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スクラッチ

マイクラミングは他と何が違うの?

塾長です。

プログラミング教室が増えてきました。スクラッチを使える小学生も増えて来ました。
よい事だと思います。
塾長は、こうなることを見越して、マイクラミングをハイレベルやプロレベルまで用意しています。

そこで今回あらためて、マイクラミングが他とは違う点について紹介します。

ミドル層が厚い!

マイクラミングの対象は、初球からプロの手前まで。
とくに「ミドル層が厚い」のが特徴です。

多くのプログラミング教室は、初心者~初級までです。
それに比べると、マイクラミングの生徒たちはワンランク上のレベルに到達できます。

ちなみにプロコースでは、Python でマインクラフトを自作して卒業します。
マインクラフトを使うのではありません。
マインクラフトの自作ができるようになります。

マインクラフトを作るためには、物理も数学も使います。
もちろんゲームプログラミングに特有の技術も使います。

そこまで教えられる教室は、なかなか存在しないと思います。
学習塾や習い事教室がやっているプログラミング教室としては、別格のレベルと言えるでしょう。

本当にプロになるのであれば、専門学校があります。
コンピューターサイエンスの研究がしたいのであれば、大学があります。

しかし、純粋にプログラミングの可能性を極めたい、という教室が、なかなかありません。

日本にはプログラミング教室の中間層が無い!

その問題を解決するためにマイクラミング教室があります。

自分で何でも作れるようになる

子供たちに「好きなように作ってごらん」と声をかけてみてください。

主体的に、ちゃちゃとオリジナル作品を作れるでしょうか?
テキストが無ければ何も作れない。
そんなプログラミングになっていないでしょうか?

マイクラミングは、子供たちが自分の手と頭を動かしてプログラミングするスタイルです。

「自分で考えてプログラミングできるようになりたい。」

そういうモチベーションの生徒たちが集まる教室です。

マイクラを使うプログラミング教室の種類

マインクラフトを使うプログラミング教室は、今やとても多くあります。
これらは大きく2つに分類することができます。

  1. メイクコードを使わない教室
  2. メイクコードを使う教室

ちなみに1が弊社の「マイクラミング」で、2がその他のプログラミング教室になります。

マイクラミングとは?

学校でおなじみのスクラッチを使います。専用アプリではなくブラウザを使います。
スクラッチの中にマインクラフトを操作する命令が追加されます。
「数学や図形の知識」を組み合わせます。
つまり「学校で習う知識」を使ってプログラミングするスタイルです。

メイクコードとは?

メイクコードは、マイクロソフト社が開発したプログラミング用のアプリです。
マインクラフトに接続して、マインクラフトの「ゲーム操作」を自動化することができます。
「ゲーム操作」を組み合わせてプログラミングするスタイルです。

両者の違いは動画で解説したことがあります。

 

メイクコードを採用しなかった理由

塾長がプログラミング教室「マイクラミング」を開発して世に出したのが今から6年前。
メイクコードはその時からありました。

しかしメイクコードを使わず、わざわざマイクラミングを開発したのには、ちゃんと理由があります。
まず父親として、メイクコードは

「自分の息子にやらせたいと思わなかった」

のでした。
それがメイクコードを採用しなかった一番の理由です。

自分の子供に勧められないモノは、生徒たちにもお勧めできません。
だから、自分でわざわざ開発することにしました。

マイクラの使い方が違う

メイクコードは「ゲーム操作」を組み合わせるスタイル。
つまり、あくまでもマイクラというゲームを楽しむために使います
しかも独自のアプリ環境を使い、汎用性がありません。

マイクラミングは「学校で習う知識」を組み合わせるスタイル。
あくまでもマイクラは結果を表示するシミュレーターとして使います
小中学校でも使われているスクラッチを使うことにしました。

プログラミング教室でゲームをしたいのか学びたいのか。
そういう大きな違いになります。

塾長はたまたまプログラミングにも教育にも詳しかったため、早い段階からメイクコードの違和感に気づいてしまったのでした。
きっと「楽しい」「分かり易い」「教えるのが楽」「他人の子」というビジネス視点では、おそらく気が付かないでしょう。

楽しさでごまかさない

もちろん塾長も実際にメイクコードでプログラミングしてみました。
塾長のパソコンにもメイクコードの環境がありますよ。

正直な感想です。

プログラミングでゲーム操作を駆使するくらいなら

「普通にゲームをすればよいじゃん。」

って思ってしまいました。

また、メイクコードという専用アプリを使って身につけた知識やスキルが、その先の何かにつながるとは感じられませんでした。
学校教育で身に着ける基礎学力にもつながるイメージがありません。

そういうワケで、自分の息子にはお勧めできないな、と思いました。
オモチャとして良いかもしれませんが、それなら普通にマイクラをやった方が純粋に楽しめると思います。

プロの目から見て

ちなみに塾長は、IT業界でプロのキャリアがあります。
海外のエンジニアたちと開発した経験もあります。
そして実は、現役のプログラマーでもあり、一部の国家プロジェクトにも参画しております。

日本のIT技術が海外に負けている理由は色々ありますが、塾長が現場で感じている理由はただ1つ。
中学、高校、大学で習ってきた数学や物理や美術や社会などの知識をプログラミングに生かせる人材が少なすぎるからです。

文部科学省も業界も、それが分かっているから、わざわざ学校教育の中でプログラミングを必須化したのです!

そういうことを実感しているITのプロの目から見ても、わざわざメイクコードを使うメリットは何も感じませんでした。

  • ITのプロの視点
  • 教育者の視点
  • 父親の視点

という3つの目から見て、メイクコードは採用できませんでした。

公文と学習塾のような関係

  1. 小学生までは公文
  2. 中学生になったら学習塾

そういうご家庭が多いです。

プログラミング教室もそうなのかもしれません。

  1. 初級は、他のプログラミング教室
  2. 中級からはマイクラミング

そんな感じで理解してもらえば良いのかな、と思います。

まとめ

マイクラミングの特長とコンセプトをまとめると、こんな感じです。

 


進学実績

卒塾生(進路が確定するまで在籍していた生徒)が入学した学校の一覧です。
ちなみに合格実績だけであれば更に多岐・多数にわたります。生徒が入学しなかった学校名は公開しておりません。

国公立大学

名古屋大学、千葉大学、滋賀大学、愛知県立大学、鹿児島大学

私立大学

中央大学、南山大学、名城大学、中京大学、中部大学、愛知淑徳大学、椙山女学園大学、愛知大学、愛知学院大学、愛知東邦大学、愛知工業大学、同朋大学、帝京大学、藤田保健衛生大学、日本福祉大学

公立高校

菊里高校、名東高校、昭和高校、松陰高校、天白高校、愛知教育大学附属高校、名古屋西高校、熱田高校、緑高校、日進西高校、豊明高校、東郷高校、山田高校、鳴海高校、三好高校、惟信高校、日進高校、守山高校、愛知総合工科高校、愛知商業高校、名古屋商業高校、若宮商業高校、名古屋市工芸高校、桜台高校、名南工業高校、菰野高校(三重)

私立高校

愛知高校、中京大中京高校、愛工大名電高校、星城高校、東邦高校、桜花学園高校、東海学園高校、名経高蔵高校、栄徳高校、名古屋女子高校、中部第一高校、名古屋大谷高校、至学館高校、聖カピタニオ高校、享栄高校、菊華高校、黎明高校、愛知みずほ高校、豊田大谷高校、杜若高校、大同高校、愛産大工業高校、愛知工業高校、名古屋工業高校、黎明高校、岡崎城西高校、大垣日大高校

(番外編)学年1位または成績優秀者を輩出した高校

天白高校、日進西高校、愛工大名電高校、名古屋大谷高校

※ 成績優秀者・・・成績が学年トップクラスで、なおかつ卒業生代表などに選ばれた生徒

 


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教室の様子(360度カメラ) http://urx.blue/HCgL

プログラミングの勉強は何から始めたらよいですか

塾長です。

これからプログラミングを始めたい人からの質問です。

何から勉強したら良いですか?

こういう質問が増えてきました。

塾長は立場上、中高生やアルバイトの大学生から、こういう質問を受けます。
中には他の塾の先生から「子供にプログラミングを教えた方が良いですか?」というご相談も。

ということで、塾長の立場からアドバイスを書きたいと思います。

この記事の対象

この記事では、特定の産業技術を学ぶことを目的にはしていません。
広く通用する「基礎学力としてのプログラミング」を学びたい人が対象となるでしょう。

逆に「数か月~半年後に仕事ですぐ使えるプログラミング」を学びたい人は、別の記事を探してください。

あくまでも学習塾の先生として書きますね。

プログラミング言語の種類が多すぎる

プログラミングを学ぶ上で、最初に立ちはだかる壁。

それは「どのプログラミング言語を選ぶか?」かもしれません。

せっかく学ぶなら、色々なことができそうな言語を選びたいものです。
しかし、プログラミング言語の種類が多すぎます。

例えば、下の図を見てください。
塾長の独断と偏見でいくつか名前を挙げて描いたのですが、それだけでも、この数です。

もちろん、この図でもまだまだ描き足りません。
「PHPの前にPerl がない」とか「歴史を語るなら Pascal も必須」とか「我が青春の BASIC が無いとは何事だ!」など文句を言われそうです。

要するに、それくらい多くのプログラミング言語があるということです。

それゆえ、選択に迷ってしまうのも無理はないでしょう。
いったい何を選ぶべきやら・・・。

オススメのプログラミング言語は?

そこで塾長は、こんなアドバイスをしています。

全くの初心者であれば、
① スクラッチ
② パイソン
の順に学ぼう!

具体的には、

  • 小学生なら、スクラッチ(Scratch)を学ぼう
  • 中学生なら、スクラッチ(Scratch)、パイソン(Python)の順に学ぼう
  • 高校生なら、パイソン(Python)を学ぼう
  • 迷ったら、パイソン(Python)を学ぼう(※)

・・・スクラッチとパイソンだけやないか!

と突っ込まれそうですが、はい、その通りです。

それには、ちゃんと理由があります。

※ ちなみに就職であれば、希望の職種に合ったプログラミング言語を学びましょう
例えば工業系であればC言語やC++、ゲーム業界であればC++やC#、Java、BluePrintなどです。

最初はニュートラルなプログラミング言語で学ぼう!

プログラミング言語をマスターした先人たちは、口をそろえてこう言います。

1つの言語をマスターすれば、他もだいたい一緒だよ👍

しかし初学者にとって、いきなり悟りの境地を語られても参考になりません。

いや、そういうことは聞いてないから😞

と言われそうです。
初学者がプログラミング言語を選択するときの注意点みたいなものはないのでしょうか?

塾長としては、次のことを注意していただきたいです。

初めて学ぶなら、次の5つの観点でプログラミング言語を選びましょう。

  1. 無料で環境を作れること
  2. すぐに動かせること
  3. ネットで検索すれば、すぐに事例や情報を得られること
  4. マルチパラダイム言語であること(※)
  5. 多くの分野で使われていること

細かい説明は省きますが、これらの条件を無難にクリアしているのがパイソン(Python)です。

そして、その1歩手前の段階で、直感的にすぐ学べるのがスクラッチ(Scratch)です。
ちなみにスクラッチでも上の1~3までを満たします。

これら5つの観点で選べば、次のようなプログラミング言語に出会えるでしょう。

  • 特定の産業分野に偏らない技術を学べる
  • 近代的なプログラミングを学べる

要するに技術的にも時代的にもニュートラルで無難と言うことです。

もちろん、無料で学びやすいことも大切です。

※ マルチパラダイム言語とは、色々なパラダイムでプログラミングができる言語という意味です。
※ パラダイムとは、プログラミングの手法やスタイルのことです。手続き型プログラミング、構造化プログラミング、オブジェクト指向プログラミング、関数型プログラミング、ベクトル型プログラミングなど、色々なパラダイムがあります。

ゼロから学ぶ人にありがちな悩みは?

ここから先は「あるあるネタ」みたいなお話です。
初心者がプログラミングを学ぶときに直面しがちな状況について、少しご紹介しましょう。

共感や同情、失笑など、各々楽しんでいただければと思います。

①お手本のプログラムを見て「だから何?」って思う

たいていのプログラミング言語の本は、次のような章構成になっています。

  1. 環境の構築(インストールなど)
  2. 画面に Hello World! という文字列を表示させる
  3. 変数の種類
  4. 条件分岐と繰り返し
  5. 関数
    ・・・

そして50ページほど進めたあたりで思うのです。

  • 画面に「Hello World!」って表示させたからって、だから何なの?
  • なんか想像してたのと違った。

勉強が先に進んでいる気がしません。
最初は簡単なプログラムから学びますので、大した処理はできません。
そのため最初のうちは

「こんな処理、何の意味があるの?」

と言いたくなるようなプログラムばかり書かされます。
いわゆる「修行」という期間です。

勉強に慣れている人は、修行を乗り越える術を持っているでしょう。
しかし、多くの人にとっては、

「それが将来、どんなことにつながるのか?」

を説明してくれる人が近くにいた方が、希望をもって学べるかもしれません。

②いつま経っても基本ばかり

コンピューターで色々なことができる!

と期待して勉強を始めたのに、いつまで経っても何もできません。

  • 数学のグラフを表示させるにはどうしたら良いの?
  • ゲームを作るにはどうしたらよいの?
  • 人工知能を作るにはどうしたら良いの?

そういうフラストレーションが溜まります。

部活に例えるなら、せっかくテニス部に入ったのに、ラケットを握らず、マラソンばかりやらされる・・・そんな感じでしょうか。

かといって、ページを飛ばして後半の応用へスキップしてしまえば、今度は分からない言葉だらけ。
最初から読み進めていかないと、用語の意味が分からないでしょう。

ちょっとしたプログラムをつくるにも、環境やら文法やら用語やらと、乗り越えるべき「修行」が多いのです。
いきなりC++言語やJavaなどに手を出してしまえば、さらにオブジェクト指向やモジュールの概念なども早い段階から学ぶ必要が出て来ます。

独学ならば、ここで半分の人は心が折れてしまい、挫折してしまうでしょう。

パイソンは修業が少ない!

