トレーニング キャンプ3ライントレース
ドライビングベースを自律制御させるために、カラーセンサーを使ってプログラミングをします。

レッスンプラン
1.準備
- レゴ・®エデュケーションSPIKE™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。
- このレッスンでは、白あるいは明るい色の上に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。
▷ 「線のアイディア」のPDFを印刷する。
▷ レゴSPIKEコアセットの、黒のシャフトのパーツを使う。
2.取り組む (5分)
- 次ページ「ディスカッションを活性化させる」セクションの「アイディア」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。
- 生徒に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、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.説明する (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.詳しく考える (15分)
- 生徒に、ドライビングベースが黒い線に沿って走るように、次のプログラムに取り組ませます。
- 生徒に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作らせます。
6. 評価する
- それぞれの生徒に身に付いた力を評価して伝えます。
- 評価の際は、下で提示しているルーブリックを参考にしてください
ディスカッションを活性化させる
これらのアイディアを使って、生徒に競技フィールドやフィールド内の線についてのディスカッションに取り組ませましょう。
- 生徒に、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。
- 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。

組み立てのヒント
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)。
カラーセンサーの反射光の強さモードは、最良の精度を得ることができます。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。
プログラミングのヒント
メインプログラム
解決方法
他のプログラム
差別化
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。
- 生徒に、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。
学習評価
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.可
2.良
3.優
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、線に反応することができるドライビングベースをプログラム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。
- 青い駆動ベースは、ラインに垂直な位置で停止しました。
- 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。
- 紫色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。
仲間の評価
次の方法で、生徒が他の生徒からフィードバックをもらえるよう促します。
- 上記の色付きブロックのスケールを使用し、1人の生徒にお互いのパフォーマンスを評価させます。
- 次のレッスンで、お互いに建設的なフィードバックをしあい、グループ全体のパフォーマンスを向上させましょう。

国語の発展課題
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。
- 生徒に、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、さらに長いレッスンをすることができます。
数学の発展課題
数学スキルの発達を取り入れるためには以下の内容を行います。
- 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
▷ 以上、以下
▷範囲
▷ パーセント
注これにより、さらに長いレッスンをすることができます。
職業適性
このレッスン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。
- アプリケーション開発
- 機械技術
- 情報サービス業
教師用サポート
生徒は以下のことに取り組みます。
- 黒い線で止まるように、ドライビングベースのプログラムを作成する。
- 黒い線の後に沿うようにドライビングベースのプログラムを作成する。
レゴ® エデュケーション SPIKE™ プライムセット
小学校
- クラブ活動
中学校
- 技術家庭科:D情報の技術 (3)計測- 制御のプログラミングによる問題解決、Cエネルギー変換の技術(2)エネルギー変換の技術による問題の解決
高校
- 総合的な探究の時間