皆さんは電子工作と聞くと何を思い浮かべるでしょうか？
昔ながらのイメージで、「はんだごてを使って、基盤にパーツを付けてラジオを組み立てる」なんて思いつく方も多いのではないでしょうか。
もちろんそういった電子工作もありますが、近年はシングルボードコンピュータという、家庭で使っているようなパソコンほど性能は良くは無いが、一定の動作をさせる分には十分な性能もち、価格が非常に安いコンピュータを使った電子工作が盛んになっています。各社から様々な種類が発売されており、各コンピュータで様々な特色を持っています。

今回はそんなシングルボードコンピュータの中でも、より始めやすく他のシングルボードコンピュータにも負けない拡張性を持った【micro:bit】の始め方をご紹介していきます。

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micro:bitとは

イギリスのBBC（英国放送協会）が主体となって作った、情報教育向けの非常に小さいサイズのマイクロコンピュータです。イギリスでは11歳〜12歳の子供全員に無償で配布されており、授業の中で活用が進んでいるようです。
ウェブブラウザ上でプログラミングができ、プログラミング用のソフトを新たにダウンロードする必要がありません。本体の値段も2000円くらいから販売されているので、初心者でも手軽にプログラミングが始められます。

機能

micro:bitは小さいサイズながらも様々な機能を持っています。

LED

表面中央にLEDが5×5の計25個付いています。１つずつ点けたり消したりをプログラミングできるので、LEDを使い文字や数字やゲーム画面を表示させます。
また、LEDは点滅させるだけでなく、光センサーとしても機能し、明るさを調ぶことができます。

ボタン

表面の左にはAボタン、右にはBボタンが付いています。このボタンを使い、プログラムの実行をしたりゲームの操作をします。

端子

表面下部には外部機器と繋げるための端子が、リング付きの大きいもので5個、小さいもので20個、計25個付いています。繋げられるものはモーターや追加のLED、センサーなど。様々なものが繋げられるので作品の可能性は無限大にあります。

温度センサー

温度センサーも付いていて、micro:bit自体の温度を計ることができます。

加速度センサー

加速度センサーはmicro:bitが振られたり、傾けたり、落としたりといった動きを調べられます。

コンパス

コンパスはmicro:bitがどの方向を向いているか調べられます。

無線

無線はmicro:bit同士で接続しないで通信ができる機能です。他のmicro:bitにメッセージを送ったり、同時に遊べるゲームを作って遊ぶこともできます。

Bluetooth

Bluetoothを使うとmicro:bitとスマホやタブレットと接続できるようになります。micro:bit側からスマホやタブレットを操作したり、その逆もできるようになります。

USBインターフェース

USBインターフェースを使いコンピュータと接続します。作成したプログラミングをmicro:bitに送るのに使います。

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使い方

次に実際の使い方のお伝えしていきます。

電源を入れる

まずは電池ボックスとつなげて電源を入れます。購入時の状態ではミニゲームがはいっていますので、遊んでみて操作に慣れましょう。

接続させる

マイクロUSBケーブルを使ってコンピューターと接続させます。これでプログラミングをmicro:bitに送る準備ができました。

プログラミング

2種類用意されているプログラミング方法のどちらかを使いプログラミングを書いていきます。
Microsoftから提供されている「MakeCodeエディター」を使って、ブロックまたはJavaScriptでプログラミングできます。
また、「Pythonエディター」はPythonを使い、上記の方法より高度なプログラミングができます。
初めは初心者にもわかりやすいビジュアルプログラミングができる、「MakeCodeエディター」を使うのが良いでしょう。
画面の左側にシミュレーターがついているので動作を確認しながらプログラミングしていきましょう。

プログラムを送る

エディター画面のダウンロードボタンをクリックし、作成したプログラミングをmicro:bitで読み込み可能なデータ形式に変換しダウンロードしてください。ダウンロードができたらそのデータをmicro:bitに送ります。
Windowsではエクスプローラを開き右クリックし、[送る]でMICROBITを選んでください。
Macではファインダーを開きドラッグ＆ドロップをしてください。

プログラムを動かす

プログラミングの書き込みが終わると自動でプログラムが動き出します。
作成したプログラムで遊んでみましょう。

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まとめ

いかがでしたでしょうか。実際にやってみると、簡単に動かせることがおわかりいただけると思います。作成したプログラミングを本体で動かすだけでも色々なことができるのですが、拡張パーツなどをつけると無限大に可能性が広がっていくので是非お試しください。