そんな中で、パイソンは「修行」が少ない言語です。
ゼロとはいきませんが、学ぶにつれて、できることが加速的に広がり、努力が報われやすいでしょう。

また、ネットで検索したり、ChatGPTに問い合わせたりすれば、すぐに答えが見つかるでしょう。
何より、無料でできることの幅がとても広く多いです。

スクラッチでプログラミングの基礎を学んでいれば、さらに楽になります。
パイソンに移行しても、最初の修行の過程を加速し、短縮できるでしょう。

③マウントを取られる

どの世界もそうですが、自分の価値観を押し付けてくる人がいます。

例えば「スクラッチを学んでいる」と話せば、それは簡単すぎるだの、プログラミングとは言えないだの、上から目線で何か言ってくる人が出てきます。

例えば「パイソンを学んでいる」と言えば、最初はC言語をやるべきだとか、オブジェクト指向を知るべきだとか、パイソンは遅いだとか、言われるかもしれません。

マウントを取る人たちが、さも自信ありげに語ってくるので、聞いていると委縮してしまいますね。

でも安心してください。
結論から言えば、あまり気にしなくて良いです。

難しいことを理解している人がエライなんてことはありません。
パイソンで100秒かかる処理がC言語なら0.1秒で済む、ということが事実だとしても、学ぶ時間が1日でも延長してしまったら意味がありません。

「そういう見方もあるんだな。勉強になるな。」

くらいに受け取っておきましょう。

逆にパイソンを学んでいることでマウントを取る人もいます。

流行の生成系AIをはじめ、人工知能の多くでパイソンが使われているためでしょう。
パイソンをやっていると流行に乗っている気がするのかもしれません。

もちろん、あまり気にしなくて良いです。

④何でそうなるのか想像できない

プログラミングは理系のイメージが強いですが、まったく理系っぽくないと思います。
とくに中学生以上では、数学の文字式の考え方が身についていると、それがかえって足かせになります。

具体的に、よくある混乱をいくつか見てみましょう。

変数の値が勝手に変わる!?

例えば、数学の文字式(代数)の頭では、次のプログラムの意味が全く理解できないはずです。

x=2
x=x+1

1行目で「xは2だ」と言っておきながら、2行目でそれを満たさない方程式が書かれています。
そもそも2行目の方程式は成立していません。
だから、意味が分からなくて混乱するでしょう。

算数や数学の=と、プログラムの=では、意味が全く違います。
それが混乱の原因です。

本に書いてあることを、よーく読まないと、こういう所で落とし穴にはまります。
初学者とは、そういう段階です。

ご存知の通り、プログラムの=は「右辺の値を左辺の変数に代入する」という意味です。
これはつまり、「次の行でxの値が変わってしまう」ことを意味します。
そして、これが混乱の原因になります。

数学では、行目と2行目が同じ文字であれば、同じ値のはずだと見なします。
値が違うのであれば、違う文字を使うからです。

それに比べると、プログラムの変数は、とても奇妙に思えます。
同じ文字なのに、1行目と2行目で値が変わってしまうのですから。

塾長が初めてプログラミングに出会ったのは中1でしたが、当時、

「xに1を足す」という式が「x=x+1」になることが気持ち悪くて、納得するまでとても時間がかかりました。

わざわざ繰り返すのはナゼ?

また「繰り返し文」(反復)の使い方にも慣れが必要でしょう。

例えば数列の問題で、1から10までの整数の合計を変数xに代入することを考えます。
数学であれば、

x=1+2+3+4+5+6+7+8+9+10

ですね。高校生なら

x=$\sum_{k=1}^{10}k$

と書いても良いでしょう。
それがプログラムになると、

x = 0
for i in range(11):
    x = x+i

という表現になります。
これを日本語的に書くと、

xを0に初期化
0~10の整数を順番に変数 i に代入するたびに、
x+ i の計算結果を x に上書きで保存

という意味になります。

数学の式に比べると、なんだか面倒な手順ですよね。

計算を手順に翻訳するのに慣れが必要

このように「計算」を「手順」に翻訳する、という発想の置き換えが必要です。

つまり、プログラミングでは、これまで学校で習ってきた考え方とは異なる、独特の考え方に慣れる必要があります。
日常生活とも違う頭の使い方かもしれません。

こうした発想の置き換えには、少し訓練が必要です。
きっと偏差値の高い人でも、最初の最初は、慣れないかもしれません。

とくに独学の場合は、自分には才能がないと早とちりしてしまいます。
慣れる前に挫折してしまうかもしれません。

「これは誰でも最初はそうだよ。少し慣れが必要だよ。」

そんな助言をしてくれる人が近くにいれば、気持ちが楽になって続けられたかもしれません。

⑤(補足)関数型プログラミング言語

上で見たような課題、つまり、プログラミングの発想が数学と異なり、分かり難いという課題について、
これを解決するプログラミング言語も、あるにはあります。

数学的な発想のまま、変数や関数を使ってプログラミングができる言語です。

それは「関数型プログラミング」というパラダイムの言語です。
Haskell というプログラミング言語がその代表です。

しかし、人によっては、逆に難しい文法に見えるでしょう。
関数型プログラミングは「圏論」と呼ばれる数学が元になっているため、説明が何かと数学的で難しいです。
例えば「モナド」という代表的で必須の概念を理解するのでさえ、多くの人が挫折してしまうでしょう。

残念ながら、関数型プログラミング言語を初心者が分かりやすく学べる環境は、今のところ、ほとんどありません。
一部の才能あるプログラマや研究者たちが「簡単だよ」と言っているような状況です。
まだまだ初心者には手が出ません。

また関数型プログラミング言語は、産業界では極めてマイナーなプログラミング言語です。
関数型プログラミングができても、それで職を探すとなれば、かなり狭き門になるでしょう。

作るために学ぼう

プログラミングは体で覚えた方が早い、とよく言われます。

実際、多くの人は、本を読んだだけでは身につかないでしょう。

ちょっと書いてみて、すぐ動かして、すぐ確かめる

そういう環境を最初に作ることが、とても大切です。
そういう意味でも、スクラッチやパイソンは環境を作りやすいでしょう。

さらに、具体的に何かを作りながら学ぶと、もっと効果的です。

  • 神経衰弱やジャンケンのような簡単なゲームを作ってみる
  • 学校で習った数学や理科の公式をプログラムにしてみる
  • エクセルの情報からグラフを作って表示するような、簡単な統計処理をしてみる

など、何か具体的に作るものを決め、それを作るために学ぶ、というスタンスにしましょう。

英語の習得は、外国人の友達をつくって、その人と会話するために学ぶのが速いらしいです。
映画や海外ドラマが好きな人は、それをネイティブに視聴するのを目的にするようです。

それと同じように、プログラミング言語を学ぶときも、

「これを作りたい」
「コンピューターをこう動かしたい」

という具体的な目標を立て、実際、すぐに作り始めるとよいでしょう。

目的と手段を分けよう

最後に、プログラミングを学ぶ上で、意外と見落としがちなポイントを1つ。
それは

「今のプログラムは手段の1つ」

ということです。

一般に、1つの目的を実現するために、取れる手段は複数あるものです。
プログラミングの方法もまた、何通りか考えられます。

答えは1つではありません。
また、今の答えが最善とも限りません。

そこが、これまで学校で学んできた5教科と決定的に違うところです。

目的を達成できれば、方法は違っていても良い!

それがプログラミングを学ぶ醍醐味と言えましょう。

そのため1度は完成したプログラムでも、

「他にも方法があるかも?」

と思案したり、他の生徒の方法を参考に、新しいアイデアを追加して改善したりできます。
それがまさに、

答えのない問題にチャレンジし、最適解を出す。
最適解を改善し、よりよい解にする。

という活動です。

もしもプログラミングの勉強が、

✖ テキストや模範解答を写すだけ

のような学びであれば、それ悲しいことです。

そのような勉強であれば、
これまで通り、5教科の勉強を頑張った方が良いでしょう。

ちょっと動かし、間違え、それを修正して、また動かしてみる。

プログラミングでは、そのようなトライ&エラーを多く経験することが、そのまま学びになります。
間違えたらバツではなく、「できるだけ前段階で多くの間違えを間違えを経験しておく」という発想に切り替えるとよいでしょう。

もっとも、これは試験対策や入試対策でも同じことですね。

あとがき

技術の世界は世代交代が速いです。

子供たちが社会に出る7年後や10年後。
その頃に、どんな技術がトレンドになっているのか、予想がつきません。

プログラミング言語も同様です。
「このプログラミング言語なら将来安心だ」というものはありません。

応用的な知識ほど、時代の流行に左右されます。

ですから就職が近いほど、その時に必要な知識を身に着けるのが良いです。

逆に言えば、まだまだ就職が遠い若い内は、流行に左右されない基礎学力を学ぶ方が良いでしょう。

それに、基礎学力のある人は、応用的な知識を独学で身に着けてしまいます。
大学生や社会人には学習塾がないでしょう。
不要だからです(不要なレベルでないと困ります)。

学校では基礎学力を学ぶのが良いと思います。

そしてプログラミングも同様です。

何の仕事に就くか分からない内から、特定の産業技術を学んでも、仕方ありません。
ですから、できるだけニュートラルなプログラミング言語で学ぶことをオススメしています。

もちろん趣味であれば、特定の産業技術でも大いに結構。
もっとも趣味であればプログラミングを「勉強する」とは言わないでしょう。

 


進学実績

卒塾生(進路が確定するまで在籍していた生徒)が入学した学校の一覧です。
ちなみに合格実績だけであれば更に多岐・多数にわたります。生徒が入学しなかった学校名は公開しておりません。

国公立大学

名古屋大学、千葉大学、滋賀大学、愛知県立大学、鹿児島大学

私立大学

中央大学、南山大学、名城大学、中京大学、中部大学、愛知淑徳大学、椙山女学園大学、愛知大学、愛知学院大学、愛知東邦大学、愛知工業大学、同朋大学、帝京大学、藤田保健衛生大学、日本福祉大学

公立高校

菊里高校、名東高校、昭和高校、松陰高校、天白高校、愛知教育大学附属高校、名古屋西高校、熱田高校、緑高校、日進西高校、豊明高校、東郷高校、山田高校、鳴海高校、三好高校、惟信高校、日進高校、守山高校、愛知総合工科高校、愛知商業高校、名古屋商業高校、若宮商業高校、名古屋市工芸高校、桜台高校、名南工業高校、菰野高校(三重)

私立高校

愛知高校、中京大中京高校、愛工大名電高校、星城高校、東邦高校、桜花学園高校、東海学園高校、名経高蔵高校、栄徳高校、名古屋女子高校、中部第一高校、名古屋大谷高校、至学館高校、聖カピタニオ高校、享栄高校、菊華高校、黎明高校、愛知みずほ高校、豊田大谷高校、杜若高校、大同高校、愛産大工業高校、愛知工業高校、名古屋工業高校、黎明高校、岡崎城西高校、大垣日大高校

(番外編)学年1位または成績優秀者を輩出した高校

天白高校、日進西高校、愛工大名電高校、名古屋大谷高校

※ 成績優秀者・・・成績が学年トップクラスで、なおかつ卒業生代表などに選ばれた生徒

 


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塾長が考える理想のプログラミング教室

塾長です。

うちの教室でやっているプログラミング教室「マイクラミング」。
私が開発したオリジナルのコンテンツですけれども、今や全国で使われています。

最初の開発から5年以上たちました。
でも、まだまだ、これからです。

ただ、忘れないうちに開発した理由を残しておこうと思います。

なぜ、マイクラミングが他のプログラミング教室とまったく違うのか。
そこを分かっていただけたら嬉しいです。

プログラミング教室「マイクラミング」の誕生秘話!

動画の内容

00:00:00 あいさつ
00:02:16 マイクラミング誕生秘話 序章
00:02:43 1.プログラミング教室を探したけれど・・・
00:05:18 2.どうしても譲れなかったこと
00:06:02 3.公正な教育
00:08:36 4.学校で習ったことを使う
00:10:48 5.キラーアプリ
00:13:23 6.簡単にし過ぎたらダメ
00:15:27 7.学校の勉強とつなげる
00:18:21 8.マインクラフトの使い方が違う
00:19:46 9.本物の基礎力とは!?
00:21:36 10.まとめ
00:22:28 エンドロール

 


進学実績

卒塾生(進路が確定するまで在籍していた生徒)が入学した学校の一覧です。
ちなみに合格実績だけであれば更に多岐・多数にわたります。生徒が入学しなかった学校名は公開しておりません。

国公立大学

名古屋大学、千葉大学、滋賀大学、愛知県立大学、鹿児島大学

私立大学

中央大学、南山大学、名城大学、中京大学、中部大学、愛知淑徳大学、椙山女学園大学、愛知大学、愛知学院大学、愛知東邦大学、同朋大学、帝京大学、藤田保健衛生大学、日本福祉大学

公立高校

菊里高校、名東高校、昭和高校、松陰高校、天白高校、名古屋西高校、熱田高校、緑高校、日進西高校、豊明高校、東郷高校、山田高校、鳴海高校、三好高校、惟信高校、日進高校、守山高校、愛知総合工科高校、愛知商業高校、名古屋商業高校、若宮商業高校、名古屋市工芸高校、桜台高校、名南工業高校、菰野高校(三重)

私立高校

愛知高校、中京大中京高校、愛工大名電高校、星城高校、東邦高校、桜花学園高校、東海学園高校、名経高蔵高校、栄徳高校、名古屋女子高校、中部第一高校、名古屋大谷高校、至学館高校、聖カピタニオ高校、享栄高校、菊華高校、黎明高校、愛知みずほ高校、豊田大谷高校、杜若高校、大同高校、愛産大工業高校、愛知工業高校、名古屋工業高校、黎明高校、岡崎城西高校、大垣日大高校

(番外編)学年1位または成績優秀者を輩出した高校

天白高校、日進西高校、愛工大名電高校、名古屋大谷高校

※ 成績優秀者・・・成績が学年トップクラスで、なおかつ卒業生代表などに選ばれた生徒

 


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夏休みの自由研究 かけ算とわり算の原理をプログラミング

塾長です。

いよいよ夏休みも後半です。

学生のキミたち、そろそろ読書感想文や自由研究に着手しましょう。

ということで、自由研究ネタを1つご提供します。

算数の研究です。

しかし、内容が深くてプログラミングもありますから、きっと中学生でも使えるでしょう。

算数や数学で「文章問題が苦手」という人には、特にチャレンジして欲しいです。

そもそも「かけ算」や「わり算」の意味とは?

もしも小学1年生や2年生から、次のように質問されたら、どのように答えますか?

  • 「かけ算」とは何ですか?
  • 「わり算」とは何ですか?

塾長は、次のように答えます。

  • 「かけ算」とは「たし算の繰り返し」です
  • 「わり算」とは「ひき算の繰り返し」です

なぜなら、

人類で初めて「かけ算」や「わり算」を発明した人は、きっと上のように考えたに違いない!

