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ロボットでプログラミングを学ぶメリットとは?最新の研究からわかってきたことをレポート!

今、日本にはたくさんのプログラミング教室があります。子ども向けのものだけでも、ゲームやアプリ作りができる教室、オンラインで受講できる教室などさまざまです。その中でも人気なのが「ロボットプログラミング教室」。ロボットを作り、そのロボットをプログラミングで動かしながら学ぶ教室です。

ところで、こんな疑問を持ったことはありませんか?

  • なぜロボットを使うんだろう?
  • 他の方法とくらべてどんな良さがあるの?
  • 最初からパソコンだけで学んだ方が将来の役に立つのでは?

実は、プログラミング教育の歴史において、ロボットはそのはじまりの段階から登場しており、深いつながりがあります。そのため「ロボットプログラミングによってどのような効果が得られるのか」は、世界中で研究されてきました。

この記事では、最新の研究結果から明らかになってきたことをわかりやすく紹介します。ぜひ、お子さまの習い事選びの参考にしてみてください。


目次

1、子どものやる気が持続しやすい!

2、空間認識能力や数学的思考力が育まれる

3、科学的思考が身につき、将来の幅広い分野に活かせる


メリット1 子どものやる気が持続しやすい!

プログラミングの学習は短期間ではなく、長期間取り組むのが良いとされています。ただ、プログラミングは実際にやってみると「うまくいかない」できごと、つまりエラーの連続です。試行錯誤しながらエラーを修正して、プログラミングの考え方を学んでいくのですが、特に幼稚園児や小学生だと、最初からエラーばかり続くとどんどん意欲が下がっていきます。

その点、ロボットを使った学習では、エラーが起きてもロボットが反応してくれるため、子どもたちにとって学びが楽しいものになりやすいのです。

たとえば、ロボットが目的地で止まるはずが走りすぎて部屋を飛び出しそうになったり、右に曲がるはずがその場でぐるぐる回ったり・・・。そんな予想外の動きに、子どもたちは思わず笑い出します。実際の教室でもよくある光景です。

そして、ひとしきり笑ったあと、「じゃあ、次はこうしてみよう!」と子どもたちは自分で改善策を考えはじめます。

このように、ロボットの“わかりやすい反応”があることで、自分の行動に対するフィードバックが得られやすく、試行錯誤が楽しいものになるのです。さらに、自分で組み立てたロボットに対して愛着がわくため、なんとかして思い通りに動かしたいという意欲にもつながります。

実際、多くの研究が「ロボットのようなデバイスを使うことで、講義形式の学習よりも子どもたちのモチベーションが高まり、学習が長期的に持続する傾向にある」と報告しています。


メリット2 空間認識能力や数学的思考力が育まれる

ロボット制作やロボットをプログラミングで動かすことを通じて、空間認識能力が高まることがわかっています。

これは、ロボットを組み立てたり動かしたりする際に身体を動かす機会が多いことと関係していると考えられています。たとえば、ロボットの動きを真似したり、一緒に移動したりすることで、子どもたちは自然と空間のイメージをつかむようになります。こうした身体的な関わりが、空間的な思考を育てると考えられているのです。

さらに、空間認識能力の向上は、数学的な力にも良い影響を与えると報告されています。一見関係がなさそうに見えますが、「数の概念を量としてイメージできるようになる」といった背景があるのではないかと考えられています。

この効果は、特に幼児期に顕著とされていますが、小学校高学年や中学生にも有効であることが研究からわかってきています。空間認識の力は発達の幅が広く、長期的に育まれる能力です。


メリット3 科学的思考が身につき、将来の幅広い分野に活かせる

STEM(Science・Technology・Engineering・Mathematics)の分野では、ロボットプログラミングを経験した子どもたちが進路選択の幅を広げたり、成果を上げたりする傾向が報告されています。

STEMとは、Science(科学)・Technology(技術)・Engineering(工学)・Mathematics(数学)の頭文字を取った言葉で、日本では一般的に理系と呼ばれる分野のことです。

