ソフト・ハードウェア連携を主眼とした自律型ライントレーサ開発カリキュラムの研究

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工業高校の2・3年生を対象とした自律型ライントレーサの開発カリキュラムを作成し,その実践を、「ものづくり」のできる人材の育成という観点から教育的に評価した。「ものづくり」を意識したソフトウェアとハードウェアの連携を体験できるように,自律型ライントレーサの製作と基本動作制御,および,それによる搬送システムの作成をカリキュラムのテーマとした。FPGAデバイスを活用した。まず、情報技術科の2・3年生が、「ものづくり」を理解するためのオリエンテーションを実施した。Lego Mindstormsを利用した自律型ライントレーサの製作と基本要素となる動作の演習を実施した。動作の制御には,基本動作に対応したアイコンを組み合わせる方法を用いた。次に,上り坂コースを設定し、要求分析からモデリング、Lego Mindstormsを活用した自律型ライントレーサの製作、テスト、成果のプレゼンテーションという実際の開発工程に近い形のカリキュラムを組み,実践した。生徒は,2,3人のグループを組み,役割分担や分析と設計にUMLを用いるかどうか,どの言語による制御を採用するかなどについて選択した。あらかじめ,C,JAVA,スクリプト言語による制御方法を用意しておいた。その成果は,トレーサが,決められたコースをこなすタイムで競った。UMLによる分析と設計を適用した場合と、そうでない場合を比較しながら効果や問題点を検討した。競技会にも参加した。さらに,センサ入力やモータ制御インタフェース部分をFPGAでカスタマイズする検討を行った。これらのカリキュラムの教育的効果を参加者へのアンケートや実践状況の観察から評価した。「ものづくり」のできる人材の育成という観点で有効であることが確認できた。