塾長は、そうに思うからです。

これをプログラミングで確かめていきたいと思います。

「たし算」で「かけ算」をプログラミングする

もしも「かけ算」が「たし算の繰り返し」なら、その通りに計算ができるはずです。
やってみましょう。

具体的な例から「かけ算」のパターンを考える

5×3の場合

例えば、5×3の計算を考えましょう。

5×3=5+5+5=「5を3個たす」=15(積)
ここで「たし算」の「+」記号は2個です。

つまり、

5を「3個」たすときは、たし算を「2回」使います。
たし算の回数は3-1=2回です。

7×6の場合

もう1つの例、7×6の計算ではどうでしょう。

7×6=7+7+7+7+7+7=「7を6個たす」=42(積)
ここで「たし算」の「+」記号は5個です。

つまり、

7を「6個」たすときは、たし算を「5回」使います。
たし算の回数は6-1=5回です。

「かける数」は「たした個数」

まとめます。

m×nの場合

一般化して、m×nの積を計算する方法を考えます。

上の2つの例から、これは「mをn個たす」です。
そして、たし算を使う回数は(n-1)回です。

つまり、

m×nとは、mに(nー1)回だけmをたし算すること

まとまりました。

スクラッチでプログラミング

それでは上のm×nの手順をプログラムにしてみましょう。

mにmをnー1回たす

これをプログラミングしたのが次です。

たし算でかけ算をプログラミングした図

  1. 「積」という変数を用意して、それにmを代入
  2. 「積にmをたす」という処理を(nー1)回くりかえす
  3. 「積」を表示

試しに、4×9でプログラムを実行しました。結果は36で正しいです。

つまり「たし算」を繰り返せば、確かに「かけ算」を計算できることが分かりました。

そしてこのプログラムは、どんな自然数どうしのかけ算でも計算できます。

プログラムのカイゼン

ところで、このプログラムは1つ分かりにくい所があります。

「×n」なのに、繰り返す回数が「n-1回」です。
「かける数」と「回数」が1つズレています。

これを同じにできれば、もっとプログラムが分かり易くなります。

そこで、こう考えたらどうでしょうか。

変更前: 最初に「積」という変数を用意して、それにmを代入します。
変更後: 最初に「積」という変数を用意して、それに0を代入します。

こうすれば、繰り返し回数もnになります。
つまりプログラムがこうなります。

プログラムがシンプルで見やすくなりました。

「かける数」は「0にたした回数」だった!?

プログラムを見やすくするために、上のように改善しました。

逆に、このプログラムが行っている処理を式で表すと、どうなるでしょうか。

例えば、7×6の場合に戻れば、こうなります。

変更前: 7×6=  7+7+7+7+7+7+7
変更後: 7×6=0+7+7+7+7+7+7+7

単に「かける数」と「たす回数」が同じになるように工夫しただけですが、実は、こうした方が数学的にも良いことが分かっています。

それは「かける数」を3、2、1、0と小さくしていけば分かります。
変更前の考え方では、

7×3=「7に7を2回たす」
7×2=「7に7を1回たす」
7×1=「7に7を0回たす」
7×0=「7に7を?回たす」

となってしまい、7×0を考えることができません。
一方、変更後の考え方ならば、

7×3=「0に7を3回たす」
7×2=「0に7を2回たす」
7×1=「0に7を1回たす」
7×0=「0に7を0回たす」

となりますから、ちゃんと7×0=0も計算できます。

ちなみに0という数も人類が「発明」した数なのだそうです。

「ひき算」で「わり算」をプログラミングする

たし算と同じように、わり算についても考えてみましょう。

もしも「わり算」が「ひき算の繰り返し」なら、その通りに計算ができるはずです。

やってみましょう。

具体的な例から計算のパターンを考える

9÷3の場合

例えば、9÷3の計算を考えましょう。

9÷3=「9の中に3がいくつあるか?」=「9-3-3-3=0だから9から3を3回ひけた」=3(商)
ここで「ひき算」の「-」記号は3個です。

つまり、

9から3を「3回」ひき算できたから、商は3です。

12÷5の場合

もう1つの例、12÷5の計算ではどうでしょう。

14÷5=「14の中に5はいくつ?」=14-5-5=2だから2回ひけて4あまった」=2(商)あまり4
ここで「ひき算」の「-」記号は2個です。
まだ4余っていますが、3回目の引き算まではできません。

つまり、

14から5を「2回」ひき算できて4余るから、商は2あまりは4です。

「商」とは「引くことができた回数」

まとめます。

m÷nの場合

一般化して、m÷nの商とあまりを計算する方法を考えます。

上の2つの例から、商は「mからnを引ける回数」です。
しかし、ひき算できる回数は、計算してみなければ分かりません。
1回引いてみて、まだ引けそうならもう1回引いてみて・・・という計算を繰り返します。

m-n=〇 もしも 〇>n ならば もう1回引ける・・・

という判断を繰り返してい良く計算です。
ですから、

わり算で商と余りを求めるとは、

m-n-n・・・-n=△ かつ 0≦△<n
k回引けたので商がk、余りが△

という処理をすること

まとまりました。

スクラッチでプログラミング

それでは上のm÷nの手順をプログラムにしてみましょう。
それが次です。

ひき算でわり算をプログラミングした例

  1. 商(引けた回数)を0回に設定、余り(引き算の残り)をmに設定
  2. 余り に 余り―n を代入し、商に1をたす(引いた回数を数える)
    これを 余り<n になるまで繰り返す
  3. 商と余りを表示

「あまり」は文字通り「余りもの」だった!?

上の処理からわかるように、余りは文字通りの余りでね。

mからnを何度もひき算して、もうこれ以上はひき算できない。
けれども中途半端に数が残っている。

それが余りです。

「わり算」を「お茶くみ」の手順で考えれば、商が小数でも解ける!?

ところで、これまで「わり算」の意味を

m÷n=「mの中にnがいくつあるか?」

としていました。
しかし、m÷mの意味は、もう1つあります。

m÷n=「mをn当分したら、1つあたりいくつになるか?」

これは、お茶くみの手順で考えれば、解くことができます。

mミリリットルのお茶をn個のコップに入れていくと、1人あたり何ミリリットル?

mミリリットルを全て急須にいれて、n個のコップを並べます。
急須から少しずつn個のコップへお茶を注いでいき、均等になるようにしますよね。

そして、急須の中の量が少なくなるにつれて、分配するお茶の量も少なくしていきますよね。
最後の1周は1滴ずつとか(そこまでやらないか)。

この手順をプログラムにすればよいのです。

  • まず、1ミリリットルずつ順番にn個のコップに入れていきます。
  • そして、余りが1×nミリリットル未満になったら、今度は0.1ミリリットルずつ入れていきます。
  • そして、余りが0.1×nミリリットル未満になったら、今度は0.01ミリリットルずつ入れていきます。
  • そして、余りが0.01×nミリリットル未満になったら、今度は0.001ミリリットルずつ入れていきます。

・・・これを繰り返していき、最後に1つのコップに入っているお茶の量が商になります。

このようにすると、商が小数になるようなわり算でも「ひき算」の繰り返しで計算できることが分かるでしょう。

プログラミングは、みなさんの宿題にしたいと思います。

たし算の記号「+」と、かけ算の記号「×」が似ている理由

上で見たように、かけ算はたし算で計算できます。

そう考えると、かけ算の記号「×」と、たし算の「+」が似ているのも納得ですよね。

「+」を少しだけ変えて「×」が作られています。
というか、角度を45度かたむけただけですね。

似ているどころか、形は何も変わっていません。

よく考えられていますね。

ひき算の記号「-」と、わり算の記号「÷」が似ている理由

わり算は、ひき算の繰り返しでしたから、

わり算の記号「÷」と、ひき算の「-」が似ているのも納得です。

ただ、形も変わっています。
真ん中の横線は共通ですが、それに上下の「・」マークが追加されています。

これは「わり算」=「分数」だからでしょう。

m÷n=$ \frac{n}{m} $

と書けることは、小学5年生の算数の単元「等しい分数」で習います。
分数の形をデフォルメすれば、正に「÷」というピクトグラムになりますね。

よく考えられています。

わり算のもう1つの記号「/」

ところで、エクセルやプログラミングの計算式では、わり算の記号を「/」で表しています。

たし算の記号「+」を傾けて、かけ算の記号を「×」としたように、
ひき算の記号「-」を傾けて、わり算の記号を「/」とした方が、統一感があります。

グーグル検索で調べてみると、海外の学校や教科書では、むしろ「/」を採用している方が普通のようです。

さらにコロン「:」を使っている国もあるそうですよ。
なるほど、その手もありますね。

これからコンピューターの利用が進んでくると、わざわざキーボードにない「÷」を使うのはめんどうですね。
もしかしたら日本も将来は「/」になるのかもしれません。

ちなみにプログラミング言語 Pythonでは、

  • m/n ・・・ m÷nの商(小数)
  • m//n ・・・ m÷nの商(整数)
  • m%n ・・・ m÷nの余り(整数)

という使い分けをしています。

コンピューターは「たし算」と「ひき算」しかできない!?

今から10年以上前に、塾長は趣味で望遠鏡を動かすプログラミングをしていました。

乾電池で動くような、とても小さなコンピューターを動かすプログラムでした。
このような小さなコンピューターは「マイコン」と呼ばれています。

マイコンにも色々ありますが、指先に載るような小さなものになると、使える命令がとても少ないです。

そのとき使っのは、PIC16Fなんちゃら、というマイコンでした。
それには四則計算の命令が「たし算」と「ひき算」の2つしかありませんでした。

「かけ算」と「わり算」が無いのです。

電卓を買ったら「×」と「÷」のボタンがなかった・・・というくらい衝撃でした。

「かけ算」や「わり算」が1回で計算できるコンピューターは高級品なのだと、そのとき知りました。
逆に、そのような高性能なコンピューターでも、中身は「たし算」と「ひき算」の組み合わせだけで作られているのだと実感しました。

考えてもみれば、これは当然です。

コンピューターはデジタルですから、0と1の数字をたくさん並べて計算しています。

0に1をたしたら1で、1から1を引いたら0です。
そのような処理を、膨大な数だけこなして、結果的にたくさん複雑な処理をしています。

だから究極的には、たし算とひき算しかしていません。

そう考えると今回は、

コンピューターの原理だけを使って「かけ算」や「わり算」をプログラミングした

とも言えます。
ちょっと大袈裟ですかね。

何はともあれ、計算には意味があります。
上のように「かけ算」や「わり算」の意味を深く理解してしまえば、文章題も怖くはありません。

あとがき

教科書が分かりやすくなり、一部はデジタル化しました。
無料で多くの分かりやすい解説動画が視聴できるようになりました。

分かりやすい教材があふれている今日ですが、だからといって、昔に比べて優秀な生徒が増えたという印象はありません。
つまり今も昔も、相変わらず

計算はできるけど文章題ができない

というのが、多くの生徒たちの悩みです。

計算の「やり方」はドリルで訓練しやすいです。
早く計算する「テクニック」も指導の良いネタです。

その一方で、

計算の「意味」や本質を考えさせるようなコンテンツは、なかなかウケません。
むしろ眠くなります。

しかし、それらにこだわって勉強しなければ、なかなか文章問題が得意にはならないでしょう。
そこが腕の見せどころ、と言ったところでしょうか。
きっとベテランの先生は、そういうのが得意なのだと思います。

ですから、より本質をつくようで、なおかつ面白くて飽きさせないようなコンテンツが、
きっとこれから先、どんどん登場してくることでしょう。

もしもプログラミングを活用した上のような事例が、その好例になるのなら幸いです。

 


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プログラミング教育 なぜパイソンが人気でオススメなのか?

pythonって知ってる?

宇宙とコンピューターが大好きな塾長です。

学校の先生や塾の先生が知っておくべき3大プログラミング言語といえば、

  1. Scratch(スクラッチ)
  2. python(パイソン)
  3. JavaScript(ジャバスクリプト)

ですね!(塾長の偏見です)。

冗談を抜きにしても名前くらいは知っておくべきで、けっこう重要なキーワードだとは思います。

中でもpythonの人気はずっと上昇傾向ですね。

先日はプロコースの生徒たちを指導しましたが、python(パイソン)を使っています。プログラミング教室「マイクラミング」の話です。
そして先週、新規面談をした中学生も独学でpythonを学び始めたと言っていました。なぜかドヤ顔。最近は単に「プログラミングを勉強している」というより「pythonをやっている」という方がマウントをとれるのでしょうか。
また別の会議では、とあるプロバイダーのとある技術者さんが「python本格的にやりたいなー」とおっしゃってました。

そんな感じで私の身の回りでもpythonが盛り上がってきています。

ということで、今回は

  • なぜ、python は人気上昇中なのか?
  • なぜ、python がおすすめなのか?

について書きます。

ただし、どうしても塾長の感想を含んでしまうので、そこはごめんなさい。

pythonの対象年齢(対象レベル)とは

人気があるとはいえ、pythonは「テキストプログラム」のプログラミング言語です。そのため、どうしても次のハードルが出てきます。

  • 英単語をたくさん使う
  • 1文字でもタイプミスをしたら動かない

確かにpythonの文法はシンプルですが、それでも直ちに「小学生にもわかりやすい」とはなりません。少なくとも上の2つのハードルをクリアできる精神年齢が必要です。

もしも上の2点が心配ならば、スクラッチ(Scratch)から始めるのが無難だと思います。

例えば、1文字でもタイプミスをすれば動きません。カンマとピリオドを間違えただけでもエラーです。次の2つの例を見比べてみてください。

name = "太郎"
print( "私の名前は{}です。",format( name ) )
name = "太郎"
print( "私の名前は{}です。".format( name ) )

上のプログラムは間違っていて動きませんが、下のは正しいです。

たったの1文字の差です。

こうした1文字の間違えでも冷静かつ前向きに対処できる精神年齢(IQ的な能力)が必要です。

学年や年齢ではなく、次のような感覚で判断した方が無難だと思います。

プログラミングが初めての場合

  • 学力が平均点くらいの中学1年生
  • ミスに対して前向きで、ミスの原因を調べたり予想したりするのが得意な小学5年生
  • 英語で作文が得意な小学3年生

くらいが対象の下限になると思います。

プログラミング経験がある場合

  • マイクラミングのハイコース卒業者
  • スクラッチで「自分で考えて」一通りのプログラミングができる人
  • 他のテキストプログラミング言語で「自分で考えて」一通りの制御構文をプログラミングできる人

必ずしも文法の詳細を暗記している必要はなく、調べながらでも良いですが、「自分で考えて」プログラミングしてきたことが必須です。

考えなしに教科書やネットからコピー&ペーストしただけでは、たとえそれが動いたとしても、プログラミングを経験したことにはなりません。
たまにそういう人がいるので注意してください。

pythonが人気の理由

ネット上でpythonが人気だーと話題になるのは主に2つです。

  1. 人気ランキングでpythonが上位
  2. pythonの求人は年収が高い

ランキング上位について

人気ランキングというのは、プログラマーからの人気投票の結果です。どんな理由でも1票は1票ですから「なんとなく人気があって上位」ということです。
とにかく大雑把に「pythonが好き」という人の割合が高いよ、ということくらいしか分かりません。

後半で塾長がpythonを使ってみた感想を書いておきますので、参考にしてみてください。

年収が高い件について

これは人材の人数が少ないという意味で、確かに高収入になりやすいです。

pythonの求人内容は、主に情報解析や人工知能を使ったプログラミングです。

  • 情報処理や人工知能を扱える高度な数学を身に着けている!
    なおかつ、
  • pythonでプログラミングができる!

