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

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!

WRO Open Championship Italy 2024 選手インタビュー02

イタリア大会中に選手にインタビューをしました。
第二弾の選手は保泉さんです。
インタビュー02 保泉さん編

簡単に自己紹介をお願いします。
保泉太一です。
趣味はゲームで、よく遊んでいます。

WROに参加しようと思ったきっかけは何ですか。
初めての参加は小学校高学年の時でした。今のチームの2人に誘われたことがきっかけでした。

イタリア大会のロボットの設計や機能について教えてください。
色や明るさを読み取るカラーセンサーを付けておらず、コース上の黒線をたどるライントレースではなく、角度や傾きを測るジャイロセンサーを使って制御する方法にしました。
あとはミッションに使用されるオブジェクトを3つ同時に回収できることが特徴です。
チームで試行錯誤して最終的にこの方法に行きつきました。

プログラミングで特に工夫した点は何ですか。
プログラムの細かい部分を担当し、コースに配置されたオブジェクトの色を測定するときに配列変数を使う等、工夫を行いました。
レゴ®SPIKE™ プライム(以下、「SPIKE」)で競技に取り組むことが初めてだったので、とてもてこずりましたけど・・。

「てこずる」を難しさのレベル10段階で表すとどれくらいですか。
てこずりレベルは8、9ですね。
ジャイロセンサーのシステムが今まで使っていたマインドストーム®EV3(以下、「EV3」)と勝手が違っていたので。

焦りはありませんでしたか。
めちゃめちゃ焦りました。ターンもうまくいかないし、あれこれ大会は大丈夫かな?と思いながら(笑)

大会に向けてどのような準備をしましたか。
初めてのことが沢山あったのでずっとトライ&エラーの繰り返しでした。
あとはいつも通り楽しくワイワイやっていました。

チーム内でのコミュニケーションはどのようなことを意識していますか。
なにかひらめいたときは、できるだけ思ったことをすぐ言うようにしています。
逆に分からないことは他のメンバーに頼るなど役割分担を意識しました。

活動期間中に不安はありましたか。
はい、ありました。
プログラムがうまく動かないという、ただただそれが!

解決する糸口がみえたときの気持ちはどうでしたか。
ああ、来た!やった!という感じでした。
でもまだ若干穴がありそうだし、もうちょっと何とかしたいなと思いましたが、ようやく来たという具合でした。
参考資料を探しても、自分たちの取り組みにマッチする情報がほとんどなかったので、自分たちが考えた方法でうまくできたときは嬉しかったです。

イタリア大会ではチームリーダーが不在でしたがそれについてはどうですか。
リーダーが一番知識があり、プログラミングのレベルも高かったので自分たちにできるかが不安でした。でも、最終的には自分たちで一つ一つ手探りで進めていくことを決めて頑張りました。

大会中に直面した困難は何ですか、またどう乗り越えましたか。
配列変数は意外と簡単だったのですが、ジャイロセンサーの取り扱いが一番難しかったです。探しても情報がほとんどなかったため、ひたすらトライ&エラーでした。

大会を通じて得た経験は何ですか。
自分で考えて作る力と忍耐力が身に付いたと思っています。元々、自分は飽き性でしたが、大会を通じて少し変われたかなと思っています。

将来の展望は何ですか。
まずは、チームリーダーのいる高専に進学したいと考えています。そのうえで、叶うならエンジニアとして活躍してみたいと思っています。

エンジニアに興味を持ち始めたのはいつごろからですか。
父がゲーム好きで、その影響で幼稚園のころからパソコンを使って遊んでいました。

これから大会に参加しようと考えている人たちへのアドバイスはありますか?
最後まであきらめないで、直前までトライ&エラーを続けることを頑張ってほしいと思っています。

ありがとうございました。
ありがとうございました。