レゴ® エデュケーション SPIKE™ プライムセット

IoTツールをつくろう

定量的なクラウドデータを使って風速を表示する方法を作成します。

30~45分
基礎
中学校
IoTツールをつくろう
先生用参考情報

生徒は以下のことに取り組みます。

  • 出力を制御するために、実際の天気データを使用する。

レゴ・エデュケーションSPIKE™プライムセット

小学校
・総合的な学習の時間の時間
5学年 
・理科:B生命・地球(1)植物の発芽,成長,結実 (4)天気の変化                
・社会:食糧生産        
6学年 
・理科:地球に生きる

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 理科:2分野(4)気象とその変化
高校
・情報:情報Ⅰ (3) コンピュータとプログラミング(4) 情報通信ネットワークとデータの活用

生徒用ワークシート
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IoTツールをつくろう

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。

2.取り組む

*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。

  • レッスンについて説明する。

3.調べる (20分)

  • 風力計を組み立てます。組み立てには2人1組のペアで取り組ませます。
  • 生徒にプログラムを実行させます。生徒の反応を見てみましょう。生徒に、プログラムが動作するには都市を入力する必要があることを伝えます。

4.説明する (5分)

  • 生徒に、クラウドから入ってくるデータがどのようにモデル上に表わされるか、およびビューフォート風力階級をどのように表現しているか説明させましょう。

5.詳しく考える (15分)

  • 生徒にビューフォート風力階級に従って様々な風速について説明するために、「IF ELSE」の条件でプログラムを拡張させます。目盛りを4つに分けて行います。
  • 生徒にプログラム内の風向きを表示させます(例 ライトマトリックスの矢印を使用する)。
  • 忘れずにクリーンアップのための時間をとりましょう。

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

風についてのディスカッションを始める。

  • 風の吹く日にできること、できないことについて話します (例 ドローンあるいはタコを飛ばす、サッカーまたは野球をする、屋外パーティーを開く)。
  • さまざまな風速の分類方法について調べます (例 ビューフォート風力階級)。
  • 生徒に、風を測定できる別の方法について考えさせます。

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。

Video preview

組み立てのヒント

モーターを正しく配置する
生徒がモーターを正しく配置できているか確認します。モーターの配置は、モデルのプログラム方法に影響を与えます。

他のレッスンのためにモデルの目的を新たにする
時間に限りがある場合は、モデルの基本バージョンを使います(キャラクターエレメントは飛ばします)。

ライトマトリクスの使用
風向きを表示するには、別のモーターあるいはライトマトリックスの矢印を使うことができます。

ビューフォート風力階級
モデルのブロックの色は、ビューフォート風力階級に対応しています。これは、アイルランド人の水路測量技師、フランシス・ビューフォートによって1805年に作られたものです。このように説明されるものです。

  • 青ビューフォート風力階級1-3 (1 ~ 12 mph 、 0.5 - 5.5 m/s)、軽風から微風
  • 緑ビューフォート風力階級4-6 (13 ~ 31 mph 、 5.5 - 13.8 m/s)弱風からそよ風
  • 黄色ビューフォート風力階級7-9 (31 ~ 54 mph、13.8 - 24.4 m/s)、強風から激しい強風
  • 赤ビューフォート風力階級10-12 (55 ~ 73 mph以上、 24.4 - 32.7 m/s)嵐からハリケーン

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。

  • 様々な色に関して風速の範囲を視覚化するために、コンピューターを使わない活動を行います。ヒントを得るために、提供されたPDFを使用します。

**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。

  • 風力計が180 度の範囲で動くように修正する。生徒がどの程度早く風力計を再調整できるか観察する。
  • 生徒独自の風力計を作成させます。

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。

  • 生徒は条件付き文を使って目盛りを調整できる。
  • 生徒はどのようなデータを使用していても自分の目盛りを調整することができる (データの単位)。
  • 生徒は2つの異なるタイプのクラウドデータを同時に収集して使用するために、プログラムを修正することができる (風速と風向き)。

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。

  • 青クラウドの天気データを使用して3か所から得た2種類の風速を示すプログラムを作成した。
  • 黄色ビューフォート風力階級を使い4種類の風速を3つの異なる場所から読み取るプログラムを作成した。
  • 紫色各場所の風向きを示すために、ダイアル付きのモーターをさらに追加してプログラムを作成した。

国語の発展課題

国語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、天気予報の風速に記録させ、それに基づいて警告を鳴らさせます。
  • また予測の一環として、その風がどのように働くかを説明させましょう。

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

*生徒が風速を表すためにモーターの角度をプログラミングしているとき。

▷ 2つの数の相対的な位置に関する命令文であることを説明します。
▷ 実世界における有理数の順序に関する命令文であることを説明します (例 風速がより速いことを表現するために、「風速 13.8 > 24.4 m/s」と書く)。生徒に、測定に適切な単位を選択して、風速計の角度をモーターに対して比例的に動かすプログラムを作成させます。

  • 生徒に、異なる単位 (例 mph、 kph、 ノット)で作業させましょう。

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。

  • 工学や技術
  • 科学と数学
先生用参考情報

生徒は以下のことに取り組みます。

  • 出力を制御するために、実際の天気データを使用する。

レゴ・エデュケーションSPIKE™プライムセット

小学校
・総合的な学習の時間の時間
5学年 
・理科:B生命・地球(1)植物の発芽,成長,結実 (4)天気の変化                
・社会:食糧生産        
6学年 
・理科:地球に生きる

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 理科:2分野(4)気象とその変化
高校
・情報:情報Ⅰ (3) コンピュータとプログラミング(4) 情報通信ネットワークとデータの活用

生徒用資料
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