アメリカで行われた縦断研究において、ロボットプログラミングで学ぶ人は、STEM分野で成功をおさめやすいことがわかっています。

子どもたちの進路は、プログラミングやロボットに直接関係のある分野とは限りません。

ロボットプログラミング教室では、仮説を立てる → 実行する → 結果を検証するという科学的なプロセスを日常的に繰り返します。たとえば「この条件でこう動くはず」と考えたら、それを確かめるために条件をそろえたり、何度も試して結果を観察したりといった活動が必要になります。

このような取り組みを通じて、子どもたちは自然に科学的な思考の習慣を身につけていきます。そしてこの考え方は、社会の様々な分野で活かせる基盤となるのです。


まとめ:ロボットプログラミングは、好きなことを通じて未来を育てる

今回ご紹介した効果は、必ずしもロボットプログラミングだけで得られるものではありません。しかし、ものづくりに興味を持つ子どもたちにとって、好きなことを通じて、将来に役立つ力が自然に身につくという点で、非常に魅力的な学び方であることがおわかりいただけたのではないでしょうか。

ロボットプログラミング教室「プログラボ」の体験会はこちら

参考

  • Fan Ouyang and Weiqi Xu. The efects of educational robotics in STEM education: a multilevel meta-analysis
  • Meschede, et. al. The FIRST® Longitudinal Study: 10 Years of Follow-up Data: Final Report

WRO2024トルコ国際大会リポート

2024年11月28日~30日にトルコで開催されたWRO※の国際大会「WRO2024国際大会」に、プログラボから地方予選、Japan決勝大会を勝ち抜き日本代表として選抜された3チームが参加しました。

※WRO=World Robot Olympiadは世界最大級の国際ロボット競技会で、子どもたちの創造力と問題解決力の育成を目的に毎年世界各地で開催されています。今年はトルコ共和国イズミルで開催され、世界の国と地域から約600チームが参加しました。日本からは計14チームが出場し、プログラボから3チームが参加しました。

プログラボとしては、2019年ハンガリー大会2022年ドイツ大会2023年パナマ大会に続き、4度目のWRO国際大会への出場です。
<派遣チーム>
・Robo Misson競技 Elementary部門:I&S2(プログラボ上本町)
・Robo Sports 競技(年齢区分なし):夙川第三世代(プログラボ夙川)
・Robo Sports 競技(年齢区分なし):S・T(プログラボ月島)

会場はトルコのイズミル。時差は6時間で去年のパナマに比べると日本からは行きやすい国ですね。通貨はTL(トルコリラ)で、換金所によって手数料もレートも異なりますが、1TL=5~8円程度です。

■出国

当日、出国準備を終えて夜22時30分に遂にフライト!13時間を飛行機内で過ごします。
機内泊はなかなか慣れない選手も多かったようですが機内食は好評でした。

イスタンブール空港にて

イズミル到着後、入国審査では大きな問題はなくとりあえずホテルへ向かうことに。ただ大会運営側で手配いただいていたバスが到着しないトラブルがありタクシーでの移動となりました。
今回泊まったホテル『カヤイズミルサーマル&コンベンション』はイズミルの中でも郊外に位置しており、想像していたトルコとは少し違っていました。
トルコは国民の99%がイスラム教を信仰しており、イスラム教が猫を愛する文化があるため、住宅街では野良猫用の餌や飲み水がそこら中に設置されていました。他にも羊の群れや大型の野良犬が道端で日向ぼっこをしている等、あまり日本では見られない光景に驚きました。

また、トルコは紅茶(チャイ)の年間消費量が世界で第1位だそうで、飲み放題の紅茶が美味しい!ホテルのレストランの食事もとても美味しく、個人的には鶏肉が多かったのが嬉しかったポイントです。
2日目はいよいよ競技初日です!

