STEM教育とは？

STEM教育とは、Science＝科学、Technology＝技術、Engineering＝工学、Mathematics＝数学の4つの理系分野を横断的に学ぶ新しい教育です。

2020年度から小学校でプログラミング教育が必修化となり、子どもたちの創造性や論理的思考能力を育むための理系教育はよりいっそう注目されるようになりました。そのための教材もたくさん販売されています。

なぜレゴがSTEM教育に適しているのか

レゴ社は、レゴブロックを通じて子どもたちに工学分野への関心を持たせることに積極的で、プログラミングやロボット工学に関する専用キットを数多く発売しています。

レゴブロックはもともと子どものおもちゃとして与える親も多く、子どもにとっては馴染みのあるアイテムです。工学分野に苦手意識を持っている子どもでも、レゴで遊ぶという感覚からスタートすれば、スムーズに学習を始めるきっかけになるでしょう。また、レゴ社は世界各国でレゴブロックを展開しているため、STEM教材として使われている事例が、国内外を問わず数多く見つかるのも大きなポイントです。教材ごとに拡張セットがあるため、パーツを増やして高機能な構造へと展開できることも学びを進めるために役立ちます。

レゴは、「親しみやすい」「市場が広い」「拡張性がある」などの扱いやすさに加え、遊びの延長で工学分野の知識を身につけられるため、子どもたちが自発的に課題を見つけ、解決していく、STEM教育の目的にかなっています。

その実践例や学習効果を紹介しましょう。

小学校教育に導入され学習効果が報告されている

レゴブロックは小学校で教材として活用されています。

レゴエデュケーションのウェブサイトでは、理科の授業で電気を効率的に利用する仕組みを考えるための教材として、レゴの「WeDo2.0」を取り入れた事例が紹介されています。レゴブロックやセンサー、モーターなどを組み合わせて作った扇風機に、電気の利用を制御する仕組みをプログラミングして動かす実験が行われました。

海外でもレゴは教材として活用されています。レゴを授業に活用したことで、子どもたちが自発的にプログラミング学習に取り組めるようになった事例もあります。

レゴは親しみやすい

STEM教育の課題は、子どもたちがプログラミングなどの理系分野に苦手意識を持ちやすいことや、数学や工学、技術といった分野を横断的に学ぶ難しさなどがあります。

レゴは、実際に自分の手でブロックを組み立てて、ロボットを作り、動かす体験を通じて学ぶ教材です。カラフルで分かりやすい形のブロックパーツには、子どもたちの好奇心を刺激する魅力や、楽しく学習に取り組める親しみやすさがあります。

ブロックを組み立てて動かすためには、図形を組み合わせたり、動力のために必要なパーツを上手くつなぐといった知識が必要です。ロボットを完成させるたの一連の作業の中で自然に学べるのが魅力です。

遊びの延長で学べる

レゴのメリットは、遊びながらSTEM分野を学べるところです。

思い描いたとおりにレゴブロックを組み立てて動かす経験に基づいた学習アプローチは、単に作品を完成させるのではなく、失敗をしてやり直すという過程が重要視されます。

失敗の原因を考え、新たな試みをしながら問題を解決していくトライ＆エラーの経験を、楽しみながら積んでいくことが、子どもたちの自信につながります。

プログラミングや工学に関する専用キットがある

レゴには、プログラミングやロボット工学など、STEM教育に関するさまざまな専用キットが用意されています。小学校高学年から中高生までを対象とした「レゴ®エデュケーション SPIKE™ プライム」や、中高生から大人まで楽しめる「マインドストーム®」など、就学年齢に合わせたキットが多数発売されています。

公開された指導案が豊富　保護者や教員も扱いやすい

レゴエデュケーションでは、小・中学校でレゴを教材として取り入れた授業の指導案を「授業案ダウンロードサイト」で公開しています。

4年生の理科の授業にスパイクプライムを導入し、ダンシングロボットで筋肉の収縮や骨の曲がり方を学びながら、人間の動きに近づけるプログラミングをした授業の指導案など、様々な事例が紹介されています。授業用のワークシートや、授業の様子を見ることもできるため、家庭学習に取り入れたい保護者や、教員にとっても扱いやすい教材でしょう。

