.課題を部分的にこなした。
2.課題を十分にこなした。
3.期待を上回る達成度であった。

以下の成功基準を使用して、生徒の進度を評価します。

• ミッションの条件を満たすロボットをデザインすることができた。
• 独創的な解決方法を考え、複数の解決方法を検討することができた。
• チームとして協力しながらミッションを完了することができた。

達成メダル
ミッションをどこまで攻略できたかに応じて、それぞれのチームに達成メダルを授与します。

• ブロンズ:衛星のどの部分もマークされたエリアに入っていない。
• シルバー:衛星の一部がマークされたエリアに入っている。
• ゴールド:衛星のすべての部分がマークされたエリアに入っている。
• プラチナ:衛星のすべての部分がマークされたエリアに入っている。また、ミッションの条件を超えた高度な機能をデザインに追加することができた。

自己評価
それぞれの生徒に、自分の成果に最もよくあてはまる達成メダルを選ばせます。

• ブロンズ:厳しい条件下で全力を尽くすことができた。
• シルバー:途中でいくつか失敗はあったが、なんとかミッションを完了させることができた。
• ゴールド:ミッションを高い完成度で完了することができた。
• プラチナ:ミッションを完了しただけでなく、自分たちで考えた効果的な機能をデザインに追加することができた。

言語能力の発達を促すために、生徒に以下のタスクに取り組んでもらいます:

• ロボットの特徴と性能をまとめたプレゼンテーションまたはビデオを制作する。
• 自分たちが作ったプログラムの重要ポイントを説明するプレゼンテーションを制作する。

注:これにより、さらに長い授業をすることができます。

この授業を楽しむことができた生徒は、以下の進路について興味がある可能性があります。

• コンピュータープログラミング
• プレ・エンジニアリング
• 科学、技術、工学及び数学（科学技術）