Arduinoワークショップの計画：サマーキャンプや長期休みのクラブ向け5日間プログラム

5日間のArduinoワークショップの計画を立てるときは、1日に1つの新しい考え方を割り当て、最終日は参加者自身のミニプロジェクトにあてます。1日目はLEDとタイミング、2日目はボタンと条件、3日目はセンサー、4日目は音と動き、5日目はミニプロジェクトと発表会です。毎日の骨組みは同じで、ウォームアップ、短い講義、製作、休憩、チャレンジ、共有の順に進めます。この記事の計画は、1日3時間、合計15時間の集中キャンプ向けに書かれており、12〜16人の参加者がペアで作業することを想定しています。この人数はあくまで仮定なので、グループに合わせて増減してください。

学期を通した週1回の計画とは違い、集中キャンプでは忘れる暇がありませんが、そのぶん疲れが出てきます。そのため、このプログラムは長い説明ではなく、短い講義とたっぷりの製作を中心に組み立てています。以下では、日ごとのプログラム表、1日の流れの例（時間ごと）、8グループ分の部品リスト、2週間前から始める準備チェックリスト、5日目のミニプロジェクトの選択肢、3分間の発表テンプレート、年齢別の調整、キャンプ後のアイデア、安全ルールを紹介します。学期を通して週に1回授業をする場合は、8週間のロボットプログラミング授業計画のほうがそのリズムに合っています。

キャンプの概要：5日間、1日3時間、ペアで

集中キャンプで最もよくある失敗は、初日に内容を詰め込みすぎることです。そのため、このプログラムは簡単なものから複雑なものへと進みます。まず出力（LEDの点灯）、次に入力（ボタンの読み取り）、次にアナログ測定（光と距離）、次に動きと音（サーボとブザー）、そして最後にすべてを組み合わせたミニプロジェクトです。各日は前日の内容の上に積み重なります。3日目の駐車センサーでは、1日目のLED、2日目の条件、そして同じ日に学ぶ距離測定を使います。ペアにする理由は単純です。3人のグループでは1人が見ているだけになりがちで、1人で作業すると、行き詰まった人は待つしかありません。ペアなら1人が回路を組み、もう1人が回路図とコードを読み、休憩のときに役割を交代します。

日ごとのプログラム：テーマ、プロジェクト、1日の終わりの成果

表のプロジェクトは、すべてBlueGraysアプリに部品リスト、回路図、コード付きで用意されています。最初の2日間のプロジェクトは完全に無料で、参加者にプレミアムは必要ありません。3日目からは、駐車センサー、サーボ、ミニプロジェクトの選択肢といったプレミアムのプロジェクトが登場します。これらを使う場合は参加者全員にプレミアムが必要で、最も手軽なのは教育者向けパッケージです。仕組みはクラス向けプレミアムコードのガイドで詳しく説明しました。無料のプロジェクトだけで進めたい場合は、下のヒントにプレミアムなしの計画を載せています。

最初の2日間は、各プロジェクトの最後に参加者が数値を1つだけ変え、先に結果を予想します。信号機では赤と緑のLEDが2000 ms、黄色のLEDが300 ms点灯します。ペアはこのタイミングを実際の交差点に合わせて書き換えます。流れるLEDでは、ピン2〜7につないだ6個のLEDが150 ms間隔で順番に点灯します。この数値を50まで下げたり500まで上げたりすると、配列とforループが何をしているのかが目に見えてわかります。2日目のボタンでLEDを点灯（押している間のみ）とボタンでLEDの点灯・消灯を切り替えは同じ回路を使い、違いはコードだけです。この比較は「プログラムは何かを覚えておける」という考え方を説明する最短の方法で、以降の日のセンサーのプロジェクトはすべてこの考え方に基づいています。3日目は測定の日です。LDRで作る常夜灯では、A0で読み取ったLDRの値が50を下回るとピン13のLEDが点灯します。ペアは手でセンサーを覆い、シリアルモニタで値を観察して、しきい値を自分たちの部屋の明るさに合わせます。HC-SR04で距離を測定（シリアルモニタ表示）は3〜100 cmの距離を0.5秒ごとに表示し、HC-SR04で作る駐車センサーは同じ測定を、ピン8と9の2個のLEDとピン10のブザーによる警告に変えます。障害物が20 cmより近づくと、ビープ音が速くなります。4日目には、サーボモーターの使い方でサーボを0度、90度、180度に動かし、ポテンショメーターでサーボモーターを操作で同じサーボをポテンショメーターを使って手で回します。その日の最後の30分は、5日目のプロジェクト選びにあてます。毎日の共有の時間は、その日のまとめの質問で締めくくってください。答えを見れば、翌朝のウォームアップで何を復習すべきかがわかります。