レゴの教材一覧

レゴの教材は多くの小・中学校の授業に導入されています。様々な学年や教科に合わせたプログラミングキットを紹介します。

レゴ®WeDo2.0

「WeDo2.0」は、レゴブロックを組み立てて動かしながらプログラミング的思考を身につけられる教材です。対象年齢は7歳から。パソコンやタブレットにソフトウェアをダウンロードしてプログラミングを行います。

アイコンをドラッグ&ドロップで操作できるため、小学校低学年でも学びやすく、初めてプログラミングをする子どもにもやさしい作りになっています。直感的な学び方でトライ&エラーを繰り返しながら、自然とプログラミングの考え方を身につけられます。

理科や総合学習など学校の授業の教材にも利用でき、家庭でも楽しくプログラミングが学べます。

URL：https://education.lego.com/ja-jp/product/wedo-2

レゴ®ブースト クリエイティブ・ボックス

「レゴ®ブースト クリエイティブ・ボックス」は、7～12歳を対象とした学習ツール。

専用アプリを使ってロボットを動かし、障害物があるコースを移動させたり、おもちゃのミサイルを発射したりして遊びながら、少しずつ難しいプログラミングに挑戦できます。

URL：https://www.lego.com/ja-jp/product/boost-creative-toolbox-17101

教育版レゴ® マインドストーム ®EV3

10歳以上を対象とした「教育版®レゴ マインドストーム ® EV3」は、プログラミング的思考を効果的に鍛えられるロボット教材です。

タブレットやパソコンで利用する専用プログラミングアプリを使い、操作はドラッグ＆ドロップでアイコンを並べるだけ。簡単に、高度なプログラミングを学べるのが特徴です。

レゴブロックのパーツが充実しており、ロボットの心臓や脳としてはたらくコアユニットや、色や超音波などを感知するセンサーパーツとの接続がしやすいのが特徴です。

頑丈で安定感があり、子どもが扱いやすいのも魅力です。

BluetoothやUSB接続で、プログラムをロボットの動きを制御するインテリジェントブロックに転送すると、ロボットを動かせます。ソフトウェアやカリキュラムは無料でダウンロードできます。

直感的な操作で単純なプログラムを作るところから始められるため、ロボット作りに興味を持った子どものために、低学年のうちから用意しておくのもおすすめ。簡単なキットでの学習に物足りなさを感じ始めたときに、間を置かず次の学習へと進めるでしょう。

URL：https://education.lego.com/ja-jp/product/mindstorms-ev3

レゴ® エデュケーション SPIKE™ プライム

「レゴ®  エデュケーション SPIKE™ プライム」は、小学校高学年から中高生向けの教材です。カラフルなブロックパーツや、プログラム制御ハブをはじめとする使いやすいハードウェアと直感的な操作性は、年齢にかかわらずあらゆる子どもたちの関心を引きます。

課題を決め、その課題を解決するためのロボットを製作することによって、例えば気象を予報したり災害救助に役立てるといった、実社会でも役立つスキルを育めます。

プログラミングはタブレットやPCで行います。使用する言語は「Scratch3.0」をベースとし、ドラッグ&ドロップで操作できます。また、人気のプログラミング言語「Python」を使ったテキストコーディングにも対応。

URL：https://education.lego.com/ja-jp/products/-spike-/45678#spike%E3%83%97%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%A0

レゴの教育分野での活用事例

写真はイメージです

レゴエデュケーションでは、学校のプログラミング教育で使われたキットの実践事例をオンラインで公開しています。事例には指導案や実際の授業の様子のほか、教師の感想やコメントなども記載されています。「レゴ®WeDo2.0」「教育版®レゴ マインドストーム ® EV3」「レゴ®  エデュケーション SPIKE™ プライム」を授業に活用した事例を紹介します。

「WeDo2.0」でスパイロボットのプログラミング（小学1年生）

スパイロボットは、センサーが反応することでさまざまな動きをするロボットです。このセンサーの反応をどんなところで使ったらよいかをイメージし、実際にロボットにプログラミングしていきます。