■2日目 競技初日

この日は競技の練習とオープニングセレモニーがあります。朝、ホテルのロビーでは、日本チームで集まり大会へ向けた激励会を行いました。
異国の地で日本の国内大会とはまったく違った雰囲気の中、会場の大きさにも驚き、大会の雰囲気に飲まれてしまいそうですが、選手達も少しずつ慣れてきているようです。
遂に大会が始まるという気持ちも高まります。

大会会場にて

会場内での運営スタッフの方とのやり取りは全て英語のため、言葉だけではなかなか伝わらないことも多いですが、ジェスチャーも使いながらコミュニケーションをとりました。
競技コートを使っての練習中には、各コートでコースシートごとの微妙な差異や整備が不十分なコートもありましたが、選手たちは自分たちのベストが発揮できるよう何度も調整を繰り返していました。
ジャッジの方も選手たちに寄り添ってくれたので、見ていて安心しました。
ちなみにコーチミーティングもこの日に行われたのですが、ここでも国内予選会とは雰囲気が異なり、チーフジャッジの熱い想いがこもった言葉に対して、コーチたちから拍手喝采が起こったのも国際大会らしいなと感じました。
中でも「子ども達に”経験”を与えてあげてください。」という言葉が印象的でした。

開会式の様子

この日はオープニングセレモニーも開催され、国際色豊かなダンスが披露され、会場も大賑わいでした。
2日目が終わり、いよいよ明日から競技本番です!

■3日目 競技2日目

長い1日が始まります。

朝、Robo Misson競技エリアではサプライズミッション(※)が発表されます。
※サプライズミッションとは、公式に発表されていたルールに追加されるミッションのことで、選手達はその場でミッションを攻略するためにロボットやプログラミングに変更を加える必要があります。
もちろん全て英語で書かれていることもあって、ルール発表後にコーチと翻訳の時間が設けられます。

ただ、ミッションの説明が書かれたプリントには、ミッション内容が図や矢印を用いて分かりやすく明記されており、英語が読めなくてもある程度理解できるようになっていました。

ROBOMISSION競技エレメンタリー部門

国によってレベルの違いはありましたが、高得点をとるための作戦はどのチームも似たようなところが多かった印象です。
午前の調整が終わった後は、選手、コーチそれぞれで昼食をとります。
昨日オープニングセレモニーが開催された隣に、多くのチームが昼食をとれるスペースがあり、選手やコーチ、応援者は運営から配布された引換券と食事を交換することができます。

ただ、全チームとその関係者が食べるにはスペースが足りないので、自分たちで用意している国やチームもありました。屋台などを利用して食事をとることも可能です。

昼食も終わり、競技時間の中盤に差し掛かったころ、とある国のチームの選手たちが練習会場から姿を消していました。。

なにやら、とある国の代表3チームが全く同じロボット、同じプログラミングで動いていることが判明し、大会運営側と協議がなされたようです。協議の結果、ペナルティとして点数が半分になっていました。
これはWROの共通ルールで、類似したロボットは自分たちのオリジナリティで作成したものとみなされない場合があるためです。WROは、子ども達の創造性と問題解決力を育成することを目的に開催されているため、協議がなされたようです。

普段のプログラボの教室では子ども達が主となってロボットやプログラミングを制作しており、チームごとのオリジナリティが自然と出ているため、、国際大会という大きな舞台でこういったことが起こったのは意外でした。

ただ、国際大会の前に開催された東京での強化合宿でも、I&S2が他の代表チームが採用していた、より効率的に動作する機構に変更したこともあり、やはり一緒に練習する機会が多ければ多いほど、最もミッションに最適化されたロボットに似ていくものなのかもしれません。もちろん見た目をまねたからと言って、同じように制御できるものではないので、他チームの良い点を取り入れながら自分たちのチカラに変えていくことが大事です。

一方、Robo Sports競技では、夙川校から出場している「夙川第三世代」がリーグ1位で予選を突破していました!Robo Sports競技はRobo Misson競技とは異なり対戦式の内容になっているため、自分たちの実力だけで決まるものでもなく、ロボットの相性やちょっとしたタイミングによって勝敗がガラッと変わってしまいます。

