ロボットを用いたシステムソフトウェア学習支援に関する研究

本研究の目的は, 情報教育において, OSや組込みシステムなどのシステムソフトウェア学習を, ロボットの利用によって理解を支援, 促進することの効果を検証することである.システムソフトウェアは動作が直接見えないため, 従来のテキストや実習装置ではシステムソフトウェアの動作, 構造のイメージがつかめず, 動作概念の理解が難しい現状があった. そこで本研究では自律型の自走ロボットの挙動を利用した内部動作の可視化によって, システムソフトウェアの動作概念を具体化した教材の開発, 実践, 評価を行う. PCおよびLEGOロボット(以下LEGO-Mindstorms)を利用し, ロボットの挙動のビデオ化によって動作の再現性を確保し, ロボットの内部動作, ソースコード, 挙動を一元的, 直観的に理解できる環境を整えた. これにより, システムソフトウェアの概念を視覚的, 直観的に理解することができることを明らかとする. 研究によって次の2点が明らかとなった.内部動作の可視化によって生徒の理解が促進されることを確認した本環境を用いた母集団と, 従来環境を用い母集団とで評価実験を行った. 本環境を用いた場合の課題クリア時間が最も短く, パラメータ調整の回数が最も少ない. これは, 可視化によってプログラム内のパラメータの調整時間の減少が要因である. 可視化環境では, 生徒が設定したパラメータがどのような状況で動作に関連しているのかを示すことができることから, 原因の特定が容易になっている.・統合的な教育環境が導入教育では必要であることを確認した専門系高校では, 導入段階で躓いてしまった生徒は, 発展的な学習や実習について行けず, 学習意欲を低下させる場合が多い. 本環境は生徒のアンケートからは肯定的な評価が多く, 生徒の学習意欲を維持向上させるのに貢献しているといえる. また, 従来環境や, 同様のJavaによる制御プログラミングであるが, ロボットや, 可視化および統合環境を提供し, 制御やシステムの動作を分かりやすく示すことで, 生徒が初期段階で躓くことを防いでいる. このことから統合的かつ直観的に学習できる環境によって, 導入教育段階において生徒の理解を促進することができることを確認した. また, ロボットのように興味を引く教材を用いることで, 生徒の学習意欲を得ることができることを確認した.

本研究の目的は, 情報教育において, OSや組込みシステムなどのシステムソフトウェア学習を, ロボットの利用によって理解を支援, 促進することの効果を検証することである.システムソフトウェアは動作が直接見えないため, 従来のテキストや実習装置ではシステムソフトウェアの動作, 構造のイメージがつかめず, 動作概念の理解が難しい現状があった. そこで本研究では自律型の自走ロボットの挙動を利用した内部動作の可視化によって, システムソフトウェアの動作概念を具体化した教材の開発, 実践, 評価を行う. PCおよびLEGOロボット(以下LEGO-Mindstorms)を利用し, ロボットの挙動のビデオ化によって動作の再現性を確保し, ロボットの内部動作, ソースコード, 挙動を一元的, 直観的に理解できる環境を整えた. これにより, システムソフトウェアの概念を視覚的, 直観的に理解することができることを明らかとする. 研究によって次の2点が明らかとなった.内部動作の可視化によって生徒の理解が促進されることを確認した本環境を用いた母集団と, 従来環境を用い母集団とで評価実験を行った. 本環境を用いた場合の課題クリア時間が最も短く, パラメータ調整の回数が最も少ない. これは, 可視化によってプログラム内のパラメータの調整時間の減少が要因である. 可視化環境では, 生徒が設定したパラメータがどのような状況で動作に関連しているのかを示すことができることから, 原因の特定が容易になっている.・統合的な教育環境が導入教育では必要であることを確認した専門系高校では, 導入段階で躓いてしまった生徒は, 発展的な学習や実習について行けず, 学習意欲を低下させる場合が多い. 本環境は生徒のアンケートからは肯定的な評価が多く, 生徒の学習意欲を維持向上させるのに貢献しているといえる. また, 従来環境や, 同様のJavaによる制御プログラミングであるが, ロボットや, 可視化および統合環境を提供し, 制御やシステムの動作を分かりやすく示すことで, 生徒が初期段階で躓くことを防いでいる. このことから統合的かつ直観的に学習できる環境によって, 導入教育段階において生徒の理解を促進することができることを確認した. また, ロボットのように興味を引く教材を用いることで, 生徒の学習意欲を得ることができることを確認した.