プログラミングで電気を工夫して使おう

準備:

材料名	補足	数量
スマートスイッチ（micro:bit）	作り方
PC・iPad
ライト
回路カード	プラ段ボールに貼った回路カード、電池、豆電球、モーター、導体部品
車セット	タイヤ×４、シャフト×２、プーリー、輪ゴム
マイクロUSBケーブル（USB A-microB）	PCのとき使用、データ転送ができるもの、充電用のみは不可

観察・実験:

題目	内容	画像	所要時間
1．【準備】	・使うもの：スマートスイッチ(micro:bit)、回路カードセット、車セット、ライト ・マイクロビットを使ったスマートスイッチのつくり方は↓を参照 プログラミングによる電気の制御　https://ise-rika.cf.ocha.ac.jp/1737/ 以下、マイクロビットのプログラミングは本時までに1回体験している前提で、90分授業として計画
2．【導入例】身の回りで「感じて」「動く」機械にはどのようなものがあるだろうか？	・回答例：エアコン、お風呂、洗濯機、自動ドア、街灯… ・回答に対して各々：「（　　）を感じて、（　　）が（　　）する。」 1人2個以上考えて、班・クラスで共有する		10分
3．【導入実験】回路カードで豆電球をつけてみよう	・使うもの：回路カードセット（回路カード、豆電球、電池、導体部品x2） ・電池部品の組み立て ・回路を作って、豆電球を点ける ■豆電球を点けたり、消したりしてみよう みんなは手動（導体部品をつけたりはずしたりする）だけど、 自動でつけるとしたらどんな方法があるだろう？ ⇒センサを使う…など　⇒計画へ		5分
4．【問題】暗くなったら明かりが点くライトをつくってみよう	・使うもの：マイクロビット（LEDが、明るさを測定する光センサの役割も持つ）
5．【計画】	・手動：暗くなったことを自分の目で感じ、（脳で判断し、） 手でスイッチをオンにして（回路に電流を流すことで）明かりが点く ■「暗くなったら」がわかるには？ ⇒センサでまわりの明るさを知る、「暗い」の基準（しきい値●●）を決める ■「明かりが点く」ためには ⇒回路に電流が流れる（スイッチをオン） ・自動：暗くなったことをセンサが感じ、コンピュータが判断し、 スイッチをオンにして（回路に電流を流すことで）明かりが点く ■もし明るさがある数値以下（暗い）なら、電流が流れ(スイッチオン)、そうでなければ流れない(スイッチオフ)プログラムを作ろう		15分
6．【実験１】まわりの明るさを調べよう（プログラミング体験）	プログラミング①まわりの明るさを数値で表示する ・使うもの：マイクロビット、PC・iPadなど ・ポイント：光センサはマイクロビットの光センサ（LED）を使う ■ライトをあてた時と消した時（部屋の電灯を点けたときと消した時）の明るさを記録する ■しきい値●●（暗い=明るさが●●より小さい）を決める ※プログラミング①の詳細な方法は下記「小学校6年電気の利用（プログラミング）PCでの方法」「小学校6年電気の利用（プログラミング）iPadでの方法」資料を参照		15分
7．【実験2】暗くなったら明かりが点くライトをつくってみよう	プログラミング②暗くなったら豆電球をON、明るくなったらOFFにさせよう ・ポイント：プログラミング①で作った『まわりの明るさを数値で表示する』プログラムに加え、『もし明るさがある数値以下（暗い）なら、電流が流れ(スイッチオン)、そうでなければ流れない(スイッチオフ)』プログラムを作る ※ プログラミング方法については、 児童の経験・状況を踏まえて⑧~⑫のいずれかの方法を検討 ※ ⑧~⑩はTFabWorksが公開している電気の利用ブロックを利用		25分
8．電気の利用ブロック導入済みのプログラム画面【A】	自分でプログラミングとダウンロードを行う https://makecode.microbit.org/_hvUJVb0Us0LF
9．参考プログラム【B】：組み立て 電気の利用 光センサでONOFF	プログラミング画面に必要なブロックだけを表示して、それを組み立て、ダウンロードを行う https://makecode.microbit.org/_DirXT6Jt8DmU
10．参考プログラム【C】：電気の利用 光センサでONOFF	数値を変える部分のプログラミングを体験し、ダウンロードは自分で行う https://makecode.microbit.org/_eawVicW4sXqf
11．参考プログラム【D】：周りの明るさでライトをONOFF	数値を変える部分のプログラミングを体験し、ダウンロードは自分で行う （電気の利用ブロックを使用しない） https://makecode.microbit.org/_KR9b5DaJRFgR
12．参考プログラム【E】：光センサでライトのONOFF	プログラミングは解説のみで毎回のダウンロードも行わない 周りの明るさによって、変数「しきい値」を設定し、 マイクロビットのボタンで「しきい値」を変更する https://makecode.microbit.org/_9WYeh0YhL0fd
13．【実験３】明るさによって走ったり、止まったりする車に改造しよう	・使うもの：マイクロビット、PC・iPad、回路カード（導体部品x1,電池,モーター）、車セット ■回路カードを車に改造しよう ・豆電球をモーターに変え、モーターを面ファスナーで固定する ・片側に車輪をつけたシャフトをプラスチック段ボールの穴に通して、反対側の車輪をつける ・車輪とモーターのプーリーを輪ゴムでつなげる ■プログラムを変えて思い通りの動きができるようにしよう ・ ライトをあてると止まる車 ・ ライトをあてると走る車 ・ 目標(ライト)を目指して、ちょうど止まる車　など		20分
14．【結論】『光センサを使ったプログラミングを行い、暗くなったら明かりが点くライトをつくることで、電気を大切に使う工夫ができた』

豆知識:

• マイクロビットは、LEDで明るさを測り、それを数値化している。数値は、0から255までの間で、0が一番暗く、255が一番明るい。センサが受け取ることができる最小の明るさを0、最大の明るさを255として、256段階に分けた任意の数字なので、ルクスなどの明るさの単位には対応していない。

資料:

• 小学校6年電気の利用（プログラミング）指導案
• 小学校6年電気の利用（プログラミング）PCでの方法
• 小学校6年電気の利用（プログラミング）iPadでの方法
• 小学校6年電気の利用（プログラミング）ワークシート

参考文献:

6年理科「電気の利用」をmicro:bitで行う場合のポイント（教師・ICT支援員向け）

https://tfabworks.com/news/6535/