みどりえん学園の授業とFizzBuzz
こんにちは。今回の解説では、昔懐かしいあの数遊びが、どうやってコンピューターの論理をバグらせてしまうのか、というちょっと面白い、でもすごく重要なテーマを深掘りしていきます。
単なるプログラミングの話じゃなくて、実はこれ、今の家庭での学習環境っていう大きな課題に直結してるんですよね。
早速いってみましょう。大まかな流れとしてはこんな感じです。
まずは、ある学校のプログラミング授業の様子からスタートして、FizzBuzzのルール、そしてプログラミングの基本要素をおさらいします。
そこから、初心者が絶対ハマる罠とその回避策を見ていき、最後に、なぜ自宅での学習環境がそれほど重要なのか、という本質的な問題に迫っていきますね。
ではまず、実際のプログラミング授業の始まり、みどりえん学園でのケースを見ていきましょう。
これ、5日間連続の講座なんですが、面白いのが、中学1年生から3年生までの合同クラスなんですよ。
学年も違うし、初対面の子もいるから、最初はやっぱり、プログラミングって難しいそう、みたいな、ちょっとした緊張感があるわけです。
そこで登場するのが、ブロックをつなげるように視覚的に操作できるScratch、さらに今年からは、あのチャットGPTを使ってScratchのプログラム例を作らせるっていう最先端なアプローチも取り入れていて、基礎の基礎をすごく学びやすい環境を作っているんですよね。
そして、彼らが1日目にぶつかるメインの課題が、このFizzBuzzゲームなんです。
ルール自体はすっごくシンプルで、コンピューターの情報の処理の仕方を完璧に表してるんです。
1から順番に数字を言っていくんですけど、3の倍数ならFizz、5の倍数ならBuzzって言います。
で、15の倍数、つまり3と5両方の倍数の時はFizzBuzzっていうアレです。
人間がやってもたまに間違えちゃいますけど、これコンピューターにとってはもっとシビアなテストになるんですよ。
FizzBuzzに学ぶ条件順序と配列
じゃあなんでこれがそんなに良いテストになるのか、それはプログラミングの3大要素が全部詰まっているからなんです。
その3つの柱っていうのがこれです。
まずは、上から下へ順番に処理する順次。
次に、3の倍数かどうかで動きを変える判断。
そして、数字をどんどんカウントアップしていく繰り返し。
皆さんが毎日当たり前のように使っているスマホのアプリなんかも、実はこの順次・判断・繰り返しの完璧な組み合わせで動いているんですよね。
でもここで初心者のロジックが崩壊する瞬間がやってきます。
ズバリ、FizzBuzzに潜む罠です。
ちょっと想像してみてほしいんですけど、コンピューターって良くも悪くも言われた通りにしか動かないじゃないですか。
もし私たちがルールをそのまま、上から順番にチェックするようにプログラムを書いたとしたら、数字が15になった瞬間、一体どうなっちゃうと思いますか?
これがまさに罠の正体なんです。
上から順番に情景をチェックしていくと、15が来た時、コンピューターはまず、「あ、これ3の倍数かな?」って確認しますよね。
15は3の倍数だから、コンピューターは元気よく、「Fizz!」って出力して、そこで満足して処理を止めちゃうんです。
つまり、一番大事な15の倍数の時はFizzBuzzっていう条件に一生たどり着けないんですよ。
これをちゃんと動かすには、まずは15の倍数かどうかを真っ先にチェックするように、意図的に順番を入れ替えないといけないんです。
この順序の罠を理解すると、今度は同じ問題に対して全く別のアプローチが見えてきます。
ここでの大きな気づきは、プログラマーって状況に合わせてやり方を変える引き出しを持っておくべきだっていうことなんです。
条件を正しい順番でチェックしていくのも正解なんですが、もう一つの方法として配列を使う手もあります。
要はあらかじめ15個の答えのパターンをリスト化して用意しておいて、それをただひたすらぐるぐる回して読み込ませるんです。
毎回毎回これは3の倍数かって計算させるより、あらかじめ用意したリストを読むだけの方が処理が圧倒的に早い場合があるんですよね。
自宅で続けるプログラミング教育
さて、ここまでソフトウェアのロジックについて話してきましたが、実はここから現在のテクノロジー教育全体に関わるもっと大きな課題が見えてくるんです。
今の学校でのプログラミング教育って、ロBOTを動かしたり、赤外線のセンサーを使ったMESHっていうデバイスを使ったり、いわゆるハードウェアの操作が目立ちますよね。
確かにこれ触っていてすごく楽しいんです。
でも、学校の授業時間って本当に限られていて、実際にプログラミングのロジックをしっかり身につけて、自分で自由にコードが書けるレベルになるには、数百時間単位の継続した練習が必要だと言われているんです。
そこでこの言葉がすごく腑に落ちるんですが、ハードウェアは素晴らしい体験だけど、家で簡単に再現することはできない。
でも、生徒たちには自家スクール構想で配られたパソコンがあるんだから、家で実践できるソフトウェア環境こそが不可欠だと。
本当にその通りで、学校のロBOTに感動しても、その何万円もする機材を個人で買って家で練習するなんて普通は無理じゃないですか。
でも、手元には学校のパソコンがあるんですよね。
だったら近所のプログラミング教室に行けばいいと思うかもしれませんが、現実はそう甘くありません。
地域による格差がすごく大きくて、例えばCoderDojoのような子ども向けのプログラミングクラブでさえ、横浜市のような大都市でも18区のうちたった2区にしかないんです。
秋田や福島など地域によっては全くないところもあります。
つまり外部の施設に頼ることは根本的な解決にはならなくて、事実上自宅での学習環境こそが継続して学ぶための唯一の生命線になってくるんです。
家庭のソフトウェア環境への問題提起
だからこそ最後に皆さんと一緒に考えたいんです。
あのFizzBuzzのロジックを腹の底から理解し、本当に役立つスキルにするために何百時間も必要だとしたら、私たちはどうやって子どもたちが毎日持ち帰っているそのパソコンを自宅での継続的な学びにつなげていけるでしょうか。
未来のパズルを解くためのパソコンという道具だけをポンと渡して、肝心のソフトウェアを動かす環境を与えていないとしたら、
それって次世代の可能性を最初から積んでしまっていることになりませんか。
これからの教育についてぜひ皆さんも一度考えておいてください。
