トレーニング キャンプ3：ライントレース

1.準備する

• レゴ® エデュケーション SPIKE™ アプリの生徒用資料を読み、学習課題をよく理解しておきましょう。
• この授業では、白あるいは明るい色の上に描かれた濃い黒い線が必要です。

  ▷ 白い紙の上に黒い線を描く。
  ▷ 明るい色の面の上に絶縁用テープを張る。
  ▷ ラインのデザインを印刷する。
  ▷ レゴSPIKEコアセットの、黒のシャフトを使う。

2.関心を引き付ける (5分)

• 下の「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、生徒の学習への関心を喚起します。
• ビデオを使って取り組む学習課題の説明をします。

3.調べる (20分)

• カラーセンサー付きのドライビングベース組み立てます。組み立て作業は2人1組のペアで取り組ませます。
• ドライビングベースを、前進して黒い線に対して垂直に止まるように、生徒に最初のプログラミングスタックを実行させます。
• 2番目のプログラミングスタックを実行させて、何が起きたかを説明させます。

4.理解へのアシスト (5分)

• カラーセンサーがどのように黒い線を検知するのかについて、ディスカッションをさせましょう。

5.やってみる (15分)

• ドライビングベースが黒い線に沿って走るように、生徒に次のプログラムに取り組ませます。
• このプログラムを最適化させて、より良いライントレースプログラムを生徒に作らせます。

6. 評価する

• それぞれの生徒に取り組みを評価して伝えます。
• 評価の際は、以下に提示するルーブリックを参考にしてください。

これらのアイディアを使って、競技フィールドやフィールド内の線について、ディスカッションをさせましょう。

• これらの線をどのように活用すればドライビングベースのプログラムを、より効果的にできると思うか、その方法について尋ねましょう。生徒に、これらの線をどのよ
• 以下のような異なるタイプの線や交差点について説明します。

  ▷ 細い線
  ▷ 直角
  ▷ T字路
  ▷ つながっていない線
  ▷ 色付きの線で区切られている黒い線

また、全員に学習課題を明確に把握させるため、このビデオを生徒に見せましょう。

カラーセンサー付きのドライビングベース
カラーセンサー付きのドライビングベースモデルを使用します。忘れずにケーブルクリップを使用してください。

カラー センサーを使用する
カラーセンサーは、このチャレンジを解決するために2種類のモードを使用することができます（カラーモードまたは反射光の強さモード）。

反射光の強さモードを使うと、カラーセンサーの精度が高くなります。線に沿って走ると、2つの色または2つの反射光の強さを交互に検出します。時間をかけて、センサーが値を検出する方法について生徒に調べさせましょう。例:

パワーモードでのモーターの使用
スピード調整モードを使用してモーターをオンにすると、ハブはドライビングベースが走行しているのが平面か、斜面に関わらず希望のスピードになるまで徐々に電力(電圧)をモーターに送り、その後一定に保ちます。

パワーモードでモーターの電源を入れると、ハブはすぐに希望した電力(電圧)をモーターに送信します。

ライントレースの場合、ドライビングベースは細かく速い動き（殆どの場合、白と黒の空間の間での10度以下での振動）を求められるため、パワーモードを使用したプログラミングはより反応性が高く、より正確なライントレースになります。

このブロックは「モーター拡張」の拡張機能にあります。

メインプログラム

解決方法

他のプログラム

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。

• カラーセンサーの反射光の強さモードについて説明する。

  ▷SPIKEアプリのヘルプセクションで、カラーセンサーについてさらに詳しく学びましょう。

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。

• 異なる幅、色、形の線に沿って走るようにプログラムを修正させる。

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。

• 生徒は、カラーセンサーを使用することで、線に反応するプログラムを作成することができます。
• 生徒はプログラムの中の「IF ELSE」 の条件を使用して、シンプルなライントレーサーを作ることができる。
• 生徒はさらに正確なライントレースをするためにプログラムを最適化できる。

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ブロックを選ばせます。

• 青:ドライビングベースを垂直に停止するようにした。
• 黄色:ドライビングベースが線に沿って走るようにプログラムを作成した。
• バイオレット:ライントレースプログラムを修正して、ドライビングベースがさらに速く効率的に動くようにした。

仲間のフィードバック
次の方法で、生徒同士でフィードバックをやりとりするよう促します。

• 上記の色付きブロックの評価方法を使用し、ほかの生徒のパフォーマンスを評価させます。
• お互いに建設的なフィードバックをしあい、次のレッスンに向けてグループ全体のパフォーマンスを向上させましょう。

国語スキルの発達を取り入れるために以下の内容を行います。

• 微分制御のライントレーサーと呼ばれるプログラムを提示し (プログラミングのヒントのセクションを参照) 、生徒にプログラムの動作方法を解読させます。
• 以前のライントレーサーのプログラムと比較して、このプログラムの性能を評価させます。

注：これにより、授業時間が長くなります。

数学スキルの発達を取り入れるために以下のことをします。

• 生徒にこれらの用語を使って、カラーセンサーの反射光の強さを使用したライントレーサープログラムの動作方法について説明させます。

  ▷しきい値
  ▷ 平均値
  ▷ 超過、未満
  ▷範囲
  ▷ パーセント

注：これにより、授業時間が長くなります。

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。

• ITエンジニア
• システム建築エンジニア
• 情報サービス業