そんな高い能力を持った人なんて、そもそも人数が少ないです。
人にできないことができるのですから給料が高くなります。

今のところ、その種の仕事は数が少ないです。
しかし今後は増えていくと見込まれていますから、学生の皆さんは希望を持って良いと思います。

とはいえ、3年後、5年後にどうなるかは分かりません。
工業的なニーズや商業的なニーズは、就職する時が来たら、その時に流行っているもので考えた方が実用的です。

もしも就職がずっと先であるならば、

「できるだけ学校の勉強をプログラミングに生かす」

という姿勢で「基礎」をしっかり鍛えておくのが良いと思います。
そういう意味では業界色の薄いpythonやScratchが無難ですね。

プログラミング言語 python の特徴

次にプログラミング言語としての特徴を挙げてみました。

pythonの特長

  1. 文法がシンプルかつ十分(短い文で済む、カッコ不要など)
  2. 高機能(高度な技術、トレンドば技術にすぐ対応)
  3. マルチプラットフォーム(WindowsでもMacでもLinuxでも富岳でも)
  4. 書いたらすぐ実行できる(コンパイル不要)
  5. 基本的に全て無料
  6. すぐに調べられる(解説ページやサンプルプログラムが多い)

pythonの得意分野

  1. 統計の全般
  2. 科学シミュレーション
  3. 人工知能の利用や開発
  4. 画像処理
  5. Webサーバー
  6. ゲーム(遅くても良い分野)

およそ何でもOKです。
日本のスーパーコンピューター「富岳」でも、ちゃんとpythonでプログラミングができますよ。

pythonの苦手分野

  1. 高速処理が必要なゲームプログラム
  2. 高速で高スループットな処理が必要なサーバープログラム

書いたらすぐに実行できる「インタープリター言語」であるため、どうしても計算スピードが犠牲になります。
そのため極端に計算スピードを要求されてしまうような処理には向きません。

フォートナイトやファイナルファンタジーのような本格的なCGのゲーム開発は無理です。
また動画編集ソフトや高度な画像編集ソフトも、pythonで開発するには無理があるでしょう。
pythonでは性能不足です。

CPUやGPUの性能を限界まで使いきるような超高速処理のプログラムを作るなら、C言語やC++、あるいはそのWindows版であるC#がおすすめです。
ほんの少しだけ性能を妥協する代わりに、マルチプラットフォームで動くアプリを作るならJavaがおすすめです。マルチプラットフォームの中ではJavaが最速です。

ただし、そのようなアプりの中で「作業を自動化するためのプログラミング言語」としてpythonが採用されている場合もあります。例えばBlenderというCGを作るアプリです。

性能を抜きにすれば、pythonはトップレベルに強力なプログラミング言語と言えます。

実際にpythonを使ってみた感想

塾長はこれまで、仕事やバイトなどで、C言語、C++、Objective C、Visual C++、Visual Basic、BASIC、Java、JavaScript、PHP、python、SQL(どこまでプログラミング言語とみなすか悩ましいですが)などを使ってきました。

結論から言えば、それらの中で pythonがダントツに良かったです。

書きやすいし、読みやすいし、思ったことがすぐできる!

という意味で、とにかく使いやすいです。初めてpythonを使ってみたときは、本当に衝撃でしたよ。

プログラマーの視点で優れていること

まず「プログラマーの視点」から見て、使いやすいです。

簡潔で読みやすくて無駄がない。それなのに、奥が深い!

そんな文法です。

きっと、プログラミングに関する「先人の知恵」が、ふんだんに組み込まれているから、そんなエレガントな文法になったのでしょう。

例えば「デザインパターン」研究されてきた知恵の一部が、言語の仕様として最初から組み込まれています。デコレーターやイテレーションなどです。
他にも、標準で用意されているオブジェクトの型の種類がちょうど良いです。細かすぎず、粗すぎず、それでいて、順序付けできるか否か、イテレーティブか否か、変更できるか否か、というカテゴライズの全てを網羅しているラインナップです。

ちょっと細かい話になってしまいましたが、要するに、本当によく考えこまれた言語だなぁと思います。

こうした言語仕様の何がすごいかと言えば、pythonで良いプログラムを書くだけで、良い設計をしたのと同じ価値が生まれるということです。
コーディングと設計の区別が、もはや無くなってきたということです。
優れた言語仕様と読みやすさが相まって、pythonのプログラムは仕様書としての価値も高いと言えます。

実際 pythonには、プログラムから仕様書を自動生成してしまうツールがいくつか用意されています。

とはいえ、こうした「プログラマーの視点」から見たエレガントさは、他の新しいプログラミング言語も負けてはいません。いろいろなプログラミング言語がタケノコのように、あちこちで生まれている時代です。

しかし、それでもなお、pythonが凄いと言いたいです。その理由は次の通りです。

科学技術の視点で優れていること

pythonは、なんと「数学や物理の視点」から見ても使いやすいのです!

他のプログラミング言語と一線を画す理由が、正にこれだと塾長は思います。

これまでのプログラミング言語は、数学や物理を取るか、アプリを取るか、のどちらかでした。
数学や物理が得意になれば、アプリを作るのが苦手になります。
アプリを作るのが得意になれば、数学や物理が苦手になります。

ところがpythonは最初から両方できます。

数学や物理が使いやすいので、pythonは大学の研究室や企業の研究開発で、よく使われています。

かつて理系の研究室ではC言語やC++(以降、まとめて単にCと略記します)を使って、研究に使う数学や物理の公式をプログラミングしていました。Cは何でも作ることができて、しかもプログラムが爆速で動作する、という最強のプログラミング言語ですが、その代わりに、何でも自分たちで用意する必要があります。先輩から後輩へプログラムを引き継いで、改良したり機能を拡張したりして、多くのコストと時間をかけてプログラムをメンテナンスしていく必要がありました。

しかし今は pythonのおかげで、そんな苦労の大部分が不要になってしまいました。pythonではたいていのことが最初からできるからです。

よっぽど計算スピードが重要になる研究でもしない限り、もう研究室でCをやる必要はありません。Pythonのお手軽さを1度でも味わってしまったら、もうCには戻れないでしょう。

そして実は、pythonはCと仲良しです。python自身がCで作られているからです。そのためスピードが重要な部分だけCで作り、残りをpythonでつくる、というハイブリッドな開発もできてしまいます。実際に高速なライブラリーも多く提供されています。

さて、数学や物理のプログラミングがしやすいということは、数学や理科の教科書の延長線上でpythonが利用しやすい、ということです。つまり、これからは高校生や大学1年生の教育でもPytnonの利用が増えると思います。

Pytnonのプログラミングに慣れてしまうと、もう他の言語が「めんどう」「ムダが多い」などと思えてしまいます。

人気の秘密はこうしたエレガントさにあるのだろうと勝手に想像しています。

忘れても問題ない文法とは?

誤解をしてほしくないので、最後にテキストプログラムの文法について補足しておきます。

今回のブログでは、pythonのメリットを語るために、文法や言語仕様について多く書きました。

でも誤解をしないでください。実際には文法を細かく「暗記」する必要はありません。しかも、これはpythonに限ったことではありません。

プロの世界でさえも、細かい文法は調べながらプログラミングしています。

意外でしょうか?

でも、これは常識です。例えば、

「C言語で仕事するのは2年ぶりだな。if 文の書き方はJavaとどう違うんだっけ?」

「PHPひさしぶり。文字と文字を連結する演算子は何だっけ?」

みたいなことは、プロでもよくあります。

プロの世界では1人が7~8種類のプログラミング言語を扱うのが普通です。C言語だけ、pythonだけ、というプログラマーなんて新人くらいです。
とはいえ1つのプロジェクトに使うプログラム言語は1~3種類くらいで済みます。ですから1つのプロジェクトに従事している間は、残りの使っていないプログラミング言語の細かいことは、忘れてしまいます。

たいていのプログラミング言語は似ていますが、細かいところで違います。そのような

プログラミング言語によって異なる部分

については、いちいち細かく覚えていられませんし、そこの暗記にこだわる必要もありません。
代わりに、

  • 標準で使えるオブジェクトの型は言語によって違う
  • 変数の初期化、参照、代入の作法が言語によって違う
  • 分岐は if – else が基本だが、細かいルールや switch を使えるかなどは言語によって違う
  • 繰り返しは for や while が基本だが、細かいルールは言語によって違う
    ・・・

みたいな勘所が、経験とともに蓄積していくものです。

「何を暗記しなければならないか」という項目は十分に知っておく必要はあります。
だからと言って、今すぐに暗記している必要があるか否かは別問題です。

細かいことは、必要になったら調べて暗記します。そしてプロジェクトが完了するまでは暗記の状態を保ちます。
しかしプロジェクトが終わって使わなくなれば、また忘れてしまうでしょう。

そんな感じで良いです。その方が、

「今回、また新しいプログラミング言語を使うことになった。」

と言われても、びっくりせずに済みます。
ほかの言語との違いを調べて使いこなすことには、変わりがないからです。

逆に、少しでも記憶があいまいなら、じゃんじゃん調べて確認します。
不確かな記憶のままプログラミングを進めてしまう人の方が信用できません。

プログラミングで大切なのは、

× 文法の知識が完璧であること
○ 全て説明できること

です。

プログラムの1行1行について、

「なぜ、そう書いたのか」

を1文字も漏らさず説明できる必要があります。
1文字でもあいまいだったら、すぐに調べる必要があります。

不明なことは、すぐ調べて確かめる!

これ、大切です。

勉強も同じ

細かい知識を忘れても、大した問題ではない。

これは数学や国語でも同じなのではないでしょうか?

社会や理科は、もっとそうですよね!

例えば歴史。

細かいことは、レポートを書いているときは覚えているかもしれません。
しかし、それが終われば忘れてしまいます。
相変わらず社会の定期テストや入試問題の多くは「暗記の詰込み」ですが、受験が終わったら忘れます(※)。

それでも、歴史の流れや国際関係の背景は、いつでも語ることができるだけの素養が身につくでしょう。

・・・みたいな感じですね。

よく、カリスマ的な人がプログラミングの実況動画を出しています。

すらすらと軽快にプログラムを書いて見せています。
そんな風にできるのは、たまたま業務でよく使っているか、リハーサルを十分にしているからです。

そういう人でも、違うプログラミング言語で同じものを作れと言われたり、違うジャンルのアプリを作れと言われたら、しばらくの間は、調べながらプログラミングしていくことになります。

だからといって、その人の能力が低いことにはなりません。

すらすらプログラムを書ける場面は、自分にとって、ある程度プロジェクトが乗ってきた時期です。

プログラミングの経験が蓄積できていれば、たとえ最初の数百行が遅くても、残りの数千行から数万行のプログラムはすらすら書けます。

逆にコンピューターを使いこなせるはずのプログラマーが、文法の暗記で消耗しているようでは先が思いやられます。
暗記で苦労する「暇」があったら、どんどん調べまくって仕事を先に進めましょう。そうするうちに勝手に頭に入ります。

※ 最近の入試問題は、理科や社会でも暗記の詰込み要素が無くなってきました。
多くの資料でヒントがたくさん与えられている問題形式が多くなってきました。そのため暗記がうろ覚えだとしても、今まで調べたり学んだりしてきた経験が十分にあれば、ちゃんと解けるように工夫されています。

まとめ

今回はpythonの魅力について書きました。

そのためにpythonの文法や言語仕様について少し詳しく書いたところもありました。だからと言って文法の詳細を覚えてほしいと言っているのではありません。

1つのプログラミング言語について、特徴をよく調べて使いこなすことが大切です。

そして少し時間がたって細かい文法を忘れたとしても、気にすることはありませ。細かい文法は、使う時に調べて確認すればよいです。

大切なことは、

「なぜ、そう書いたのか」

を1文字も漏らさず説明できることです。

あいまいなことや不明なことを放置せず、すぐに調べて確認する姿勢が大切です。

このことは勉強も同じだと思います。

 


ヒーローズ植田一本松校の進学実績

卒塾生(進路が確定するまで在籍していた生徒)が入学した学校の一覧です。
ちなみに合格実績だけであれば更に多岐・多数にわたりますが、当塾の理念に反するので生徒が入学しなかった学校名は公開しておりません。

国公立大学

名古屋大学、千葉大学、滋賀大学、愛知県立大学、鹿児島大学

私立大学

中央大学、南山大学、名城大学、中京大学、中部大学、愛知淑徳大学、椙山女学園大学、愛知大学、愛知学院大学、愛知東邦大学、同朋大学、帝京大学、藤田保健衛生大学、日本福祉大学

公立高校

菊里高校、名東高校、昭和高校、松陰高校、天白高校、名古屋西高校、熱田高校、緑高校、日進西高校、豊明高校、東郷高校、山田高校、鳴海高校、三好高校、惟信高校、日進高校、守山高校、愛知総合工科高校、愛知商業高校、名古屋商業高校、若宮商業高校、名古屋市工芸高校、桜台高校、名南工業高校

私立高校

中京大中京高校、愛工大名電高校、星城高校、東邦高校、桜花学園高校、東海学園高校、名経高蔵高校、栄徳高校、名古屋女子高校、中部第一高校、名古屋大谷高校、至学館高校、聖カピタニオ高校、享栄高校、菊華高校、黎明高校、愛知みずほ高校、豊田大谷高校、杜若高校、大同高校、愛産大工業高校、愛知工業高校、名古屋工業高校、黎明高校、岡崎城西高校、大垣日大高校

(番外編)学年1位または成績優秀者を輩出した高校

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マインクラフト「プログラム」と「コマンド」の違いとは?

プログラムとコマンドの区別

宇宙とコンピューターが好きな塾長です。

マインクラフトのプログラミング教室をやってきて、今年で4年目くらいです。

プログラミングとは何か?

まだまだ、これを説明する必要性があるのですが、ちょっとした課題も感じています。
みなさんは

「コマンド」と「プログラム」の区別

言えますか?