ロボスポーツ競技の様子

競技以外で目についたものとして、会場内では各国ならでは光景が見られることが多くあり、中でもサウジアラビアのアラビア語による応援がとても壮大で、どの部門でも声が響き渡っていました。

WROではコーチや家族による競技中のアドバイスが禁止されています。あまりに声援が大きいためジャッジから「(アラビア語だとコーチによるアドバイスか判断できないので)せめて英語で応援してほしい」と注意があるなど、国際大会ならではの光景が見られました。

この日は、どのチームも長時間の競技の中でロボットやパソコンのトラブルもなく、無事に終了しました。

その後、夕食を終えてからゆっくり休む間もなく、他国のチームと交流が行えるフレンドシップナイトが始まります。

フレンドシップナイトでは他のチームとプレゼント交換をしたり、一緒に写真を撮ったり

上本町校のI&S2チームは教室で他の生徒が折ってくれた折り紙や、チームでデザインした缶バッジを交換していました。

交換プレゼントはお菓子が多かったですが、中には硬貨や紙幣、工芸品などもあり、ここでも国際色豊かな光景が見られました。

あまりに人が多く、1時間の間に右往左往しながらの交流となり、最初はせっかくここまできたのだからもう少しお互いに言葉を交わす機会があってもいいかなと感じましたが、あまり余裕はなかったのが心残りです。

素敵な帽子?を被ったジャッジの人も

■4日目 競技最終日

遂に競技最終日、Robo Misson競技競技ではエクストラチャレンジ(※)が行われます。
※エクストラチャレンジは公式に発表されていたルールと異なり、当日発表されるミッションのことです。ロボットが移動するルートなども変わるため、チームの対応力が試されます。
エクストラチャレンジの点数は競技1日目のほぼ2倍なので、1日目にうまくいかなかったチームにも逆転のチャンスがあります。
エクストラチャレンジを予想してプログラムを組んでくるチームもあるようですが、選手の臨機応変に対応できる力を見るためのものですので、予想していたものが的中してクリア!というものでは無いと考えています。
1回目のエクストラチャレンジではある程度の点数を獲得することができ、いよいよ最後のチャレンジへ。(この時点で101チーム中39位)

2回目の競技では1回目では出なかったミスが発生し、ロボットがコートやブロックの色を識別するカラーセンサーが、コート上のラインを捉えられず高得点とはいきませんでした。

結果、I&S2は55位でフィニッシュ。

Robo Sportsではプログラボから出場した2チーム共に、32チームで行われる決勝トーナメントに進出しました。月島校のチームS・Tはロボットのトラブルもあり惜しくも1回戦で敗退、夙川校のチーム夙川第3世代は1回戦には勝利したものの2回戦で敗退し、ベスト16位という結果になりました。

どのチームも最後まであきらめずに頑張りました。お疲れさまでした!またぜひ来年以降も挑戦してほしいです。

定番のレゴブロックのフリービルドスペース

会場では競技以外にも様々なブースが出展されており、選手たちはゆっくり見て回る時間もなかったですが、
レゴ社以外の企業のロボットなどもあり面白いものも多かったです。

閉会式でも開会式のように壮大なセレモニーのあと、結果発表が行われました。

閉会式前の会場

各国が次々と表彰され…最後のRobo Misson競技のシニア(高校生)部門では、日本チームが3位と1位に輝き、世界1位を目にした瞬間でした!

最後の最後で日本が表彰されたのはとても嬉しかったです。日本チーム選手団も大盛り上がりでした。

全体の結果はこちらです。
https://scoring.wro-association.org/en/event/scoring/182

ツアー最終日はオプショナルツアーで色々な観光地をまわり、そのまま帰国…。
帰りの便は深夜の24時にフライトしたので特に小学生チームはフラフラでした。
選手もコーチも疲れて何とか眠りについた朝5時頃に、キャビンアテンダントさんが朝食をゴロゴロと持ってきたのは辛かったです(笑)