1. 1日目：delay(2000)の代わりにdelay(500)と書いたら、信号機の何が変わりましたか？それはなぜですか？
2. 2日目：押している間だけ点灯するボタンと、押すたびに切り替わるボタンの違いは、回路にありますか、それともコードにありますか？
3. 3日目：LDRの値は、暗いときと明るいときのどちらで小さくなりますか？常夜灯のしきい値はどうやって決めましたか？
4. 4日目：90と書くと、サーボはどこを向きますか？ポテンショメーターを回すと、サーボがそれについてくるのはなぜですか？
5. 5日目：自分たちのプロジェクトで、感知する部分、判断する部分、反応する部分を1つずつ指さしてください。

教育者向けパッケージ：コードはいくつ必要で、いつ配る？

5日間のキャンプなら、月額の教育者向けパッケージで十分です。1か月コードはそれぞれ、利用したアカウントに30日間のプレミアムを追加し、期間はコードを使った日から始まります。1日目にコードを配れば、5日後にキャンプが終わっても、参加者には自宅で続けられる期間が約25日残ります。パッケージは1回きりの購入で自動更新されず、参加者がAppleやGoogleのアカウントにカードを登録する必要もありません。未使用のコードには有効期限がないので、余ったコードは次のキャンプに持ち越せます。講座の長さに応じて月額と年額のパッケージを比べるには、教育者向けパッケージは月額と年額のどちらがいい？を読んでください。お住まいの国の最新価格は、アプリの教育者向けパッケージ画面で確認できます。

• まず自分のコードから：キャンプの前に、自分のアカウントでコードを1つ利用してください。プレミアムのプロジェクトを開き、自分で回路を組んでみるまでは、プログラムを確定させないでください。
• 1日目の休憩時間に配る：マイコード画面で、コードをコピーまたは共有オプションを使って、各参加者にコードを送ります。参加者が共有されたリンクをタップすると、アプリでコードを利用画面が開き、コードがすでに入力された状態になります。リンクを使わない場合は、プロフィール > コードを利用に進み、BG-XXXX-XXXX-XXXX形式のコードを入力します。
• すぐに確認する：マイコードでは、各コードに有効の表示と、使った人の名前が出ているはずです。アカウントやログインの問題を1日目に解決しておけば、3日目にプレミアムのプロジェクトへ移るときに誰も待たずに済みます。
• 透明性を保つ：コードが利用されると、参加者の名前、ユーザー名、メールアドレス、プロフィール写真が、コードを渡した教育者に共有されます。このことは最初から参加者と保護者に伝えておいてください。
• 例外を知っておく：App StoreやGoogle Playで有効なプレミアムのサブスクリプションがあるアカウントでは、コードを利用できません。その参加者はすでにプレミアムを持っているので、その分のコードは予備として取っておきましょう。1日目に誰かが参加をやめた場合は、1か月コードの1回だけの移行で、残りの期間を新しい参加者に渡せます。

1日の流れ（時間ごと）：3日目の例

下の流れは10:00〜13:00の3時間の日を想定したもので、同じ骨組みを毎日使えます。変わるのはプロジェクトとチャレンジだけです。3日目を例に選んだのは、無料のプロジェクトとプレミアムのプロジェクトを同じ日に組み合わせているからです。短い講義は決して20分を超えません。参加者は180分のうち少なくとも100分を、自分の手で回路を組んだりコードを変えたりして過ごします。

