電力供給を確保する

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。
• 太陽光発電の概要と、宇宙での応用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)

• ロボットがソーラーパネルまで走行し、ハンドルを回すの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、ソーラーパネルを展開す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。

複数のソーラーパネルで構成されるソーラーアレイは、宇宙探査における電力供給に役立っています。惑星に届く太陽光の量は、太陽からの距離が遠くなるほど少なくなります。つまり、火星では地球の半分以下の太陽光しか受け取ることができません。ですが、適切な大きさのソーラーアレイがあれば十分な量の電力を作ることができます！

以下のような質問をして、宇宙における太陽光発電のメリットとデメリットについてディスカッションを促してください:

• ソーラーアレイとは何ですか？
• この火星基地で電力供給の手段としてソーラーアレイを使うことのメリットとデメリットは何でしょうか？

ミッションの目的
ロボットをソーラーパネルまで走行させ、パネルが完全に展開して直立状態を維持できるまでハンドルを回します。

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:

• ロボットにソーラーパネルまで走行させるにはどんな方法がありますか？
• ハンドルを回す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
• ソーラーモジュール
• カラーセンサー下向き

ミッションをスタートする
ソーラーパネルをリセットし、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「1」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
カラーセンサーを色モードで使うと、ロボットがチャレンジマットの緑の線を検出できます。カラーセンサーを反射光の強さモードにすると、階調度を使ってロボットを正しい位置につかせることができます。一貫性のある結果を得られるよう、基地エリアの外にある白と黒の線を使ってカラーセンサーを調整しておきます。

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:

• ソーラーパネルのハンドルを回す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「色と線」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。
• カラーセンサーを使ってミッションを解決するという条件を追加する。
• 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:ソーラーパネルを展開することができなかった。
• シルバー:ソーラーパネルを展開することはできたが、直立状態にできなかった。
• ゴールド:ソーラーパネルを展開し、直立状態にすることができた。
• プラチナ:ソーラーパネルを展開し、直立状態にすることができた。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）