作業頭になっている危険性

マイクラのコマンド。
Windows のプロンプトのコマンド。
何かのゲームで裏技的に使うコマンド。

そのようなコマンドを「打つ」ことが「プログラミング」なのだと思い込んでいる人たちがいるのです。

もちろんプログラミング経験が無くて何だかわからずにそう思うのは仕方がありません。
知らないで、あてずっぽうに想像しているだけならば問題ないです。

問題なのは、プログラミングを経験してもなお、そう思い続けている人たちです。

何が問題かと言えば、

「作業頭」

になってしまっていることです。
「作業」は必要なことですが、多くの場合は工夫して、減らしたり無くしたりできます。
それをせずに、ただ同じ作業を繰り返すだけ、つまり考えることを放棄している状態を

「作業頭」

と私は呼んでいます。
創造力を発揮するのとは逆の意味です。そうなっている危険性があります。
ゲーム依存症の人たちに多いです。

「めんどくさい」

が口癖です。
工夫をしないし、考えることを拒むので、
傍から見ると、面倒な行動をわざわざ好んでやっているように見えます。

そういう人たちに「プログラミングの良さ」を伝えるのって、すごく難しいんですよね。

どうしたら伝わるのか。

それが最近感じている課題です。

コマンドとプログラムの区別がつかない子供や大人たち

私のプログラミング教室ではマインクラフトを使っています。
プリンターやディスプレイの代わりです。

プログラミングの結果が真っ黒な画面に表示されても、何も面白くありません。
だから結果の表示先をマインクラフトにしているワケです。

そのマインクラフトには「コマンド」と呼ばれる機能があります。

詳細はあとで説明しますが、そのコマンドをプログラムだと勘違いしている人をたまに見かけます。
お子さんだけではなくて、大人でも勘違いしている人がいます。

なぜ区別できないとマズイのか?

初めての人なら、この勘違いは仕方がありません。
「あるある」です。

しかし、ずっと勘違いしたままではマズイです。

特に、社会人でこの区別がつかないのは、かなり深刻です。
「作業」と「仕組み」の区別がついていないってことです。

生産性に直結します。

マイクラの豆腐建築で考えてみる

ここでマインクラフトのコマンドについて少し説明します。

例えば、下のような豆腐建築を考えてみます。
1辺が5ブロックの立方体で、中をくり抜いただけ。そういう単純な建築です。
(マイクラの世界では直方体の単純な建て物のことを豆腐建築と呼ぶそうです)

豆腐建築

普通に作業するなら、プレイヤーはブロックを1つ1つ置いて建築します。
1辺が5ブロックの大きさなら、必要なブロックの数は82個です。

これを1つ1つ置いて建築を進めます・・・めんどうですね。

そこでコマンドを使えば、たった3行です。

① コマンドで豆腐建築

/fill ~1 ~ ~1 ~5 ~4 ~5 stone
/fill ~2 ~ ~2 ~4 ~3 ~4 air
/fill ~3 ~ ~1 ~3 ~1 ~1 air

この例ではマイクラのfillコマンドを使っています。
fill コマンドは「2つの座標を対角とする直方体」を石や空気で埋めつくしてくれます。
(高校数学で習う立体空間の座標ですから、少し慣れが必要です。塾生は小学生でも理解しています。)

そして紛らわしいことに、プログラミングでも同様に3行です。

② プログラムで豆腐建築(スクラッチの場合)

マイクラ豆腐建築_スクラッチ

やっていることはfillコマンドと一緒です。
ちなみに、Pythonでプログラミングすると、こうなります。

③ プログラムで豆腐建築(Pythonの場合)

mc.setBlocks(1,0,1,5,4,5,1,0)
mc.setBlocks(2,0,2,4,3,4,0,0)
mc.setBlocks(3,0,1,3,1,1,0,0)

おやまぁ。

コマンドとプログラム。
①も②も③も、確かに似ています。
結果も同じ。

  • コマンドもプログラムも形が似ている
  • 手数も同じ
  • コマンドもPythonも英語で、なんか上級っぽい

これだけ共通していれば、勘違いしてしまうのも無理がありません。
でも口を酸っぱくして言わなければなりません。

全く違います!

コマンドは「作業」ですが、プログラムは「仕組み」です。

逆に、この2つの違いが言えるようになることが

プログラミングって何?

を理解する第一歩なのかもしれませんね。

コマンドとプログラムの違いを挙げてみよう!

コマンドもプログラムも、コンピューターに命令を与える点では同じです。
ですから、コマンドをいくつも実行していけば、プログラムと同じ結果を得られます。

しかし、コマンドは実行したら終わりです。
そこで消えてしまいます。

上の豆腐建築で考えてみましょう。

建物が壊れたり、ワールドを作り直したりした後で、また豆腐建築をやり直すとしましょう。
そうなると、また3行のコマンドを打ち直す必要があります。

コマンドは消耗品です。
同じことを10回するためには、同じコマンドを10回打ちなおす必要があります。
そして打ち直す回数が増えればミスの回数も増えますし、時間も体力も消耗します。

プログラムであれば、実行ボタンを押すだけです。
最初よりも2回目以降の方が、むしろ楽です。
回数が何回に増えようが、人間の行動は1回であることに変わりありません。

もっと複雑で大きな作業になったらどうでしょう。

豆腐建築を5軒×4列=20軒で並べて村を作りたい。

つまり、こんな村を作るならどうでしょうか。

豆腐建築の村

コマンドであれば1軒で3行ですから、3行×20軒=60行を打ち込む必要があります。
やってられません。

プログラミングならこうなります。

マイクラ豆腐建築の村_スクラッチ

やっぱり

豆腐建築を10軒×10列=100軒で並べて町を作りたい。

などと気が変わっても、プログラムならすぐ対応できます。

「4回繰り返す」「5回繰り返す」をともに「10回繰り返す」に変更するだけです。

あるいは、

建物の色を1軒1軒変えたい。

となったらどうでしょうか。

豆腐建築の村_カラー

コマンドの場合は、大量かつ複雑になります。
しかしプログラムならば1行の修正で済みます。

マイクラ豆腐建築の村_カラー_スクラッチ

このように、やることが複雑になるほど、大規模になるほど、プログラムは威力を発揮します。

プログラムがコマンドより優れている点

コマンドの限界はすぐに感じます。例えば

  • 「似たような作業をたくさんやる」
  • 「少しずつ変えて実行する」
  • 「他の人に同じことをやってもらう」
  • 「複雑な作業を組み立てる」
  • 「少しずつノウハウを蓄積する」
  • 「蓄積したノウハウを他の人に渡す」

などなど。
やるたびに消えてしまうコマンドでは、こうしたことができません。

そういう時こそプログラムの出番です。

プログラムがコマンドよりも優れている点をまとめるとこうなります。

  • 再利用できる
  • 複雑なこともできる
  • 大量の作業もできる
  • 速く正確にできる
  • 人に渡せる
  • 蓄積できる
  • 改良できる

これを一言でまとめると、

プログラムは「仕組み」

です。
一方、コマンドはその場その場で終わってしまいます。
結果を得ることはできますが、その場限りの成果です。

コマンドは「作業」

だと言えます。

仕組みを作れるプログラミングの方が、作業の効率化や発明につながるというワケです。

未来を考えるからプログラミングの価値が出る

マインクラフトはゲームですから、一瞬また一瞬を、刻々と楽しむものです。

今さえ良ければ満足

という感覚の連続です。
そもそもゲームってそういうものです。

ですから、ゲーム操作のほとんどは、その場限りの操作です。
その場限りの行動とその場限りの満足。
とても本能的です。

しかし、未来のことまで考え出したらどうでしょう。
マインクラフトの世界に「未来」を加えると、状況が変化してくるわけです。

  • もしかしたら、また同じことをやるかもしれない
  • もっと速く便利にしたい
  • 他の人もできるようにしたい

このような想像力を働かせたときに、初めてコマンドの限界を感じるようになります。
そこでプログラミングの出番になるワケです。

人間と動物の理性を区別する1つが「未来」を考えられるか否かだそうです。

  • 将来に備える
  • 複雑なことを簡単に実現する
  • 人と協力する
  • 社会に貢献する

こうした未来志向の欲求に応えるのがプログラミングです。

そして未来志向が強くなるほど、プログラミングの価値がよく分かるようになるでしょう。

ゲーム操作をプログラミングするのはムダ

逆に1回しかやらないことであれば、プログラミングのメリットはほとんどありません。
1回しかやらないのですから、コマンドを3行打つことも、プログラムを3行書いて実行することも、同じです。
むしろコマンドの方が楽かもしれません。

同じように、たとえば、

  • モンスターをスポーンさせる
  • プレイヤーを動かしてゲームを進める

などといったゲーム操作をプログラミングしたところで、何の価値もありません。
子供たちにとっても、何も面白くないでしょう。
そもそもゲーム操作の多くは1回1回の使い捨てだからです。

ゲーム操作をプログラミングするなんて、やらない方がましです。
純粋にゲームとして楽しんだ方が良いと思います。

ですから当然、マインクラフトのプログラミングを「ゲームの自動化」だと思っている限り、プログラミングの価値は理解できません。

マインクラフトに未来志向を持ち込むからこそ、プログラミングの必要性が発生します。

まとめ

未来志向が無ければ、コマンドとプログラムの区別がつきません。

  • 目の前の作業をこなすだけのコマンド
  • 未来の仕組みをつくるプログラム

この違いが本当に分かっていることが大切だと思います。

マインクラフトをプログラミングで使うなら、ぜひ仕組みを作りましょう。

1回しかやらないゲーム操作をプログラミングしても、面白くないし、価値がありません。
それでコマンドとプログラムの区別がつかなくなるなら、なお悪いです。

ゲームはゲームで楽しみましょう。
プログラムをつくるなら、ぜひ「仕組み」をつくりましょう。

そして普通では味わえないようなマインクラフトの世界をどんどん創造して欲しいと思います。

その経験は、やがて社会の仕組みをつくり変えたり、社会の問題を解決したりする力になるでしょう。

 


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【プログラミング教育】確率を使えば円の面積が求まる?

受験が終わったらプログラミングで遊んでみよう!

塾長です。

もう春ですね。
3月3日と言えば桃の節句ですが、ことしは中学の卒業式でもあります。そのあとすぐに愛知県公立高校入試が始まります。国公立大学は先週から始まっていますね。
もう、そういう季節です。

受験が終わったら何をする?

一方で、すでに受験を終えている生徒も多いです。教室では私立高校から届いた課題に取り組む生徒たちや、中学生の総復習にあらためて取り組む生徒たちがいます。

要するに放っておけば新学期まで暇です。そんなキミたちに、

ぜひ今こそ、自分なりの「本当の勉強」というものにチャレンジしてみたらいかが?

などと声をかけています。
たとえば、理系の子には「ブルーバックス」というシリーズの本をお勧めするとか、逆に哲学の変な本を読んでみたらどうかとか、そういう雑談もしています。
コロナ禍で卒業旅行が難しい、そんなご時世だからこそ、落ち着いて本を読んでみるのも一興です。

もちろんマンガやアニメでも良いと思います。

新しい本との出会いは、新しい自分との出会いになることがあります。

また最近ではパソコンで遊んでみることもお勧めです。

塾長が生まれて初めて目にした科学計算プログラム

そんな話を生徒たちにしていたせいか、自分が高校生になったばかりの頃を急に思い出しました。

塾長は高校生になってから直ぐに地学部に入りました。天文少年だったので迷わずストレートに行きました。
高校の屋上には1つ部屋があって、その上が天文台になっていました。地学部は屋上もその部屋も天文台も、すべて自由に使うことができました。そして屋上の部屋には1台のパソコンが置いてありました。
ある日、3年生の先輩がそのパソコンで自作のプログラムを披露してくれました。

衝撃でした。何のプログラムだったか、今でもハッキリと覚えています。

モンテカルロ法による円周率の計算プログラム

今から30年以上も前です。たしかSHARPのX1というパソコンで、BASICというプログラム言語でした。
もちろんプログラムの1行1行を覚えているわけではありません。覚えているのは先輩がしてくれた説明です。

どんな計算をしているプログラムか

その仕組みというか、考え方が面白くて、今でも覚えているのです。

「あー、コンピューターって、こんなことまでできるんだ。」

そんなことを初めて実感した瞬間でした。

どんな話だったか、ちょっと説明しますね。

確率で面積を求める!?

突然ですが、もしもこんな図形があったら、どうやって面積を求めますか?

いびつな形の面積の図

長方形の中に雲みたいな形があって、色が塗られています。その部分の面積です。

もちろん、こんな変な形の面積を出す公式なんて知りません。

こういう時に次のような発想で求められると言うのです。

確率で面積を求められる!

もう少し説明を続けます。

もしも次のことが分かれば面積が求められます。

長方形の中で雲の形が占める割合

たとえば仮に、雲の面積が長方形の面積の3分の2だとすれば、

$$ 10 \times 6 \times \frac{2}{3} = 40 cm^{2}$$

という具合に求まるわけです。つまり、

実際には何分の何なのか?

という「割合」を求められれば良いわけです。

この割合、どうやって求めましょうか?

そこで確率の登場です。

上から針を落とす実験

長方形の中で雲の形が占める「割合」を求めるために、この絵に対してランダムに点を描いていくことを考えます。

点を描く場所に偏りがあってはいけません。人間の意思が働くと偏りが出るかもしれないので、人間の意思が入らないように、でたらめにやる必要があります。例えば、この絵を地面に敷いて上から針を落とし、針の先端が止まった場所に点を描く方法などがあります。そういう方法ができたとしましょう。

試しに10本ほど針を落として、その先端に赤い印をつけてみた例が次の図です。

いびつな形にランダムに点を打った図

10本の針を落としたら7本が雲の図の中に入りました。つまり針が雲の中に落ちる確率が $\frac{7}{10}$ ということです。これは言い換えると、雲の面積が占める割合が長方形の $\frac{7}{10}$ だったと見なすことができます。だったら、

$$ 10 \times 6 \times \frac{7}{10} = 42 cm^{2}$$

ということで求めたことになりそうです。

良ろしいでしょうか?

けっこう良い線まで求められたとは思いますが、まだ不安ですよね。

たったの10本で決断してよいの?

そういう不安感があるからです。たまたま7本だったのかもしれません。もう1回実験したら $\frac{6}{10}$ になったり、 $\frac{8}{10}$ になったりするかもしれません。

10回では自信が持てないのなら回数を増やせばよいです。そこで1万回くらい実験しましょう。そしてその結果が、 $\frac{6711}{10000}$ になったとします。だったら、

$$ 10 \times 6 \times \frac{6711}{10000} = 40.266 cm^{2}$$

ということで良いでしょうか?

かなり良い線まで求められたとは思います。
しかし、まだ不安が0ではないですよね。1万回よりは10万回、いや100万回。いやいや1億回なら・・・などと増やしていけば、いつかは求まるだろうと思うワケです。

このようにランダムな行為で発生する確率を利用して、何かを計算していく方法を「モンテカルロ法」と呼びます。

この発想法、すごくないですか?

