[英語xプログラミング]のロボット教室
ロボット教室 ROBBOブログ
こんにちは、ROBBO渋谷教室です。
前回は「AI時代になぜプログラミングを学ぶのか？」というお話をしました。今回はもっと具体的に、「ROBBOに通うと、子供達は実際に何ができるようになるのか？」を、カリキュラムに沿ってお見せします。
ROBBOのプログラムは、6〜7歳向けの1年間コースと、8〜10歳/11〜14歳向けの4年間コースで構成されています。世界37ヵ国で使われている共通のカリキュラムですが、これは『理想のプラン』ではありません。渋谷教室には、この4年間をすべて終えて卒業した生徒がすでにいます。今3年目でロボットを設計している生徒さんも、4年目でPythonに取り組んでいる生徒さんもいます。つまりこれからお見せするのは、渋谷教室で実際に起きてきたことです。
6〜7歳：「コンピュータに命令する」ことを、遊びながら覚える1年
年長〜小1のクラスは、マウスの使い方から始まります。矢印を並べてロボットを動かし、ScratchJrで自分のキャラクターにお話をさせ、「くり返し」や「ずっと」といったプログラミングの基本の考え方を、絵と音で体感していきます。後半では3Dペンで立体を描き、LEDやモーターを使った簡単な電子工作にも触れます。この1年で、「自分の指示でものが動く」という感覚が体に入ります。
8歳からの1年目：Scratchでロボットを動かし、センサーで「スマートホーム」を作る
Scratchでのプログラミングを4回で押さえたら、すぐに実物のセンサーに触ります。光センサー、音センサー、温度センサーを使って、暗くなったら灯りがつく、音がしたら警報が鳴る、といった「スマートホーム」の仕組みを自分で組み、プレゼンします。その後はロボット本体を動かし、黒い線をに沿って動く、壁の手前で止まる、光を追いかける、といった自律走行に挑戦します。並行して電子回路の基礎、Arduinoの入門、Tinkercadでの3Dモデリング、てこ・歯車・滑車といった機械の仕組みまで学びます。1年目が終わる頃には、「センサーの値を読んで、条件で動きを変える」というロボットの根本が理解できています。
2年目：スマホアプリを作り、ゲームを作り、ロボットに「賢い走り方」を教える
2年目はMIT App Inventorで、自分のスマートフォンで動くアプリを作るところから始まります。次に横スクロールのアクションゲームを、重力やジャンプの仕組みから自分で組みます。ロボットは1年目より難しいコースに進み、交差点や分岐、途切れた線を判断して走るプログラムを書きます。ここでは「比例制御」という、実際の産業用ロボットにも使われる考え方を、小学生が自分の手で体験します。回路ではサーボモーターや各種センサーをArduinoにつなぎ、2度目の「スマートホーム」をより本格的に作り直します。3Dモデリングでは、自分で設計したランプや電車の車体を3Dプリンターで出力します。
3年目：自分で設計したロボットが、走り、掴み、歩き出す
ここが、ROBBOの4年間でいちばんの見どころです。
3年目の子どもたちは、もう「キットを組み立てる」のではありません。まずCADソフトでロボットの車体を自分で設計し、3Dプリンターで部品を出力し、モーターやセンサーを配線し、プログラムを書いて走らせます。ジョイスティック操作から始まり、赤外線リモコン、Bluetooth、そして超音波センサーとラインセンサーによる自律走行へ。最後はクラス内でロボット競技会を行います。渋谷教室のInstagramに、床の上を走る配線むき出しのロボットの動画がありますが、あれが3年目の作品です。下の動画はラインセンサーを使い黒い線に沿って動かしている所です。
次に作るのはロボットアームです。サーボモーターを制御して物を掴み、ジョイスティックやリモコンで操作できるようにしたうえで、自分でスマートフォンのアプリを作り、そのアプリからロボットアームを動かします。さらにアームの動きをメモリに記憶させ、再生させるところまで進みます。「自分の作ったアプリで、自分の作ったロボットが動く」という体験を、小学4〜5年生がしています。
そして3年目の締めくくりは、6本脚で歩く「スパイダー」ロボットです。脚の部品を一つひとつCADで描き、印刷し、組み上げ、キャリブレーション（調整）をして、歩き方をプログラミングします。設計から歩行まで、すべてが子ども自身の手によるものです。
4年目：Pythonでゲームを作り、植物を育てる装置を作り、はんだ付けを覚える
4年目は、いよいよテキストのプログラミング言語Pythonに進みます。イベント処理、クラス、当たり判定を学びながら自分のゲームを完成させ、最後の回では簡単な「AI」（敵キャラクターの判断ロジック）を組み込みます。次の「Grow Box」では、温湿度センサー、土壌水分センサー、ポンプ、ファン、植物育成ライトをArduinoにつなぎ、自動で植物を育てる装置を一から組み上げます。これは大人の世界で言う「IoT」そのものです。そして最後に、はんだごてを握って本物の電子回路を作る技術を身につけます。
11〜14歳コースは、同じ流れをより深く
中学生を含む11〜14歳コースも、基本の流れは同じです。ただし、Scratchだけでなく最初からArduinoのテキストコードでも同じ制御を書き、2年目にはPID制御（自動運転や産業ロボットで使われる制御理論）まで踏み込みます。3Dモデリングは本格的なCADソフトFreeCADで、ロボットアームの「爪」を自分で設計します。
渋谷教室には、この4年間のカリキュラムを最後まで終えて卒業していった生徒が約20名います。小学2年生で入会し、Scratchでキャラクターを動かすところから始めた子が、4年後にはPythonでゲームを書き、センサーとポンプをつないで植物を育てる装置を組み立て、はんだごてを握って回路を作って卒業していきました。
卒業生の一人は、3年目に作ったロボットアームを自作アプリで動かす作品をコンテストで発表しました。卒業後は徳島にある「神山まるごと高専」に進みました。保護者の方からは「考えもしなかった素敵な世界への入り口を与えて頂き感謝致します」というお言葉をいただきました。
4年間という期間は長く感じられるかもしれません。でも、小学2年生で入会した子が卒業するのは小学6年生。中学に上がる前に、ソフトウェアも電子回路も3D設計も一通り自分の手でやり切った経験を持っているというのは、その後の学びにとって大きな財産になると私たちは考えています。
4年間で身につくもの
こうして並べてみると、ROBBOの4年間は「プログラミングを覚える」時間ではなく、「ソフトウェア、電子回路、機械、3D設計を全部使って、自分のアイデアを動くものにする」時間だということが伝わるかと思います。しかもそのすべてを、英語で進む授業の中で、講師と英語でやり取りしながら身につけていきます。
3年目に自分で設計したロボットを歩かせ、4年目にPythonと電子工作で自分の装置を完成させて卒業していった子どもたちは、もう『プログラミング教室に通っていた子』ではなく、小さなエンジニアです。そして渋谷教室では、それが毎年の光景になりつつあります。
その最初の一歩は、Scratchでキャラクターを動かすところから始まります。渋谷教室では、年長さんから中学生まで、それぞれの年齢に合わせた体験レッスンを行っています。ぜひ一度、お子さんと一緒にいらしてください。