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※「micro:bit」は Micro:bit教育財団の登録商標です。

「お父さんが子どもの頃は、ラジオを自分で分解したり組み立てたりして遊んだもんだ」なんて話を、筆者(20代後半)が子供の頃は、父や近所のおじちゃん達からよく聞かされたりしていました。

また小学校の同級生のなかでも、クラスに1人か2人はPCを組み立てていたり、キットやパーツのセットが毎週発刊されて徐々に完成させていくロボットを作っている友人がいました。

ラジオの組み立てから、PCや簡単なロボットの組み立てと、電子工作も時代とともに進化しているんですね。最近の電子工作の特徴は、「マイコン」というものを中心にして進めていくのが主流となってきています。

またマイコンを通じてインターネットに繋いで情報のやり取りも簡単にできるようになり、「IoT : Internet of Things（モノのインターネット）」という言葉が飛び交うようになりました。

そこで今回は最新の「電子工作」事情についてご紹介します。

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電子工作とは

電子工作と聞いて、どんなイメージが思い浮かびますか？　中学校の技術の授業などで電子部品を使った物作りをやってから一度も電子工作なんてやっていないという方なら、一部のマニアが夢中になってはんだ付けをやっているイメージが強いかもしれません。

趣味でやるにしてはちょっと敷居の高い感じがありますよね。

冒頭でも触れたように、最近の電子工作は「マイコン（マイクロコンピュータ）」というものを中心にして行われることがほとんどのようです。

マイコンを回路に組み込んで、プログラムを書くことで、これまでの電子工作ではできなかった複雑な制御が簡単にできるようになってきています。

少し学べば誰でもセンサーを組み合わせて便利な道具やロボットのようなものを作ることができるんです。

インターネットに繋いで情報のやり取りを行うようにすれば、さらにできることの幅をぐんと広げられます。

冒頭でも少し触れた最近よく聞く「IoT（モノのインターネット）」がこの領域になりますね。

パソコンじゃダメなの？

ここで、「マイコン」と「パソコン」の違いについてみてみましょう。

そもそもマイコンとは、micro computer（マイクロコンピュータ）の略で「超小型コンピュータ」を意味するもので、最近ではさまざまな機器の制御用としてのmicro controller（マイクロコントローラ）として用いられることが多くなり、多くの家電品に使われているようです。

パソコンはというと、ワープロ、動画編集、様々なアプリケーションソフトなどで、汎用的に便利に使うことが出来るものです。

実はパソコンでも、「LEDを点滅させる」「部屋の温度を測定し表示させる」などは可能です。

ですが実際に行うには逆に設定や他の機器と繋げるとなると面倒なことが多くなったり、温度測定のためにわざわざパソコンを用いるとコストがかなりかかってしまいます。

一般的に電子工作を行うには、使いたい電子部品の制御を行う箇所だけでなく、電源を供給する仕組み、電子部品やいろいろなパーツを制御するためのインタフェースや論理的な回路、さらに制御内容によってはプロセッサの装備などのたくさんの部品をつなぎ合わせる必要があります。

要するに、パソコンは何でもできるけど、工作に用いるにしては大きすぎるしコストがかかりすぎるから、必要最低限の機能を備えた小さなマイコンを工作には用いようといういことなんですね。

マイコンのいろいろ

ここでよく知られているマイコンを3つ紹介しましょう！

Raspberry Pi

ケンブリッジ大学のEben Uptonが、スマートフォンやタブレットの大東により、子ども達がプログラミングを学ぶための手軽なパソコンがなくなっていることに危機感を覚えて開発されたのが、Raspberry Piです。2012年の発売以来800万個以上を売り上げ、わずか4年のイギリス製としては最高の売り上げを誇るコンピュータとなっているようです。

出典：https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/

Ardino

Ardino LLC社とArdino S.R.L.社が開発および提供するマイコン。ArdinoもRaspberry Piと同様に初心者でも比較的簡単に使えることから世界的にヒットし、現在ではインタラクションデザインの分野だけでなく、電子工作や教育など幅広い分野で活用されています。

出典：https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3

IchigoJam

手のひらにのせられる大きさの、プログラミング専用こどもパソコンで、IchigoJamにテレビとキーボードをつなげば、すぐにプログラミングを始められます。インターネットへの接続や難しい設定は必要ありません。