▼国際大会を終えて…
参加国によるレベルの違いは当然ありましたが頑張れば何とかなりそう!という場面も多く、今回は目標としていた順位には届きませんでしたが、遠すぎる目標というものでもありませんでした。
英語ができなくてどうしよう!となってもジェスチャーや伝える意思をもってコミュニケーションをすることで何とかなりました。
言語の壁は厚いですが、それ以上に人と人との温かさに触れる機会が多かったです。
子ども達は言葉にはしませんが、大人が感じる以上の体験ができたと思います。
そしてもちろん競技会ですので結果がついてくるものではありますが、やはり何と言ってもこれまでの1年間の頑張りが子ども達を成長させてくれたと実感できています。
次回も出場できるか分かりませんが、新しい”経験”のためにも頑張って欲しいと思います。

WRO Open Championship Italy 2024 リポート(帰国編)

無事に成田空港に到着して一息ついている二人に対し、突撃インタビューを行いました。
大会が終わった直後の等身大の感想をお伝えします。

初めての国際大会を振り返っての感想をお願いします。
島さん:時差ボケが思っていたよりきつかったです。
保泉さん:意外と英語が通じて楽しかった。伝えようとする気持ちが大事だと思いました。

海外に行く前と今で印象が変わったことはありますか。
島さん:他のチームの出場選手がとてもフレンドリーでした。自分たちと異なる文化と関わりを持てて、とても刺激的でした。
保泉さん:思った以上に海外の人たちは友好的に接してくれました。日本からのお土産に対してすごく喜んでくれていました。

自分たちが参加した競技以外のロボットや発表も見ることができましたが、何か気付いたことはありましたか。
保さん:ロボット、プログラムのクオリティがとても高かった。
フーチャーイノベーター(社会課題をテーマに、ロボットを用いた解決策を研究し発表する競技)の展示ブースがとにかくすごい作品ばかりでした。その中でも音楽を演奏できるロボットが凄かった。

日本から移動する際、乗り換えの航空便がキャンセルになり急遽バス移動になる等アクシデントもありましたね。
保泉さん:体験したことのないことで驚きました。海外ではよくあることなのかな。

今回は添乗員さんがついていたけど、もしこれが自力でチケットを手配しての渡航だったらどうだっただろう。
保泉さん:自分たちではなかなか対応できないと思います。(島さんもうなずく)

期間中に行われたフレンドリーシップアクティビティについて教えてください。
島さん:海外の選手とチームを組み遺跡巡りをしました。なぜだか日本の建物より、歴史を感じました。

大会を振り返り個人的な反省点はありますか。
保泉さん:確認不足が多かったと反省しています。ロボットのあるパーツを逆方向に付けてしまっていて、点数がかなり落ちてしまいました。

なぜ点数が落ちた。
保泉さん:ロボットとコースの間に不要な摩擦が発生して、ロボットがうまく走れなくなりました。

その原因にはいつごろ気付いたの。
初日の最終競技終了の5分前くらいです

他にはありますか、大会期間全体を通してでも。
島さん:持参した予備パーツが少なかったことです。タイヤやモーターの予備が少なかったので、もし不具合の原因がモーターだったらどうしようもなかったと思います。

大会を体験して今後に活かしたいと思ったことはありますか。
島さん:事前にしっかり、ちゃんと、色んなことを確認しておくことがとても重要だと思いました。
保泉さん:同じく確認です。これが一番の学びでした。あとは選手みんなロボットやプログラミングのレベルが高いので自分たちもスキルの底上げをしたいなと思いました。

最後に大会を通じてサポートしてくれた関係者に向けて一言お願いします。
島さん:家族にはいつもいつもありがとうと言いたいです。現地の大会運営の方々、本当にありがとうございました。グラッツェ!
保泉さん:家族はいつもサポートしてくれていると感じていますし、本当にありがたいです。
現地の運営の方は世界中からたくさんの選手と関係者がくるなか、環境の整備をしてくださり大変だなと思いました。
関わっていただいたみなさん、本当にありがとうございます。