子どもたちが、グループ内で教え合いながら楽しく試行錯誤を繰り返した様子は、「スパイロボットにプログラミングしよう」のページで確認できます。

「教育版レゴ® マインドストーム ®EV3」で宇宙エレベーターづくり（小学5年生）

「教育版®レゴ マインドストーム ® EV3」は小学校高学年以上を対象とした教材で、低学年の授業では導入されませんが、プログラミング学習を進める参考になるかもしれません。

総合的な学習を行う学校裁量の時間に、「教育版レゴ マインドストーム EV3」の宇宙エレベーター実験キットを利用した授業が行われました。

宇宙エレベーターとは、地上から宇宙までをケーブルでつなぎ、人や物を運ぶ乗り物です。

SF小説に登場する架空の存在でしたが、現実でも実現可能な研究プロジェクトとしてスタートし、世界各国で技術開発のための競技コンテストが行われています。

授業では、9つのグループに分かれて宇宙エレベーターロボットを製作し、カゴに入れたピンポン玉を落とさずにいかに安定させてエレベータで運ぶかを競いました。

子どもたちは、プログラムを書いたり必要なパーツを探してロボットを組み立てたりと、それぞれの役割を分担しながらロボットを完成させます。分からないところがあれば確認し合うなど、コミュニケーションを交わしながら一人ひとりが主体的に問題に取り組む様子が見え、全員がしっかり学習に参加できたようです。どんな様子だったかは「宇宙エレベーターロボットを作ろう」のページで確認できます。

レゴで学ぶためにはどんな方法がある？

学校以外で、レゴを使ったプログラミングを学ぶ方法をいくつか紹介します。

【教室へ通う】レゴ®スクール

「レゴ®スクール」は、レゴ社認定のインストラクターが指導し、STEAM教育をベースに、3～9歳までの各年齢に合わせたカリキュラムでプログラミングを学習できます。たとえば3歳のクラスでは、基礎を学ぶためのキットで遊びながらプログラミング的思考を育みます。

8～9歳を対象にしたクラスでは、ロボット制御のテクノロジーを学び、複雑な構造のロボットを組み立てることが可能なワールド・ロボティクス指定教材を使って論理的思考力や創造的な問題解決のためのスキルを高めます。

子どもの発達段階に合う教材を使用して、子どもたちの創造性を養えるのが特徴です。そのほかのクラス・教材は「カリキュラムと教材」のページから確認できます。

URL：https://legoschool.jp/
スクール所在地：北海道・東京・大阪など全国に33拠点
コース：3～9歳までの年齢に応じたカリキュラムを提供

Ｚ会プログラミング講座 with LEGO® Education

「Ｚ会プログラミング講座 with LEGO® Education」の通信講座は、スタート時期を選ばずにいつからでも始められます。

講座は年齢に合わせて、基礎編と標準編の2つあります。小学校1～4年を対象とした基礎編では、プログラミングを学習。小学校3年以上の標準編では、「未来のスマートなくらし」を体験。未来の病院で役立つロボットなどを作りながらプログラミングと実社会との繋がりも学びます。

URL：https://www.zkai.co.jp/z-programming/idolab/

家庭用教材を使う

「WeDo2.0」や「レゴ エデュケーション SPIKE プライム」を使うと、家でもSTEM教育ができます。プログラミング過程を記録するエンジニアリングノートや、ロボットの形を考えたデザインノートを作って工夫したことを書いておくと、課題の解決プロセスを振り返ることができます。親子で一緒に学びながら、どこが難しかったかなどを話し合うのも良いでしょう。

STEM教育は、取っつきにくさや分かりにくさが学習のハードルになりがちです。抵抗感を持たずに取り組むためには、ここで紹介した教材にあるような、親しみやすさや楽しさといった要素が必要です。レゴの教材には、ワクワクしながら能動的に学習できる工夫が凝らされています。指導案やワークシートも多数公開されているため、教師や保護者にとっても扱いやすい教材といえるでしょう。ぜひ活用してみてください。