出典：https://ichigojam.net/about.html

初心者向けプログラミング言語BASICを使っているので、事前にプログラミングの高度な知識や技術を学ぶ必要はなく、気軽にプログラミングを体験できます。

また、抵抗などの部品を基盤にはんだ付けして組み立てて、電子工作を体験することもできます。

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電子工作を体験してみよう！

電子工作といっても、初めてだと何をどうすればよいのか･･･、電子回路なんかも難しそう･･･。経験の無い分野だけにそう感じて苦手意識を持ってしまう方も多いかと思います。

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Scratchとは

マサチューセッツ工科大学の研究ラボのMITメディアラボで開発されたビジュアルプログラミング言語です。
レゴのようにブロックを繋げていくことでプログラミングができ、初心者から上級者までプログラミングを楽しむことができます。
プログラミング学習の意欲向上のために作られているので、楽しく学習することができます。

教育機関で大人気のScratch

Scratchは各教育機関で使用されています。もちろん弊社で運営している『Knocknote Education』(ノックノート　エドゥケーション)のプログラミングコースでも使用しています。
どの小学生向けのプログラミングスクールを見ても8割以上は使用しているのではないでしょうか？
なぜ使用されているのかを現役講師がまとめてみました。

使いやすさ

ブロックを組み合わせるだけで、アニメーションやゲームが作ることができることができます。
またブロックも色で分けられているので非常に見やすいです。
デバック(動作確認作業)の際も文字を追って行くのではなく、ブロックを確認するだけなので間違えているところも発見しやすいです。
私も生徒が動作がうまくいかないと質問されることが多々ありますが、間違いを発見することがしやすく助かってます。
また日本語も対応しているので、教える時も簡単に教えることができます。

スクリプトの種類が豊富

まずはスクリプトの種類が豊富です。

他の子供向けのプログラミングツールと比較してもスクリプトの数が圧倒的です。
各ブロックも学習を目的としているだけあってわかりやすい言葉で書かれています。
動かすだけでなく変数、乱数、演算、定義などのスクリプトもあるので、有用性も高いです。

拡張性の高さ

ただ、アニメーションやゲームを作るだけでなく、他のデバイスと接続し動かして行くことも可能です。
Arduinoなどのマイコンも接続が可能となっているので、Scratchを使った簡単な電子工作なども可能となっています。
過去にも拡張性に関する記事を書いているのでご参照ください。
Scratchの拡張性

このほかにもWEDO2.0などのロボット教材を動かしたりができるなど、ロボットプログラミングも可能となっています。

生徒たちの成長

授業が進むにつれて内容も難しくなっていきましたが、課題をスイスイとこなしていくようになりました。
最初は質問ばかりしていた生徒も、質問をせずに自己解決していこうという姿勢が表れてきました。
手を動かしブロックを組み替えることによって自然と自己解決能力と発想力がついていったのだと思います。
私たち講師陣は回を重ねるごとに生徒たちが成長していく姿を見ることがとても楽しみになっています。

画像は入塾して半年後の生徒作品のスクリプトの一部

最後に

2020年に小学校でプログラミング教育が必修化します。
必修化した時に、もしかするとScratchを授業で使用することはないかもしれません。
しかし、必修化で使用しないとしてもそのようなことは関係ありません。
Scrtachを使って学ぶことで、今後小学校で違うプログラミング教材を使用したとしても、必ず対応ができます。
なぜならば、プログラマーとしての考え方を学ぶことができるからです。
教育者に必要なことはツールをどれだけうまく使えるように教えるのかではなく、論理的思考力、自己解決能力、想像創作力がしっかりと育めるように教えていくことです。
Knocknote(ノックノート)では、今後も生徒たちの成長を全力でサポートしていきます。

注目されるスクラッチ

2020年のプログラミング必修化にが話題となる中、子供向けのプログラミングが注目されています。
その中でも子供向けのプログラミング言語として有名なScratchはプログラミング学習によく活用されています。
我々Knocknote(ノックノート)でも小学生向けのプログラミング教室で使用しております。

Scratchとは

Scratchはスプライト（キャラクターや物）に対してスクリプト（プログラム）のブロックを組み合わせて、実際に動きや条件を作るビジュアルプログラミング言語です。
ビジュアルプログラミング言語とは視覚的に操作をし自身で文字列を打ち込まないでコンピュータ上で実行できる言語のことです。
特殊な技術が無くても操作ができ、プログラミング脳やプログラミングに対する直感力が学習できるため、子供向けのプログラミング言語として適しています。

