データを使ってストレッチ
2つのグラフを比較して、誤差の特性を調べましょう。
関心を引きつける
(授業前、20分)
このレッスンでは、ピッチ角、ロール角、ヨー角 のデータ値をストリーミングして折れ線グラフをリアルタイムで作成します。ここで作成したグラフを使用してストレッチの動作を調整し、自分のストリーミングデータが事前に記録したグラフと一致するようにします。
ピッチ角、ロール角、ヨー角 のデータ値は、下の3つの軸における物体の傾き角度を表します。
- ピッチ角度 - y軸の傾き
- ロール角度 - z軸の傾き
- ヨー角度 - x軸の傾き
様々な資料を使ってピッチ角度、ロール角度、ヨー角度 データ値のトピックに生徒の関心を引きつけてください。
ディスカッションを活性化させる
レッスンに関連する質問を問いかけ、ディスカッションを促しましょう。質問の例:
- 動作が正しいかどうかを判断する方法にはどのようなものがありますか？
- どうすれば実生活の動作をグラフの値で表すことができますか？
考えた答えを仮説としてノートに書かせます。
探究する
(授業中、30分)
- 生徒にヨガリングを作らせます。オリジナルモデルを制作しても、アプリの「ヨガリング」の組み立て説明書を見ながら制作しても構いません。
- このヨガリングには、様々な動作のピッチ角、ロール角、ヨー角を記録する機能があることを説明してください。
- SPIKEアプリのサンプルプログラムを使ってモデルの動作を試すよう指示します。最初の動作として、リングを顔の正面 (ハブのLEDライトマトリクスが目の前にくる位置) から頭の上まで動かします (ビデオを参照)。
- 時間にともなうピッチ角度の変化を記録したグラフを見て、読み取れることをノートに書くように指示します。
説明する
(授業中、15分)
- モデルがほかの値を記録できるよう、プログラムを調整する時間をとってください。
- 折れ線グラフに表示されている2番目のグラフと動作を一致させることができるか挑戦させます。
- 動作の速さがグラフの「形」に影響を与えることに生徒が気づくよう促してください。
さらに実践する
(授業後、20分)
- 授業の後にも生徒がSPIKEプライムセットを使用できる場合 は、SPIKEアプリのタスクを行い、ハンズオン学習をさらに実践しましょう。例えば:
- ロードされている最後のグラフには、2つの値が同時に使われています。グラフに従って、2つの動作を組み合わせた長いストレッチに挑戦させます。
- 授業後にセットを使用することができない場合は、生徒用発明ノートを完成させるか、下の発展課題のうち1つに取り組ませます。大半の発展課題は、ハンズオン体験で収集したデータを使って解くことができます。
- 生徒が自分の考えや実験結果について発表し、情報を共有する時間を設けてください。手段は問いません。最も効率的だと思うものを選んでください (対面、オンラインなど)。
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すると効率的に作業できます。
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。
- 課題を部分的にこなした。
- 課題を十分にこなした。
- 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。
- データを折れ線グラフに記録するプログラムを作ることができる。
- 装置の実際の動作と、そこから生成される折れ線グラフを関連づけることができる。
- ピッチ角、ロール角、ヨー角 の概念を説明することができる。
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:アプリのサンプルプログラムを使ってデータをグラフにすることができた。
- 黄:折れ線グラフを使ったオリジナルの実験を考えることができた。
- バイオレット:折れ線グラフを使ったオリジナルの実験を考え、グラフから結論を導き出すことができた。
仲間のフィードバック
次の方法で、他の生徒にフィードバックを伝えるよう促します。
- 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する
- 次のレッスンでより良い取り組みができるよう、お互いに建設的なフィードバックをする「仲間の評価」は、ハイブリッド型学習でビデオ会議やブログの投稿を使って行うのに最適です。
個別化
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。
- ハブだけをもって正しい位置に動かし、同じ実験を再現することができるか挑戦させる
- 制作したモデルの構造に合わせてSPIKE アプリのサンプルプログラムを調整させる
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。
- オリジナルのヨガリングを制作させる
- ペアを組んで相手のヨガの動きをグラフに記録し、グラフを共有し、グラフのデータに従って相手の動作を再現できるか挑戦させる
ヒント
組み立てのヒント
プログラミングのヒント
このレッスンは、ハブがUSBまたはBluetoothで接続されている間に再生できるように設計されています。このモードでは、ハブが収集したデータはデバイスに直接ストリーミングされ、折れ線グラフがリアルタイムで作成されます。
