IoT時代を生きる小中学生向け「ハードウェア見える化」ものづくり教材の試作

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1. 研究目的本研究の目的は、理科教育の始まる小学生や高校での理系文系に分かれる前の中学生に、プログラミングだけでなく、ITを支えるハードウェアとしてのディジタル電子回路に早期に触れさせることにより、IT技術への興味関心や論理的思考力を効率よく高め、将来の高校・大学での理系進学や技術者志望へのきっかけとすることである。2. 研究方法(1) 小学生向けディジタル電子工作教材教材使用対象者を小学3～4年生とする教材を作成した。回路内容はNOT回路とし、入力はディップスイッチのON・OFFにて行い、出力はLEDの消灯・点灯にて確認する。配慮した点は、小学生にも回路動作に親しみが湧くようにクリスマスイルミネーションをイメージしたこと、小学中学年はブレッドボードでの回路作成は指先に力が入りにくくジャンパー線の抜き差しが困難であったため回路接点はブレッドボード外で行ったことである。(2) 中学生向けディジタル電子工作教材回路内容はNOT回路、OR回路、AND回路などの基本論理回路とした。入力はディップスイッチにて行い、出力はLEDにて確認する。配慮した点は、2進数の学習を行いつつ教材での実習結果を参考に動作確認を行うことにより動作理解を促すようにしたこと、何に役立つのかを具体的にイメージするために最終的に加算回路の作成を目標にしたことである。3. 研究成果2進数は小学生には難しく、回路理解は困難であった。スイッチを押下するとLEDが点灯するのは容易に理解できるが、動作が逆になるNOT回路は難しく感じるようである。中学生になると、原理の理解は難しくても回路動作が見えるので、理解の補助になるようである。今回の教材使用により、2進数やディジタル電子回路などの科学技術への興味関心を高めることができた。