一般的なScratchの使用例

Scratchは一般的にゲームを作るツールとして使われたり、お絵描きツールとして使われたり、劇を作るのに活用されていることが多いと思います。
Scratchのページへ行くとほとんどの作品がゲームです。シューティングゲーム、アクションゲームが多く見られます。
そのまま最初からあるスプライトを使用したもの、自作のスプライトで完全オリジナルのゲームと様々な工夫されたゲームが作品として投稿されています。
今回はそのScratchの拡張機能をご紹介していこうと思います。

Scratchの拡張機能

Scratchを最近使い始めた方は、こちらのスクリプトのブロックが気になっていませんか？

特に「拡張機能を追加」を押した時に出てくるこの画面

どの機械をどのように使うのか？どんな役割を果たすのかわかりませんよね？
今回はこの中にある一番左のPicoBoarb（ピコボード）がどのように使われるのかを説明します。

PicoBoardの使い方

PicoBoardはセンサーボードです。
いわば反応する為の端末と考えてください。
機能はこちら
・光センサー
明るさに反応するセンサーで明るくなったり暗くなると反応する動作が作れるようになります。
・音センサー
周りの音に反応するセンサーで音が鳴ると動くなどの動作が作ることができます。
・タッチセンサー
コントローラーのボタンとして使うことができます。
・スライダー
ボリュームの役割やアナログパッド（コントローラー）として使うことができます。
・抵抗センサー
電気を通すものをつなぎ電気の流れを計ることができます。
数値をScratch上に反映することも可能です。

以上がPicoBoardの持つ機能です。
こちらのセンサーをうまく活用できたらゲームセンターにある大きなゲームに近いものを作成できるようになります。
また、ゲーム以外にも活用できると思いませんか？
暗くなったら電気が点灯する街灯のプログラミングができたり、音センサーを使った防犯機能も作れると思います。
Scratchは入り口としては簡単に入ることができますが、入れば入るほど拡張性があり奥の深いプログラミング言語であると思います。

我々Knocknoteでは新宿区四谷にてScratchを使った授業はもちろん、自作ロボット作成やPepperを使ったロボットプログラミングの授業も準備しております。
体験授業の受講者も随時募集しておりますので、是非ともご参加ください。

電化製品などのものとインターネットをつなげる「ものとインターネット」(IoT)の発展、企業の事務作業やスマートフォンの機能に人口知能(AI)が導入されたりと、生活のあらゆる場面で、ICTが密接になってきています。
この傾向は、今後より加速していくと見込まれており、「第４次産業革命」とまで言われています。

こうした発展のなかで、ICT技術を支える人材がより重要になっており、社会的な価値も必要性も年々増しており、Knocknoteでも「お子様に上質なICT教育、ICT経験を提供する」という理念のもと、幼稚園年代からのプログラミングスクールを開講しました。

しかしながら、幼稚園年代からプログラミングって必要？何を学ぶの？
このような質問も多数寄せられております。

小学生向けのプログラミングスクールというものは多数存在している一方で幼稚園児向けのプログラミングスクールは日本を見渡しても非常に少ないです。
幼稚園年代からものごとを学ぶことに理解できるのかという懸念が潜在的にあるのではないでしょうか。

プログラミングをするために最も大事な資質とは

ものごころがつけば、プログラミングを学ぶことは誰でもできます。
しかしながら、スポーツや勉強と同じように、その成長スピードに差があるのも事実です。
その要因は、論理的思考力、創造性、問題解決能力の他なりません。
そして、これらの能力は、プログラミングを行っていくうえで、最も大事な資質のひとつとも言われています。

人生で論理的思考力、創造性、問題解決能力を最大限学べるのが幼児期！

論理的思考力、創造性、問題解決能力が欠如している人は、プログラミングを覚えるスピードに影響が出るわけですが、これらの能力を鍛えることは誰にでもできます。
しかしながら、人間の脳の90％は幼児期までにできあがるといわれています。
この脳ができあがっていく過程の幼稚園児年代こそ、論理的思考力、創造性、問題解決能力を身体や頭に染み付かせていく最も最適な時期でもあるとも言えます。

幼稚園児の成長スピードは想像以上です！

実際に数多くの幼児にプログラミング教育を行ってきた筆者は、その成長スピードに度々驚かされます。
自分で考え理解する体験というのは、幼少年代では特に普段味わうことはできません。
Knocknoteでは、幼稚園年代からのプログラミング教育の場を提供することで、未来のスティブ・ジョブズがそこから生まれることを夢見ております！

【幼稚園児向けプログラミング教室「キップロ」】