メインプログラム
プログラム例
サイエンスデータのヒント
この実験で収集されるデータの一例です。
発展課題
数学の発展課題
数学スキルの発展的課題として以下の課題を行います。
- このレッスンのサンプルデータ (または生徒が収集したデータ) を使い、グラフが直線になる時と曲線になる時にどのような動作が起きているかを説明させる。
- サンプルデータまたは生徒が収集したデータを使い、グラフが直線になっている部分を y = mx + b の数式で表すよう指示する。
- 手作業とデジタルツールを使った方法の両方で一次方程式 (y=mx+b) を求めさせる。
注：時間が別途必要です。
国語の発展課題
国語スキルの発展的課題として以下の課題を行います。
- デジタルメディアを使い、このレッスンの内容と発見した事柄をまとめさせる。例えば:
- ビデオを作る
- 学習管理システム (ある場合) 経由で写真とコメントを投稿する
- ヨガインストラクターに問い合わせ、ヨガリングモデルのような装置が役に立つかどうか調査する
注：時間が別途必要です。
職業適性
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。
- 療法士
- エンジニアリング、テクノロジー
教師用サポート
学習内容:
• レゴ® エデュケーションSPIKE™ プライムの折れ線ツールに親しむためのプログラムを作成します。
• 実際のセンサーデータをグラフにする
• 曲線グラフを実生活の動作に関連づける
• レゴ エデュケーション SPIKE プライムセット
• レゴ エデュケーション SPIKE アプリをインストールしたデバイス
小学校学習指導要領
*国語 第２-2-A-(1)-イ *
話の内容が明確になるように、事実と感想、意見とを区別するなど、話の構成を考えること。
*国語 第２-2-B-(1)-エ *
引用したり、図表やグラフなどを用いたりして、自分の考えが伝わるように書き表し方を工夫すること。
*国語 第３-3-(2)-エ *
科学的、論理的に物事を捉え考察し、視野を広げるのに役立つこと。
*算数 第２-第６学年-2-C-(1)-ア-(ア) *
比例の関係の意味や性質を身に付けること。
算数 第２-第６学年-2-D-(1)~(2) データの活用
*算数 第２-第６学年-2-[数学的活動]-(1)-ア *
日常の事象を数理的に捉え問題を見い題して解決し、解決過程を振り返り、結果や方法を改善したり、日常生活等に生かしたりする活動
*算数 第３-２-(2) *
数量や図形についての感覚を豊かにしたり、表やグラフを用いて表現する力を高めたりするなどのため、必要な場面においてコンピュータなどを適切に活用すること。
*理科 第２-第６学年-2-A-(4)-イ *
電気の性質や働きについて追求する中で、電気の量と働きとの関係、発電や蓄電、電気の変換について、より妥当な考えをつくりだし、表現すること。
*理科 第３-2-(1) *
問題を見出し、予想や仮説、観察、実験などの方法について考えたり説明したりする学習活動、観察、実験の結果を整理し考察する学習活動、科学的な言葉や概念を使用して考えたり説明したりする学習活動などを重視することによって、言語活動が充実するようにすること。
中学校学習指導要領
**数学 第２-[第１学年]-1-(2) **
数の範囲を拡張し、数の性質や計算について考察したり、文字を用いて数量の関係や法則などを考察したりする力、（中略）数量の変化や対応に着目して関数関係を見出し、その特徴を表、式、グラフなどで考察する力、データの分布に着目し、その傾向を読み取り批判的に考察して判断したり、不確定な事象の起こりやすさについて考察したりする力を養う。
数学 第２-[第１学年]-2-[数学的活動]-(1)-ア
日常の事象を数理的に捉え、数学的に表現・処理し、問題を解決したり、解決の過程や結果を振り返って考察したりする活動
**数学 第２-[第２学年]-2-C-(1)-ア-(イ) **
一次関数を用いて具体的な事象を捉え考察し表現すること。
技術・家庭 第２-[技術分野]-2-D-(3)-ア
計測・制御システムの仕組みを理解し、安全・適切なプログラムの制作、動作の確認及デバッグ等ができること。
技術・家庭 第２-[技術分野]-2-D (4)-ア
生活や社会、環境との関わりを踏まえて、技術の概念を理解すること。
高等学校学習指導要領
情報Ⅰ 2-(3)-ア~イ コンピュータとプログラミング
コンピュータで情報が処理される仕組みに着目し、プログラミングやシミュレーションによって問題を発見・解決する活動を通して、次の事項を身に付けることができるよう指導する。
情報Ⅱ 2-(3)-ア~イ 情報とデータサイエンス
多様かつ大量のデータを活用することの有用性に着目し、データサイエンスの手法によりデータを分析し、その結果を読み取り解釈する活動を通して、次の事項を身に付けることができるよう指導する。
情報Ⅱ 2-(5) 情報と情報技術を活用した問題発見・解決の探求
「情報Ⅰ」及び「情報Ⅱ」で身に付けた資質・能力を総合的に活用し、情報と情報技術を活用して問題を発見・解決する活動を通して、新たな価値の創造を目指し、情報と情報技術を適切かつ効果的に活用する資質・能力を高めることができるよう指導する。