micro:bitによるアミューズメントゲーム制作

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アミューズメントゲームとは，ストラックアウトや輪投げ，モグラ叩きなど，体験を含む大型ゲームのことです。
ボールが当たったり，叩いたりすることをセンサで読み取り，LEDやブザーで光や音を演出し，幼児を楽しませることを目的としました。
構造体の強度やセンサー部の仕組み，処理のプログラミングなど，これまでに学んだことをいかした統合的な学習活動です。特に，課題を見つけて改善する力を育てることをねらいとしました。
アミューズメントゲームには，模範モデルなどはありません。ゲームの内容や遊ばせ方を決めるのは，班ごとの話し合いです。
そのため，近隣の幼稚園に協力してもらい，事前に中学生と触れ合う時間を設け，幼児の特性や身体能力などを調査して，ゲームの開発を進めます。

micro:bitによるアミューズメントゲームの制御プログラムのしくみ
本実践では，ストラックアウトや輪投げ，モグラ叩きなどに代表されるアミューズメントゲームを題材に，計測・制御のしくみを学習します。
これらのゲームでは，ボールが当たる，叩くといった「人の動き」をセンサで検出し，その結果に応じて**光（LED）や音（ブザー）**を用いた演出を行います。幼児が楽しめる体験型の装置をつくることが目的です。

計測・制御の全体像
ゲームの心臓部となるのが，教育用マイコンボード BBC micro:bit です。
micro:bitは，センサからの入力を読み取り，その結果に応じて装置を制御する役割を担います。今回のシステムは，大きく次の流れで動作します。
1. センサ（マイクロスイッチなど）が反応する
2. micro:bitがセンサの状態を読み取る
3. 条件に応じてリレーモジュールをON／OFFする
4. リレーを通じてLEDやブザー，モータが動作する
このように，「入力 → 処理 → 出力」という計測・制御の基本構造を，実際の装置として体験的に学ぶことができます。

使用している部品と役割
本実践では，市販されているモジュール部品を活用しています。これにより，複雑な配線やはんだ付けを最小限に抑え，安全かつ確実に装置を組み立てることができます。
• micro:bit：センサの値を読み取り，制御を行う
• マイクロスイッチ：ボールが当たる，叩くなどの動作を検出するセンサ
• リレーモジュール：micro:bitの信号で電源のON／OFFを切り替えるスイッチ
• 12Vモバイルバッテリー：LEDやモータなどの電源
• LEDテープ・ブザー・DCモータ：光や音，動きによる演出
•その他，プラスチックダンボールやフェルト生地などゲーム部に必要なもの

micro:bitは小さな電流しか扱えないため，直接LEDテープやモータを動かすことはできません。そこで，リレーモジュールを介して電源の流れを制御しています。
制御ボード部品一覧

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プログラムのアルゴリズム
プログラムは一見すると複雑に見えますが，基本的な考え方は非常に単純です。
「センサが反応したら，スイッチを入れる」
「センサが反応していなければ，スイッチを切る」
という処理を，繰り返し行っているだけです。

※ プルアップ設定しているので、通常のセンサーの値は”１”となり、ボールなどが当たった時に“0”となります。

起動時の処理
まず，プログラムが始まると，micro:bitはセンサが接続されている端子（P12，P13）をプルアップ設定します。

繰り返し処理
次に，micro:bitはずっと次の処理を繰り返します。
• P12の状態を読み取る
o もし「0」なら，P0をONにする（リレー動作）
o そうでなければ，P0をOFFにする
• P13の状態を読み取る
o もし「0」なら，P1をONにする
o そうでなければ，P1をOFFにする

つまり，センサが押された（反応した）瞬間に，対応するリレーが動作するというしくみです。例えば，ストラックアウトを想定すると次のようになります。
• ボールが的に当たる
• マイクロスイッチが押され，センサ入力が「0」になる
• micro:bitがそれを検出する
• リレーがONになり，LEDが光る，ブザーが鳴る
この一連の動作によって，幼児は「当たった！」「成功した！」という達成感を得ることができます。

micro:bit周辺部品の組み立て

LEDを光らせるぞ

プログラムで動かそう

学習活動としての価値
このアミューズメントゲームの製作には，これまでに学習してきた
• 構造体の強度や材料の工夫
• センサの仕組み
• マイコンによる制御
• プログラミングによる条件判断
といった内容が，すべて統合されています。
また，アミューズメントゲームには決まった模範解答がありません。
幼児の特性や身体能力を調査し，「どうすればもっと楽しめるか」「安全に遊べるか」を班ごとに話し合い，改善を重ねていくことが求められます。このような活動を通して，生徒は単に装置を動かすだけでなく，
• 課題を見つける力
• 試行錯誤しながら改善する力
• 他者の立場に立って考える力
を身に付けていきます。

投稿者：猪狩克也（広島県）