塾長は高1の春に感動した思い出があります。

ところで、円の面積も、これと同じ方法で求めることができます。そして円の面積が分かれば円周率も分かるというワケです。

確率で円の面積を求める!

それでは円の面積を求めていきましょう。

いま半径1の円を描きます。中心を座標の原点にすると下の図のようになります。

xy座標の中の円の図

ここでマイナスの座標を使うと計算が面倒です。そこでx座標もy座標も「正の数」だけ使うことにします。それが図で黄緑色の部分です。

つまり下図のように円の右上4分の1の扇形だけを実験に使います。

xy座標の中の扇形

この図で色のついた扇形は、1辺が1の正方形の中にピタリと納まっています。この正方形の中に針を落とす実験をしてランダムに点を打っていきましょう。すると

$$半径1の円の\frac{1}{4}の面積=1 \times 1 \times \frac{扇の中の点の数}{点の総数} =\frac{扇の中の点の数}{点の総数} $$

となりますね。
一方で円の面積の公式を使った式では、

$$半径1の円の\frac{1}{4}の面積=1 \times 1 \times \pi \times \frac{1}{4} = \frac{\pi}{4} $$

両者は同じはずですから、

$$ \frac{扇の中の点の数}{点の総数}=\frac{\pi}{4} $$

よって

$$ \pi = 4 \times \frac{扇の中の点の数}{点の総数}$$

となって円周率 $\pi$ が求まるわけです。

プログラミングで求める!

それでは上の考えをプログラミングします。

ちなみに正しい円周率は、

$$\pi=3.1415926535 \dots$$

だそうです。
今回はこれを模範解答として、プログラミングで得られた円周率の精度を評価してみましょう。

扇の中か外かの判定は?

プログラミングをする上で、あと1つ問題が残っています。それは

打たれた点が「扇の中か外かを判定する計算」をどう実現するか?

という問題です。
先に答えを言ってしまうと、これは中3の「三平方の定理」で解決します。

扇形の中か外か

例えば上のように点が打たれたとします。もしもその座標が $(a, b)$ だったとすれば、原点からその点までの距離は三平方の定理から $\sqrt{a^{2}+b^{2}}$ となります。これが円の半径1よりも小さければ扇形の内部というワケです。

ただし1は2乗してもしなくても1なので、 $\sqrt{a^{2}+b^{2}}$  の代わりに $a^{2}+b^{2}$ を使っても、1以上か未満かの判定には影響しません。少しでも計算を楽にしてあげた方がコンピューターから高速に結果を得られます。そこでプログラムではルートを取る前の $a^{2}+b^{2}$ と1を比べて判定します。

さぁ、今度こそプログラミングです。

まずは私が高校生の時に経験したBASICというプログラミング言語で再現してみます。

BASICのプログラミング

半径1の図をそのまま描くと小さすぎて何も見えなくなるので、400倍に拡大して描画するようにプログラミングしています。

10 CLS
20 DEFINT L
30 L=400:COUNT=0:R=0.0:X=0.0:Y=0.0
40 CIRCLE(0,0),L,1
50 LINE(L,0)-(L,L)
60 LINE(0,L)-(L,L)
70 INPUT N
80 FOR I=1 TO N
90 X=RND(1)
100 Y=RND(1)
110 PSET((L*x),(L*Y)),2
120 R=X*X+Y*Y
130 IF R <= 1.0 THEN COUNT=COUNT+1
140 NEXT I
150 PRINT (4*COUNT/N)

このプログラムを使って、針を落とす実験の回数を10000回まで実行したのが下の図です。この1万回の実験で、だいたい6秒くらいかかりました。
扇形は青い線で、針の落ちた場所が赤い点です。

モンテカルロ法で円周率を求める

円周率が3.132と出ています。
残念ながら1万回の実験をもってしても小数第1位くらいまでしか求まらなかったようです。

そこで10万回に増やしてみました。今度は60秒くらいかかりました。

BASIC_モンテカルロ法で円周率_10万回

10万個も点を打つと、かなり塗りつぶされている感じになります。
そして円周率が3.1404と出ています。
ようやく10万回でお馴染みの「3.14」つまり小数第2位まで求められました。

こりゃ、とてもじゃないけど、人間の手で実験なんてしていられませんね。

Pythonのプログラミング

今度は同じことを「Python(パイソン)」というプログラミング言語で実行しました。下がそのプログラムです。
BASICよりも高速に動作するので、10万回を超えるような計算はPythonの方で実験することにします。
グラフィックは面倒なので省略します。その代わり計算にかかった時間を表示するようにしました。

import random as r
import time as t

def cal_pai(n):

count_in  = 0
start = t.time()
for i in range(n):

x = r.random()
y = r.random()
if (x*x + y*y) <= 1:

count_in += 1

pai_n = 4*count_in/n
print(“n={}, pai={}, time={}[sec]”.format(n, pai_n, (t.time()-start)))

cal_pai(100)
cal_pai(1000)
cal_pai(10000)
cal_pai(100000)
cal_pai(1000000)
cal_pai(10000000)
cal_pai(100000000)
cal_pai(1000000000)

実行結果が下の図です。私のパソコンでは1億回の計算に21秒くらい、10億回の計算に4分12秒くらいかかりました。

Python_モンテカルロ法で円周率_10億回

なるほど、やっぱり10万回で「3.14」まで求まるようですね。
そして1億回で小数第3位の3.141まで求まっています。
しかし10億回に増やしても小数第4位まで出すことができませんでした。本当は3.1415…と表示されて欲しいのですが、3.1416…となっています。

そこで100億回にチャレンジしてみたいところですが、そうすると1時間くらいかかりそうなので止めておきます。

Scratch(スクラッチ)のプログラミング

最後にスクラッチのプログラミングです。
スクラッチは計算が遅いので、このように何千万回も計算をするような処理には向きません。ただしプログラムは読みやすいです。

Scratch_モンテカルロ法で円周率_100万回

実行してみると100万回で小数第2位の3.14まで求まりました。かかった時間は3秒弱でした。意外と速いですね!

同じ100万回で見ると、Pythonは約0.22秒、BASICは約600秒ですから、スクラッチの計算速度はBASICの200倍、Pythonの$\frac{1}{13}$くらいの速さということになりました。もっとも今回のBASICはエミュレーター上で動作し、なおかつグラフ表示もしているため遅いのは仕方がありません。

スクラッチは簡単にプログラミングできる環境でありながら、立派にアルゴリズムをプログラミングして実験できる環境だと言えます。

小学生が初めてプログラミングする環境として「スクラッチが最強」であることが、あらためて実感できました。

弱点を補うのもプログラミング

スクラッチにも弱点はあります。今回のプログラムに関しては次の2つです。

  1. 小数の乱数を生み出す命令が無い
  2. 「以上」「以下」を表す演算子が無い(「より大きい」「より小さい」しかない)

この2つの弱点を補うために、それぞれ次のような工夫しています。

  1. 「0~1000の範囲」で整数の乱数を生成し、それを1000で割って小数にした
  2. 「1以下のとき」の条件が作れないので、代わりに「「1より大きい」でないとき」とした

みなさんならどのように工夫しますか?

有るもので工夫するのもプログラミング的思考の大切なポイントです。

とても奥が深い分野

モンテカルロ法は奥がとても深くて、大学の卒業論文などでもよく取り上げられる問題です。

奥が深いとは、例えば、実際に実験することを想像すればわかります。

実際に実験するときには、先に実験の目的を決めますよね。今回なら

「円周率を小数第何位まで求めたいか?」

ということを決めます。
仮に、これが世界で初めての実験だったとしましょう。
すると逆に、

「その桁まで求めるには、何回くらい実験する必要があるのか?」

ということが分かっていなければ、実験を終わらせることができません。

世界で初めて実験するのですから、まだ誰も円周率の小数第4位の数を知りません。つまり正解が分かっていません。

答え合わせができない!

というのが、この実験の難しいところなのです。

そこで代わりに

「何回目の実験で正解にたどり着けるのか?」

を何らかの方法で求めておく必要があります。
それが分かっていなければ、いつまでもゴールできません。永遠に実験をし続ける羽目になってしまいますから。

この「実験を終えてよい回数」を求める方法は、実はとても難しい理論になります。大学の数学レベルの話になってしまいます。

上の実験では、Pythonで10億回やっても小数第4位を正しく出せんでした。しかし実際の実験では、そもそも「正しく出なかった」という判断ができません。今回は先に円周率の正解を表示するという「ズル」をしていたので「まだ求まっていない」という判断ができた、というワケです。

さて、円周率の小数第4位の数。

100億回なら出るのでしょうか?
もしかしたら1000億回なのでしょうか?

こういうたいへんな作業をやる前に、先に「何回やったら終わっていいよ。」という回数を知っておきたいですね。

大学受験の範囲を超えてしまいますが、興味のある人は調べてみてください。

暇な時間を上手に使える人に成ろう

高校受験や大学受験を終えた皆さんが、暇つぶしをするネタとして、今回はモンテカルロ法で円周率を求めるプログラミングを提供してみました。

塾長の過去の思い出から、たまたま思い出したので書いてみました。

コンピューターを使った遊び方は色々ですが、ゲームをするだけではもったいないです。

ぜひコンピューターが持つ本当の力を引き出してみてください。

もちろん、これは時間の使い方の1つの例です。

みなさんは暇な時間に何をしますか?

そういう時間を上手に使える人に成りたいものですね。

 


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卒塾生(進路が確定するまで在籍していた生徒)が入学した学校の一覧です。
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国公立大学

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私立大学

中央大学、南山大学、名城大学、中京大学、中部大学、愛知淑徳大学、椙山女学園大学、愛知大学、愛知学院大学、愛知東邦大学、同朋大学、帝京大学、藤田保健衛生大学、日本福祉大学

公立高校

菊里高校、名東高校、昭和高校、松陰高校、天白高校、名古屋西高校、熱田高校、緑高校、日進西高校、豊明高校、東郷高校、山田高校、鳴海高校、三好高校、惟信高校、日進高校、守山高校、愛知総合工科高校、愛知商業高校、名古屋商業高校、若宮商業高校、名古屋市工芸高校、桜台高校、名南工業高校

私立高校

中京大中京高校、愛工大名電高校、星城高校、東邦高校、桜花学園高校、東海学園高校、名経高蔵高校、栄徳高校、名古屋女子高校、中部第一高校、名古屋大谷高校、至学館高校、聖カピタニオ高校、享栄高校、菊華高校、黎明高校、愛知みずほ高校、豊田大谷高校、杜若高校、大同高校、愛産大工業高校、愛知工業高校、名古屋工業高校、黎明高校、岡崎城西高校、大垣日大高校

(番外編)学年1位または成績優秀者を輩出した高校

天白高校、日進西高校、愛工大名電高校、名古屋大谷高校

※ 成績優秀者・・・成績が学年トップクラスで、なおかつ卒業生代表などに選ばれた生徒

 


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教室の様子(360度カメラ) http://urx.blue/HCgL

プログラミングに数学は使いますか?どれくらい必要ですか?

プログラミングに数学は使いますか?(サムネイル)

塾長です。

今週はテスト対策の準備と指導で忙しかった。
来週からが本番なのですが・・・。

そんな中で、高校3年生が中央大学経済学部に推薦合格しました。
おめでとう!
おかげで疲れが吹っ飛びました!!

けっこう数学を使う分野に進むので、これから数学も勉強していくそうです。
最近は私大文系でも入試に数学を課すところが増えてきました。

さて、そんな数学ですが、プログラミングでは使うのでしょうか?

  • 小学校で習う算数は使う?
  • 中学1年生、2年生、3年生の数学は?
  • 高校のsin, cos, tan は?
  • 使うとしたら、いつ、どんな分野で使うのでしょうか?
  • 数学ができなければプログラマーに成れないのでしょうか?

ということで、解説動画(YouTube)を作りました。

ちなみに、数学を使わないプログラマーの方が多いです。
そうなる理由も解説しています。

ぜひ、ご覧ください。

プログラミングに数学は使いますか?学校で習ったことは役立ちますか?

動画の内容

0:00:20 数学的な思考力は必要というけれど・・・
0:00:38 どの程度の数学までが使われる?
0:00:52 小学校の算数は使いますか?
0:01:20 中1~中2の数学は使いますか?
0:02:09 中3の数学は使いますか?
0:02:25 高校の数学は使いますか?
0:02:46 逆に高等数学はいつ使う?
0:02:53 プログラミングで何をつくる? 2つのタイプ「AとB」
0:03:03 Aタイプのプログラミング → 数学を使わない
0:04:08 Bタイプのプログラミング → 数学を使う
0:05:20 【実例】マイクラミングでAタイプとBタイプを比較
0:05:50 マイクラミングでのAタイプ
0:07:55 マイクラミングでのBタイプ
0:10:24 2つのタイプの比較まとめ
0:11:12 AかBか、どっちが良い(高収入)?
0:13:11 最後のまとめ

マイクラミングとは

動画の中に出てくる「マイクラミング」とは、プログラミング教室のブランド名です。

ジュニアコースからプロコースまであり、小学2年生から大学1年生まで通っています。
動画に出てくる画面は、ジュニアコースからハイコースで使う環境です。

マインクラフトというゲームの世界をスクラッチでプログラミングすることができます。
本来なら高等数学や大学の数学が必要な図形処理を、小学生でも簡単に扱えるように工夫されています。

ご興味がある方は、教室までお問い合わせくださいませ。

 


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【プログラミング教育】買ってはいけないノートパソコン

パソコンの選び方

塾長です。

これからは小学生も、中学生も、高校生も、そして大学生も、パソコンを使うのが当たり前。
リモート授業にプログラミング教室。
お子様にノートパソコンを買ってあげる場面が、これから増えるでしょう。

「先生、パソコンは何を買ったらよいですか?」

ちょくちょくアドバイスを求められるようになりました。
そこで「パソコンの選び方」や「性能の読み方」について説明します。

高くて性能が悪いパソコン

を買って泣かないように、ノートパソコンの「当たり前」な性能を書いておきます。
これより悪い性能や高い値段のノートパソコンを買ってしまわないよう、ぜひご注意ください。

それじゃぁ、いきますよ!

これが普通!今どきのノートパソコン

パソコンは便利なので、後から色々な使い方をしたくなります。

  • オンライン授業を受ける
  • 人工知能に発音をチェックしてもらう
  • インターネットで調べ物をするのにブラウザをいくつも表示させる

こうしたことを快適にやりたければ、そこそこに性能の高いパソコンが必要です。
そして何より、

  • セキュリティソフトが超重い!