アプリの2つの機能が、製作の時間を楽にしてくれます。1つ目は、プロジェクトページの一緒に作りましょうモードです。部品の準備、回路の組み立て、コードの書き込み、動作とテストをステップごとに案内し、画面をつけたままにして、ペアがどのステップまで進んだかを覚えておいてくれます。2つ目は、パソコンへのコードの取り込みです。スマホのコードはコピーで取得できるほか、リンクをコピーで、パソコンでコードを開けるリンクを送ることもできます。行き詰まったペアは、まずプロジェクトのコードを理解タブにある困ったときはのセクションを確認し、それから手を挙げます。この小さなルールで質問の順番待ちが短くなり、参加者は自分で間違いを見つけることを学びます。プロジェクトページのすべてのセクションは、プロジェクトページの使い方ガイドで紹介しました。

部品リスト：1グループ分と8グループ＋予備分

16人をペアに分けると8グループになり、予備のキットを1つ加えて9キットを用意します。12人のキャンプなら、6グループで7キットあれば足ります。はんだ付けが必要な部品はありません。表の1グループあたりの数は少し多めにしてあります。最初の数日は、LEDの逆挿しやジャンパーワイヤーの断線がとてもよく起こるからです。市販のスターターキットの購入を考えているなら、中身をこのリストと比べてください。キットに一般的に入っているものは、Arduinoスターターキットの記事で紹介しました。

キャンプ前の準備チェックリスト

準備は3つの時期に分けます。ソフトのインストールやドライバの準備をキャンプの最初の1時間に回すと、1日目の半分がつぶれてしまいます。目標は、参加者が来る前に、すべてのパソコンで少なくとも1回はコードの書き込みを済ませておくことです。下のリストはコピーして印刷できます。各項目は、いつ行うかで始まっています。

• 2週間前：参加人数を確定し、グループ数とキット数を計算して、足りない部品を注文します。配送の遅れに備えて、LED、抵抗、ジャンパーワイヤーは多めに買っておきます。
• 2週間前：パソコンの台数を数えます。各パソコンにArduino IDEが必要です。学校のパソコンでは管理者権限が必要な場合があるので、学校のICT担当者に相談してください。インストール手順はArduino IDEのインストール方法の記事にあります。
• 2週間前：保護者にお知らせの手紙を送ります。日時、5日目の発表会への招待、回路はUSBの5 Vだけで動くこと、コードを利用すると参加者の名前、ユーザー名、メールアドレス、プロフィール写真が教育者に共有されること、プレミアムはコードを入力した日から始まり30日間続くことを伝えます。
• 1週間前：教育者向けパッケージを購入し、自分のコードを利用します。プレミアムのプロジェクトをすべて一度自分で作り、問題が起きた箇所をメモしておきます。
• 1週間前：互換ボードのUSBチップを確認し、CH340チップのボードを使う場合は、パソコンにドライバをインストールします。ServoライブラリはArduino IDEに最初から入っています。記憶ゲーム用には、ライブラリマネージャからLiquidCrystal_I2Cライブラリをインストールします。
• 1週間前：キットを番号付きの箱に詰め、それぞれに中身のリストを貼ります。USBケーブルは1本ずつテストして印をつけます。充電専用のケーブルもあり、その場合はボードのランプは点くものの、Arduino IDEにポートが表示されません。参加者が家から持ってきたケーブルは使わないでください。ポートやドライバのエラーの直し方はArduinoに書き込めないときの記事にあります。
• 1週間前：参加者にアプリをインストールしてアカウントを作ってもらいます。そうすれば、1日目のコード配布が数分で終わります。
• 1日前：各パソコンにボードを接続してLEDの点滅のコードを書き込み、LEDが点滅するのを確認して、パソコンの側面にポート番号のラベルを貼ります。
• 1日前：プロジェクター、延長コード、コンセントの位置を確認します。9台のパソコンを一斉に充電する必要があるかもしれません。
• 1日前：日ごとのプログラム表と安全ルールを印刷して壁に貼ります。5日目のミニプロジェクトの選択肢は別の紙に書いておきます。
• 1日前：マイコード画面でコードの数を確認し、参加者リストと照らし合わせるための表（名前、グループ番号、コードの状態）を用意します。
• 初日の朝：予備の箱を自分の机に置きます。中身は予備のLED、抵抗、ジャンパーワイヤー、ボード1枚、テスト済みのUSBケーブル2本です。