じゃあ、これでこの旅はおわるので、今後のことは三人がちゃんと集まったタイミングで話しましょう8日間ありがとうございました!
島さん:ありがとうございました、グラッツェ。
保泉さん:ありがとうございました、ほんまに。

WRO Open Championship Italy 2024 リポート(大会最終日編)

最終日の競技はチャレンジルールへ

今日は競技最終日です。初日の緊張感からは若干解放され、さらに上を目指し挑みます。
競技ルールは、初日とは全く異なる「チャレンジルール」が採用されます。これまで取り組んできたミッションではなくなることで、培ってきた技術はもちろん、臨機応変に対応できるチカラが試されます。
競技は2回行われ、その合計点で順位が決まります。

最後の競技、結果発表

競技がはじまり、これまでの経験を全て注ぎ込んで挑みました。与えられた時間内にできる限りの工夫をしようとする姿は、今までになく機敏にそして真剣に見えました。
きっとこの場、この時でしか得られない経験だったと思います。
2回目の計測後、最後にロボットが動きだし、ひとつひとつミッションをクリアしていく様子を見守る二人からは、力を尽くしてやりきった表情が浮かんでいました。
目標にしていたミッションを全てクリアできたわけではありませんが、いくつものトラブルに冷静に対応することができました。

競技終了後の閉会式では、ドキドキしながら結果発表を待ちました。
目標としていた順位には届きませんでしたが、最後まで戦い抜いたことはチームにとって大きな自信と次の目標へのきっかけとなりました。

最後に、

WRO Italy大会を振り返ると、世界中の選手と交流し切磋琢磨した経験は、選手たちを大きく成長させてくれたと思います。今後もロボット作りに励んでもらいたいと思うと同時に、貴重な経験はこれからの人生にもきっと活かされるだろうと感じました。

応援ありがとうございました!

WRO Open Championship Italy 2024 リポート(競技開始 大会初日編)

いよいよ競技初日を迎えました。
ブレシアフォーラムに到着するとすぐ、世界各国から集まったチームとそれぞれに会場入りします。会場の雰囲気が練習日以上に国際色豊かな活気に満ちあふれており、競技ブースに向かうなかでこの場所に立てることを嬉しく思いました。

9ヶ月の活動が試される瞬間

今大会の出場が決まってから、チームは日々練習を重ねてきました。ロボットの設計からプログラミング、そして戦略の立て方まで、一つ一つ丁寧に積み重ねてきた成果を試す時です。
この日は追加のサプライズルールが発表されます。
チームを代表して島さんが英語での説明を集中して聞き取り、新しいルールをしっかりと頭に入れます。その後、5分間だけコーチとの接触が認められる時間があり、全員が真剣な表情でミッションについて話し合い作戦を練りました。

競技本番、思わぬアクシデント

競技は調整時間、ロボットの車検(規定確認)、そして本番走行の流れを合計4回行います。
カウントダウンの会場アナウンスとともに、各チームが一斉に調整に取りかかります。
ところが、神器アルパカのロボットは練習日のようなスムーズな動きが見られないどころか、普段よりも低い得点しか取れない状況に・・・
どうやら途中から原因不明の不具合が発生し、ロボットが思うように動かない様子です。車体のバランスが安定せず得点も伸び悩み、焦りと不安がつのります。モーターの不具合を疑い、予備と交換するも改善しません。
もしこのまま原因不明で修復できなければ、無得点のまま終わってしまうことも考えられます。それでもあきらめずに不具合となっている箇所を探し続け、最後の競技開始5分前にようやく原因が判明。急いで修理を行い、最後のチャンスに賭けました。

初日の結果と明日の展望

この日の結果は、54チーム中37位でした。
思い描いていた結果とは異なり悔しい思いもありますが、原因不明のトラブルに直面した際、最後まで問題解決に取り組んだこと戦い抜いたことは、今後の活動にとって教訓になるとともに大きな学びでもありました。
明日の競技では今日の反省を活かし、さらにレベルアップした姿を見せたいと思います。

応援よろしくお願いします!