というのが落とし穴です。
コンピューターウィルスや不正サイトからパソコンを守るソフト。これを快適に動かすだけでも、それなりの性能が必要です。
でもこれ、意外と知らない人が多いです。

そうした実用的な意味で最低限の性能」は次の通りです。(2020年9月時点)

(例)マイクラミングの推奨環境

CPU Intel Core-i5 または AMD Ryzen5
メモリ 8GB
ストレージ SSD 128GB
ディスプレイ 1600×900 ドット
OS Windows 10 または macOS(※)
価格 新品 6~7万円
中古 3~4万円

※上記スペックは年と供に更新されていきます
※マイクラミングの技術サポートはWindows10のみとなります

プログラミング教室「マイクラミング」に通う生徒にも、これ以上のスペックでWindowsパソコンを購入するよう推奨しています。
これくらいの性能があれば、マインクラフトとスクラッチを同時に動かして、無理なくプログラミングを楽しむことができます。

逆に、これよりも性能を妥協してしまうと、次のようなトラブルが起こりやすくなります。

  • キーボードやマウスの反応が遅くて作業がイラつく
  • アプリの起動が遅い
  • たまにブラウザやアプリが動かなくなる時がある
  • 調子の悪い日がある(Windowsのアップデートが裏で実行されている時など)
  • セキュリティソフトを入れたら重くて使えなくなった
  • ゲームができない
  • 簡単な動画の編集処理ができない
  • Windowsをアップデートしたら急に重くなった

性能が悪いと何がいけないのか?

パソコンで「性能が悪い」とは、一般に

  • 処理速度が遅い
  • ストレージの容量が足りない

などの意味でしょう。
これらの原因は、だいたい上の表のどれかが不足ということです。

それでは性能が悪いと、いったい何が良くないのでしょうか?

もちろん、

「やりたいゲームや使いたいアプリが快適に動かない」

という事なんですが、
パソコンを買う時に、使いたいゲームやアプリを決めていない人も多いです。

そのような人には、別の説明も必要でしょう。
そういう人は、こんな意味でとらえてみてください。

「若い人の速い操作に着いて来れない」

パソコンの反応が遅いと、イライラますよね?
または、本当に動いているのか心配になったり、不安になったりします。

特に子供は「ちょっと待って様子を見る」という行動ができません。
むしろマウスやキーボードを連打してしまいます。

そうやって、さらに高負荷な状況へと、パソコンを追いやってしまうのです。
こうして、性能の悪いパソコンは、

ちょっとしたきっかけで、
雪だるま式に処理が遅くなり、
ついには何もできない状態になってしまう、

というリスクが高いのです。

まぁ、普通の人は、パソコンがすべての処理を終えるまで待ちきれません。
たいていは途中でパソコンを再起動してしまい、保存し忘れたデータを失います。

性能の読み方を知らないと大きな後悔

実のところ、パソコンの性能はここ5~6年の間、たいして変わっていません。
それなのに毎年のように新製品がたくさん登場するため、ラインナップが過密状態です。
つまり、

  • 少し値段が安いだけで性能が大幅ダウン
  • 中古の方が安くて高性能

という現象が起こりやすくなっています。

例えば、次のようなパソコンの新製品が実際に売られています。
値段の割には性能がいまいちです。
性能を悪くしているポイントを赤色にしてあります。

CPU Intel Celeron
メモリ GB
ストレージ HDD 500GB
ディスプレイ 1920×1080 ドット
OS Windows 10
その他 DVD/CDマルチドライブ内蔵
価格 新品 10万円

実はこれ、10万円もします。
性能からすれば割高です。
このパソコンが高価になっている理由は次の通りです。

  • 新しいモデル
  • 日本製
  • DVD/CDマルチドライブを内蔵

おそらく高齢者がターゲットのパソコンなのでしょう。
写真、インターネット、YouTube、DVDやCDなどのメディアを鑑賞するだけなら十分な性能です。
高機能なゲームもしないでしょうし、動画編集やプログラミングもしないでしょう。

性能が良いことよりも、日本製で「安心」できるのがポイント!

それが売りの商品です。
しかし学生の実用性という意味では不向きなポイントです。

パソコンが当たり前!

の世代を生きて行く、これからの子供たち。
彼女ら、彼らには、ちょっと物足りない性能です。

パソコンの性能の見方(スペックを見る方法)

さて、上の表を普通に理解できる人は、ここでお話はおしまいです。

ここからは、表の項目について、個々に意味を説明します。
まずパソコンの性能を見るのに重要なキーワードを4つ覚えましょう。

  • CPU
  • メモリ
  • ストレージ
  • OS

それぞれ順に説明します。

CPUの意味と選び方

パソコンの計算装置です。人間の頭脳に相当し、「どれだけ同時に速く処理できるか」みたいな性能を決めます。
この部品が廉価版だと処理スピードが落ちます。高価なものは脳みそを4つも6つも搭載しています。
主に2つのメーカーから色々な型番(CPUの商品名)が出ています。

メーカーごとに、型番を性能順に並べたのが下です(ノートパソコンでの話)。

Intel社(インテル)

Celeron < Pentium < Core-i3 < Core-i5 < Core-i7

AMD社(エーエムディ)

A6~A10 < Athlon < Ryzen3 < Ryzen5 < Ryzen7

赤文字の型番よりも上(右側)を選ぶようにしましょう。

メモリの意味と選び方

パソコンの記憶装置です。人間の短期記憶に相当し、「暗算がどれだけできるか」みたいな性能を決めます。
多ければ多いほど有利ですが、逆に少ないと処理スピードが落ちます。

最低でも8GB(ギガバイト)以上

としましょう。

何もアプリを動かさなくてもWindowsが2GBくらい使ってしまいます。
そしてブラウザも1GBくらい使います。
これに加えてアプリを動かしたら、すぐに4GBを越えてしまうでしょう。

ストレージの意味と選び方

パソコンの記憶装置です。人間の長期記憶に相当し、「知識や経験(アプリやデータ)をどれくらい持っているか」みたいな性能を決めます。
またメモリで暗算しきれない計算を「ひっ算」するときにも使うため、これも高速な部品を選びたいところです。
主にHDD(ハードディスク)とSSD(エスエスディ)の2タイプありますが、絶対にSSDを選びましょう。

HDD << SSD

HDDとSSDの性能差は数十倍で、大きな大きな差があります。ひっ算が速くなるのでパソコン全体の性能が上がります。
一昔前は高嶺の花だったSSDも今では手ごろな値段に落ち着いています。選ばない手はないでしょう。

容量よりも性能を重視

SSDは高価です。5年前はもっと高価でした。
中古パソコンになるとSSDが128GBと少ないものもあります。
一方HDDは昔から安かったので、500GB以上が普通です。

同じ値段なら大容量のHDDの方がお得な気がしますが、それは違います。
パソコン全体の性能に関わる事なので、性能を取った方が良いでしょう。

容量が足りなければ、後から外付けのHDDやメモリカードを買い足せばよいだけです。
しかし性能は買ったときに決まってしまいます。

数字に騙されてはいけません。

OS(オーエス)の意味と選び方

オペレーティングシステムの略です。これは人間に例えると言語や文化みたいなものです。
OSが違えばアプリも違います。
iPhone用のアプリをWindowsで使うことはできません(インストールもできません)。

市販品では大きく5種類のOSがあると覚えておきましょう。

  • Windows10
  • macOS
  • iOS
  • Android
  • Windows Mobile(2019年で終了)

このうちパソコン用のOSは上の2つだけです。
MacBook Air、MacBook Pro、iMacの3種類のパソコンはmacOSです。
その他のパソコンがWindows10です。

残り3つはパソコン用ではありません。タブレットやスマートフォン用です。
iOSはiPhoneやiPad用です。
Androidはその他のスマートフォンやタブレット用です。

全くちがうので注意しましょう。

WindowsかMacか?

パソコン用のOSで市販品は「Windows10」か「macOS」です。
そして、

  • Windows系のOSを搭載したパソコンを「Windows」、「 PC」
  • 同様にmacOSを搭載したパソコンを「Mac(マック)」

などと呼びます。

パソコンを買う時に、どちらかを選ぶ必要があります。

どちらのOSが良いのでしょうか?

結論から言いますと「周りに合わせる」のがベターです。

つまり、プログラミング教室や学校の先生に聞いてみてください。
同じものを使う方が、学習しやすいに決まってますから。

大学生であれば、大学からおすすめされたものや、多くの教授が使っているものが良いでしょう。
研究室の配属が決まっている大学生なら、研究室の環境に合わせましょう。

Linuxとは?

フリーソフトのLinux(リナックス)というOSをご存じの方もいらっしゃるでしょう。
とても高機能で優れていながら、すべて無料という最強のOSです。

しかし、パソコン初心者にはお勧めできません。
例えばパソコンで何か分からなくなった時に、いちいちサポートセンターに電話して相談するようなレベルなら、手を出さないことです。
自分で調べて自分で解決できるなら、そろそろLinuxも選択肢に入ってきます。

あるいは、あえて勉強のために、設定を壊してもよいパソコンを1台用意して、失敗しながら学ぶのもOKです。
これは趣味の意味合いが強いので、ひたすら保護者やお子様の方針次第です。

まぁ、とにかく、使いこなすには多くの知識が必要です。
そもそも自分でインストールや設定をする必要があります。
操作の多くは「コマンド」と呼ばれる文法付きの英単語で行います。

パソコンに詳しくなってから、選択肢の1つに入れてみてください。

  • 世界基準でプログラミングを本格的にやりたい
  • サーバーを安く作りたい
  • 趣味でコンピューターの高機能っぷりを味わいたい

などに役立つでしょう。

ちなみにmacOSは、元からFreeBSDというLinux同等のOSが内部で動いています。
プログラマーにMac使いが多いのはそのためです。

そして最近ではWindows10も内部でLinuxを動かせるようになってきました。
まだ特殊な設定が必要ですが、その内に、だれでも使えるようになるでしょう。

パソコンだと思って買ったらパソコンじゃなかった!?

エクセルのマクロを家でやろうとしたら、できなかった!
プログラミングを家でやろうとしたら、できなかった!

こんなトラブルがたまに起こります。

タブレットはパソコンではない!?

最近はタブレットにキーボードをつけたタイプのものが販売されています。
外見はノートパソコンそっくりです。

また学校によってはパソコンではなくタブレットを生徒に使わせています。
そのためタブレットをパソコンだと勘違いしている生徒も出て来ました。

もちろんタブレットなのでパソコンではありません。
スマートフォンとほとんど同じです。
タブレットとスマートフォンの違いは、電話回線に繋がっているか否か、だけです。

タブレットはパソコンと違って、基本的にファイルの操作ができません。
専用のストアからダウンロードしたアプリを使うだけの端末です。
「作る」のではなく「使う」に特化した端末といえます。

よって、外で買ってきたワードやエクセルのインストールができません。
プログラミングもできません。
環境をカスタマイズしたり特定の処理を自動化するような使い方ができません。

安いこともあって、ついついよく見ずに買ってしまう人がいるので注意しましょう。

OSで見分ける!

必ずOSをチェックしましょう。
そうすればパソコンとタブレットの見分けがつきます。

パソコンを買うのであれば

Windows10またはmacOS

を選びましょう。

予算があるならディスプレイの解像度をチェック!

最後に見落としがちなのが、ディスプレイの解像度です。

インチ数とドット数

パソコンの広告では画面の大きさを「インチ」や「型」の数で表しています。
これは画面の大きさを、対角線の長さ(インチ数)で表しています。
ノートパソコンなら「12インチ」~「15インチ」が普通です。
「12型」や「15型」と書いても同じ意味です。

しかし、これよりも重要なのが「解像度」です。

これは画面の画素数(ドット数)を「縦の数×横の数」で表しています。
ノートパソコンなら「1600×900」~「3840×2160」があります。
単位は「ドット」や「ピクセル」で、どちらも同じ意味です。
デジカメの解像度「○○万画素」などと、ほとんど同じ意味です。

日本では解像度が表示されていない広告が多いです。
広告を鵜呑みにせず、少し調べて解像度もチェックした方が良いでしょう。

解像度は一度に表示できる情報量

解像度は、一度に表示できる情報量の多さを表しています。
数字が大きいほど、小さな字を精細にくっきりと表示させることができます。
数字が小さいと、小さな字がピンボケしてコントラストの低い画面になります。

画面の解像度の違いを比較した写真

上の写真は2種類の解像度を比較したものです。

左側が1600×900です。ブログのページの半分しか表示できていません。
右側が3840×2160です。ブログのページ全てを2列も表示できています。

画面の面積はそれほど変わりません。
ところが右側の方が4倍以上の情報量を表示できています。
新聞に例えれば、左が新聞の1面の半分で、右が見開きの2面分、といった感じです。

ただし、それだけ遠目に見ている感じになるため、文字の大きさが小さくなります。
小さい文字では読みにくいので、実際には文字を少し拡大して情報量を少し控えます。

それでも画質がケタ違いに良くなるため、写真や動画を表示させると気持ちがいいです。
特に画像処理や動画編集をしたい人には、解像度が低いのはありえません。

プログラミングをする人も、色々な画面をたくさん表示させて作業します。
レポートや論文を書くときも、原稿を書く画面の横に参考文献の画面も同時に表示できます。

画面に表示できる情報が増えれば、それだけ作業効率が上がります。

フルHDと4K

「フルHD」は「1920×1080」のことです。
「フルハイビジョン」と呼ばれます。
日本製のノートパソコンでは、2019年頃からようやく一般的になりつつあります。
必要十分ですが、アプリやゲームが高機能化する今では、少し物足りなくなりつつあります。

「4K」は「3840×2160」のことです。
ちょうど「フルHD」の2×2=4倍になります。
東京オリンピックを前に、大型テレビや高級カメラの宣伝で「4K」が強調されるようになりました。
ただし27インチ以上のディスプレイでないと、小さい文字が読めなくなります。
それより小さいディスプレイでは、文字の拡大設定が必要になります。

高級なノートパソコンやデスクトップパソコンでは昨年あたりから4Kが普及しつつあります。
13~14インチで4Kならば、ちょうどiPhonと同じくらい高精細な表示になります。
iPhoneのRetinaディスプレイが、そのまま広くなったようなディスプレイ、といえば分かりやすいでしょう。

文字の表示という意味では、ノートパソコンの小さいディスプレイに4Kはオーバースペックかもしれません。
しかし画像や動画をきれいに表示させたり、アプリの小さいアイコンをくっきり表示させるには、ノートパソコンでも4Kディスプレイは有効です。

ただし4Kはバッテリーの消費が多いのが難点です。
外で作業することが多い人は、フルHDの方が良いでしょう。

オリンピックがあると解像度が上がる?