5日目：ミニプロジェクトの選択肢

ミニプロジェクトには5日目の最初の2時間を使い、最後の1時間は発表会にあてます。ペアは4日目の終わりに選ぶので、足りない部品は前日の夕方に補充できます。どの選択肢も、最初の4日間で学んだ概念を少なくとも2つ組み合わせています。早く進むペアには上級のプロジェクトか、既成のプロジェクトに独自の機能を加えることを、苦戦しているペアには初級の箱を使うプロジェクトのどれかを勧めてください。表の時間は目安で、箱づくりや飾りつけの時間も含んでいます。

発表会と3分間の発表テンプレート

発表会はキャンプで最も記憶に残る時間であり、参加者が学んだことを自分の言葉で説明する機会にもなります。机を壁沿いに並べ、各ペアの前にプロジェクト名とグループ番号を書いたカードを置きます。保護者や他のクラスが来たら、ペアが順番に3分間の発表をし、そのあと1分間の質問を受けます。8グループなら合計で約35分です。発表の前に、各ペアにテンプレートを埋める時間を10分あげてください。コードを暗唱させるのではなく、変えた数値を1つ挙げて、それで何が起きたかを説明してもらいましょう。

年齢やレベルに合わせた計画の調整

プログラムの骨組みはどのグループでも同じです。変わるのは、進むペース、説明の深さ、そして5日目に期待する内容です。参加者のことがわかってから表を使ってください。同じ年齢層でも、経験には大きな差があることがあります。レベルが混ざったグループでは、経験者と初心者をペアにしますが、経験者がずっとキーボードを握ったままにならないようにしてください。

キャンプの後：自宅で続けるには

集中キャンプの最大のリスクは、最終日の興奮が1週間で冷めてしまうことです。閉会のときに、自宅で続ける3つの方法を参加者に紹介しましょう。プロジェクトさがしは、何を作りたいか、どのボードを持っているか、どれくらい経験があるかの3つを質問し、最も条件に合うプロジェクトと、同じ部品で始められる無料の練習用プロジェクトを提案します。今日のクイズは毎日新しいセットが出題され、所要時間は約3分で、15問のレベル判定テストのあとは自分に合ったレベルから始まります。コードガイドにはArduino C++とMicroPythonのカードが36枚あり、各カードの最後にあるプロジェクトで確認のリンクから、その命令を使うプロジェクトが簡単な順に一覧表示されます。配った教育者向けコードはキャンプ後も有効で、コードの30日間が終わるまでプレミアムのプロジェクトは開いたままです。キャンプのプロジェクトのコードを理解と自分で試すのセクションを自宅で使う方法は、「コードを理解」と「自分で試す」のガイドで説明しました。

安全と教室のルール

• すべての回路はUSBの5 Vで動かします。商用電源には何もつなぎません。アプリにある220 V電球のプロジェクトは、このキャンプには含まれません（日本の商用電源は100V（50/60Hz）です）。
• 回路を変更する前にUSBケーブルを抜き、組み終わってから挿し直します。
• 5Vピンを絶対にGNDに直接つながないでください。ボードが熱くなり、パソコンがUSBポートを止めてしまうことがあります。
• LEDは必ず抵抗と一緒につなぎます。部品が熱くなったり焦げたにおいがしたりしたら、まずUSBケーブルを抜き、それから講師を呼んでください。
• サーボをつなぐとボードが再起動する場合は、サーボが電流を引きすぎています。原因と対策はArduinoがリセットを繰り返すときの記事にあります。
• 飲食物は部品の机から離しておきます。部品の足やジャンパーワイヤーの先はとがっているので、注意して扱ってください。
• ほかのペアの回路に触る前には、ひと声かけてください。行き詰まったら、まず困ったときはのセクションを確認し、それから助けを求めます。
• 毎日の終わりに、箱の部品を中身のリストと照らし合わせて数え、番号ごとに箱を返却します。

5日間が終わるころには、参加者はLEDの点灯から、センサーで判断する小さなシステムまで、一連の流れを自分の手で作り上げています。さらに大切なのは、回路が動かないときにどこを見ればいいかがわかるようになっていることです。最初のキャンプではプログラムをそのまま実施し、2回目は、どの日が長引いたか、どのプロジェクトが一番人気だったかをもとに調整してください。最良の準備は、自分のスマホでBlueGraysアプリを開き、キャンプのプロジェクトの回路図、部品リスト、コードに目を通し、1日目のプロジェクトを最初から最後まで一度作ってみることです。