オリンピックはカメラやテレビが進化する1つのきっかけです。

次の東京オリンピックは、報道カメラが4Kにアップグレードされます。
その美しい映像を十分に楽しむためには、テレビやディスプレイも4Kにする必要があるというワケです。
ちなみに、4Kの動画データは膨大になるため、それを送受信する無線通信の5Gも一緒に整備されます。

これまでノートパソコンで4Kディスプレイと言えば、MacBook Pro や iMac の独壇場でした。
動画編集をするYouTuberやクリエイター、プログラマーなどからは、以前から人気です。

2020年に入ってからWindows10のノートパソコンでも4Kディスプレイを搭載したものが増えてきました。
値段も全体的に15万円くらいまで下がってきました。
しばらく前までは、このクラスのパソコンは30万円コースでしたから、だいぶ安くなってきました。

4Kディスプレイの生産体制が整ってきたのでしょう。
さらに Windows10パソコンでも4Kディスプレイが増えてきたため、Macとの価格競争が起こったのでしょう。

予算を奮発できて、パソコンで作業している時間が長い人は、できるだけ高解像度なディスプレイを選んだ方が快適でしょう。

良いものを安く買うなら海外製

付録で、パソコンの目利きが慣れている人におすすめな買い方を紹介します。

日本国内で販売されているパソコンは値段が少し高めです。
そこで、通信販売なら海外で組み立てられたものを船便で送る格安のモデルがあります。

  • DELL(デル、アメリカ)
  • HP(ヒューレット・パッカード、アメリカ)
  • lenovo(レノボ、中国 / 旧アメリカのIBM)
  • ASUS(エイスース、台湾)

といった海外メーカーのパソコンです。
世界中に組み立て工場を持ち、人件費の安い地域で組み立てて、船便で安く輸送するので、価格が安いのです。

日本の代理店が用意した、日本語のホームページから注文して購入するのが普通です。
ちゃんと日本語のキーボードを搭載し、日本語に設定されたパソコンを買うことができます。

電気屋さんの店頭や国内メーカーの通販で買うよりも、かなり安く購入できます。
その代わり、

  • 到着に2週間~1か月かかる(船便)
  • 発注したら返品できない(オーダーメイド扱い)
  • サポートで日本語での対応が不十分

という課題があります。
パソコン初心者や早く手に入れたい方にはお勧めしません。

  • パソコンの性能について目利きする自信がある
  • 到着まで気長に待てる

こういう人には、海外メーカーのパソコンを通販で購入するのがおすすめです。

まとめ

これから学校でも家でもパソコンを使うのが当たり前になります。
せっかくお子様に買ってあげるなら、長く使えるものを選びましょう。

必ずしも新品が良いとは限りません。
中古でも良いパソコンが多く販売されています。

またパソコンでないものを間違って購入しないよう、必ずOSをチェックしましょう。

パソコンの性能の見方をちゃんと理解すれば、賢い買い物ができます。

ぜひ、予算内で十分な性能のパソコンをゲットしてください。

 


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定期テスト対策で時事問題の富岳からのプログラミング教室

マイクラミング プロコース 事例

塾長です。

今回の定期テストでは、さすがに出ないだろうと思っていました。

この大変な時期にも時事問題!?

しかし出るみたいです、時事問題。
一部の学校、一部の学年です。

子供の環境格差を反映してしまうテスト範囲の1つが時事問題です。
貧困家庭、保護者が政治や経済に無関心、保護者がニュースを見ない・・・こうしたご家庭の子供たちには解けない問題です。

それを是正するなら、授業中にニュース解説をしたり、授業中にニュースを調べさせる主体的な取り組みを実践するしかありません。
要は公教育かつ義務教育の機関である学校で、いかにして社会格差を吸収できるか。
しかし、授業時間が切迫している今の状況では、それができないから困っているはず。

さすがに今年度は出さないだろうと思っていました。

それなのに、また無茶をしますね。
何かの間違いでしょう。上司がチェックし忘れたとか。

子供たちがかわいそう・・・。

学校の先生には99%感謝と尊敬をしておりますけれども、
「ちゃんと組織として動いて欲しい」
という改善はお願いしたいです。

ということで、夜なべして時事問題対策の用語解説集をつくりました。

ふー。目が痛い。腰も痛い・・・

昨日から今日にかけて、必要な生徒たち全員に配り終えました。

富岳と不老

その用語解説集。
もちろん理化学研究所のスーパーコンピューター「富岳」も載せました。
8年ぶりの世界ランク1位ですからね。
名前の由来は「富士山」。

そして名古屋大学の「不老」も忘れてはいけません。
富岳と同じCPUのコンピューターで世界ランク36位
名前の由来は、大学のある「不老町」。
コンピューター処理の流れを表す「フロー」が読み方です。

計算スピードは富岳の方が60倍ほど高速ですが、人工知能や大規模記憶などが強化されています。
富岳の弟みたいなものですね。
ただ、不老は富岳より一足早く7月1日から運用を開始しています。

もちろん、不老も用語解説に載せました。

スーパーコンピューターでも使えるパイソン

その富岳や不老で、最もお手軽にプログラミングできるのがパイソン(Python)です。

  • シミュレーション
  • 人工知能
  • データサイエンス

などの研究をするのにパイソンがとっても便利なんです。
数学や物理を扱う機能がそろっているからです。
しかも無料で。

パイソンは科学技術に強い!

というワケです。

パイソンは8月開校の「プロコース」で

塾長のプログラミング教室で、この8月からプロコースを開講します。
実は、そこで使うのがパイソンです。

ハイコースを卒業する生徒がそろそろ出てくるからです。
彼らが言うのです。

もっと高度なことをやりたい!

と。

そのような生徒を対象に8月から限定的にサービスを開始します。

パイソンを選んだ理由は3つあります。

  1. 研究と就職の両面で将来まで役に立ちそうだから
  2. ジュニア、ミドル、ハイの環境に最初からインストールされているから
  3. 文法がシンプルでモダンだから

もちろん塾長が楽しんで使っているから(4つめ?)というのもあります。
教える本人が楽しいと思わなければ、教材を開発するまでに至りませんからね。

プロコースの方針として考えていること

一言でカッコつけて言いますと、

「次の世代に求められるコンピューターの使い方を教える。」

ということを常に考えています。

パイソンが人気とは言え、プログラミング言語には流行り廃りがあります。
ですから流行に左右されない芯の部分が生徒たちの中に残るように教えたいです。

何と言いましょうか、

プログラミングのエッセンス?
プログラミングのエキス?
プログラミング汁?

みたいな、10年や20年では変わらないプログラミングのセンスや勘所のようなものを教えていく方針です。
つまり生徒たちを、

「細かいことは自分で調べながらプログラミングできる」

という状態にしてあげたいと思っています。

そのために、例えば、あえて部分的にHTMLやJavaScriptを登場させたりします。
あるいは古い開発手法と新しい開発手法の両方を試してもらったりもします。

もちろんジュニア、ミドル、ハイの方針と変わらない部分もあります。

学校で習ってきた数学や理科、美術や技術などの知識もどんどん活用する!

この方針は変わりません。
塾ですから普遍的な教養とは何かを考えたいです。

プロコースでやること

スクラッチに比べると、パイソンはかなり高度なことができます。
しかもスクラッチに比べると超高速に処理ができます。

章の名前や構成は後で考えますが、ざっとこんな感じです。

  1. 導入
    ・スクラッチとパイソンを比較しながらプログラミングのスタイルを学びます。
    ・また概念の拡張として、整数、小数、文字列、配列や辞書、集合なども学びます。
  2. 計算力を体感する
    ・マインクラフトで学んできた3次元のベクトル空間を抽象化します
    マインクラフトは座標を(x,y,z)≡(横、高さ、縦)に対応させた空間です。
    これを(R,G,B)という色の空間に置き換えてお絵描きソフトを作ります。
    ・このように空間という概念を抽象化し、ハードウェアとソフトウェアの違いを体験します。
  3. 自動化を体感する
    ・ウェブスクレイピングを体験します。
    マインクラフトのプログラミングでは、よくブロックIDをインターネットで調べました。
    これを自動化します。
    ・調べた情報をCSVファイルという汎用的な形式で保存します。
    ・またパイソンで読み込める形式でファイルに保存して再利用性を考えます。
  4. データーベース
    ・スクレイピングしたデータをデーターベースにして管理します(RDBモデル)。
    ・SQLを簡単に紹介し、目的に応じてプログラミング言語が変わることを体験します。
  5. Webサーバーおよびアプリの開発
    ・データーベースを検索するアプリを3種類ほど作ります。
    ・コマンドラインのアプリ
    ・ブラウザで調べるアプリ(クライアント-サーバーモデル)
    ・Web-APIを使って調べるアプリ(REST-APIモデル)
  6. 人工知能
    ・詳細は企画中です。ここまで来るのに1年以上かかるでしょうから、ゆっくり準備します。
    人工知能の紹介程度になりますが2種類ほどやろうと思います。
    ・皮肉にも高校の教科書から削除された行列が人工知能では必須です。
    数学の基礎からどうやって教え直すのかが最大の課題でしょう。

ちょうどブログのサムネイルにある写真が、お絵かきソフトの完成図です。

マイクラミング プロコース 事例

画面上で絵を描くと、マインクラフトの世界でそれが実現されます。
背景を白紙にすればホワイトボードにもなります。

ところで、夏休みの宿題で「写し絵」(フロッタージュ)に取り組んだ人もいるでしょう。
10円玉に紙をかぶせて、鉛筆でこすると10円玉の模様を写し取れるという、あれです。

それと同じようなこともできます。
背景の画像をマウスでこすっていくと、マインクラフトの世界に、背景の絵が写し出されていきます。

そんなお絵かきソフトです。

学校で習った数学や美術(図画工作)のアイデアを使っています。

楽しそうでしょ!
そして頭が良くなりそうでしょ!!

こういうプログラミング教室って、他にはないと思います。
学校の学習指導要領に全て目を通してから作りました。

ソフトウェアの価値を理解できるという教養

空間座標の縦、横、高さを数字にすれば、どんな場所でも表せます。
色の三原色の赤、緑、青を使えば、どんな色でも表せます。

これをベクトルの(x,y,z)に当てはめて使うと、どちらも同じ数学の式になります。
例えば、場所の近さも色の近さも「距離」ととらえれば、どちらも三平方の定理で計算できます。

このように、ソフトウェアというのは、数学のような抽象化された概念を色々なものに当てはめて、新しい道具にしたものです。
学校で習う勉強は、とても抽象度が高いので、一見すると、何の役にも立たないことのように思えます。

しかしソフトウェアの世界では、その抽象度の高さが逆に大きな利用価値を生んでいます。

その価値を理解している投資家や政治家が多い国が、いち早く発展しているというワケです。
それは Google、Apple、Amazon、Facebook、Microsoft、Adbe、ZOOM などの歴史を見れば明らかですね。

残念ながら今までの日本には、抽象的な学問の価値やソフトウェアの価値を理解している人間が、ほとんどいなかったです。
いたとしても、そのような人材は、みな日本を出て海外に行ってしまいます。

スーパーコンピューターで世界一をとれるのは、ハードウェアだからです。
ソフトウェアについては、今後の日本の変化に期待したいですね。

ですから若い人にも大きな期待がかかっています。

高度の意味を取り違えたくない

逆に、機械の仕組みやコンピューターの仕組みなどは省略します。
プロコースではマイコンボード、LEDやモーターの基盤、ロボットなどは一切使いません。
ゲーム制作もしないです。

ロボットやゲームを作れば、いかにもプログラミング教室っぽいですかね?

塾長は、そのようなことを子供たちにやらせるのは反対です。
「職業に近い」という意味で「高度」なことを、いきなり子供たちにやらせるのは間違いだと思います。

子供たちが大きくなる頃には、今の職業の過半数は無くなっています。

ですから私の教室では、特定のマイコンや特定の機械を詳細に説明することはないです。
子供たちが大きくなる頃に廃れてしまうような流行りの技術は、教えても仕方がありません。

つまり、ただ単に大人向けの技術研修を簡単にしただけ、みたいな教育は、子供の将来には何の役にも立たないということです。

ロボット教室、ゲームプログラミング・・・

これらは教育というよりは「趣味」と割り切って楽しむ方が幸せでしょう。
学校や学習塾としてやるなら、イベントに使うくらいですかね。

客寄せパンダとしては良いかもしれません。
自分の子供に習わせたいかと言われたら、やらせたくはないです。

趣味としてやりたいと言われたら、それはそれで良いですよ。
おもちゃを買い与えるのと同じ意味で。

中学生や普通科の高校生に教えるべきことは、職業訓練ではありません。

学校で学んでいることを開発や発明につなげる発想方法だと思います。
学校で学んできた抽象的な概念を、身の回りの色々なことに当てはめてみる、モノや機械を抽象化して考える、というソフトウェア的な発想だと思います。

今時のプログラミングでよく登場するデータの構造や情報の扱い方でもよいでしょう。
モダンなプログラミング言語で扱われるデータ構造もまた、ものごとを抽象的にとらえるための器です。

それが分野を問わずコンピューターの持つパワーを使いこなすことに直結します。

ソフトウェア的な発想は、今の日本人の多くが苦手です。
今の日本人は、誰にでもハッキリ見えるものや流行のもの、保証されたものばかりに目が行きます。

しかし何かを創造していくには、それとは逆の視点や発想が必要です。
0から1を作り出す創造性をこれから強化しなければいけないと思います。
だから重視して教えようと思います。

ついついコンピューターというと、

「どんな技術を身に着ければよいか」

という話になりがちです。
就職活動中の人がそうなるのは正しいと思いますが、子供たちにとっては違うと思います。
目の前にいる大人たちが

「Javaを覚えた方が良いよ。」
「ロボットを作れた方が良いよ。」

などとアドバイスしたとしても、子供たちの未来では全く違う話になっているでしょう。

「何の役に立つのか」

という問いかけは、子供たちにとっては役に立たないのです。

僕らの先輩の世代は、相対性理論や量子力学、整数論などを全く役に立たない学問だと信じていました。
しかしカーナビや量子コンピューター、暗号によるセキュリティーなどは、これらが活用されまくっています。

先の教科書改訂で削除されてしまった高校数学の「行列」も、人工知能をプログラミングするのに必須の数学でした。

大人が言う「○○が将来の役に立つ」などというアドバイスなんて、所詮はそんなものです。
だれも未来について分かりません。

ですから今の流行に右往左往するよりも、

コンピューターで世の中をどう良くしていくか。
どんなものを作れば多くの人から喜ばれるのか。

という社会との関わりや希望について考えさせて、
それを実現させていく道具立てとしてプログラミングがある、

という順番で話をした方が、結局は近道になると思います。

そしてもちろん、職人が良い道具を切れる技で使いこなすように、プログラミングにも良い道具と技があります。
テスト対策や受験対策で暗記していた公式が、実はそうした良い道具なのです。

これから日本が豊かになるのか否かは、それが分かる人をどれだけ増やせるかにかかっています。

そのような話をした方が子供たちの将来のためになるでしょう。

 


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