改訂版プログラミングで科学を学ぼう！ Vol. 8 人工生命・チャットボット・人工知能（シンプルパーセプトロン）

学習指導案

■単元名
上級Bコース Unit1-5 人工生命の初歩

■単元の学習目標
ベクトルの概念を学ぶ。
分離、整列、結合という3つの単純なルールに従う魚をオブジェクト指向プログラミングで作成する。

■テーマ選定の理由
ベクトルは計算処理を簡単にすることができるツールであり、これを学んでおくことは様々なシミュレーションの場面で役に立つ。
単純なルールに従って自律して動く魚たちが自然に群れを形成する事例を通じて「単純な法則が複雑な世界を創る」ことを体験することができる。

■単元の学習計画
カリキュラム
フロッキング ベクトル Unit1 60分
フロッキング 捜索 Unit2 60分
フロッキング 分離 Unit3 60分
フロッキング 整列 Unit4 60分
フロッキング 結合 Unit5 60分

■育成したい思考力
キープイットシンプル。単純な法則が複雑な世界を創る。

■評価計画
ベクトルの概念を理解している。
フロッキングのプログラムの概要を理解している。

■応用・発展
条件を変えて群れの様子を見てみる。
2種類の群れを作成する。

学習指導案

■単元名
上級Bコース Unit6-8 人工無能

■単元の学習目標
データベースの基礎を学ぶ。
会話ボットとはどのようなものかを学ぶ。
会話ボットのプログラムを作成し、人間らしさについて考察する。

■テーマ選定の理由
データベースはネットショッピングをはじめとして、ほとんどのWebサイトで使われているが、どのようなものかは知らないことが多い。このデータベースの基本的な扱い方を学んでおくことは価値がある。
会話ボットのアプリが世の中に出回るようになってきた。しかしながら、その原理については考えたことがない生徒がほとんどである。最も単純な人工無能をプログラミングして試してみることにより、コンピューターとの会話がある程度成り立つことを体験する。この体験を通じて人間らしさとはいったい何なのかを考えてみることは貴重な経験となる。

■単元の学習計画
カリキュラム
データベースの基礎1 Unit6 60分
データベースの基礎2 Unit7 60分
会話ボット1
会話ボット2 Unit8 60分

■育成したい思考力
ロジカルシンキング

■評価計画
データベースの基礎を理解している。
会話ボットの原理を理解している。
人間らしさの判定方法についての歴史的な議論を知っている。

■応用・発展
より人間らしく応答するように工夫する。例えば、時間に応じて応答する挨拶を変えるなど。

学習指導案

■単元名
上級Bコース Unit9-12 人工知能の初歩

■単元の学習目標
人工知能とは何であり、その歴史はどのようなものであるかを学ぶ。
単一ニューロンをモデル化したシンプルパーセプトロンを学ぶ。
シンプルパーセプトロンに教師有り学習をさせてパターンを認識させる。
人工知能に対して今後どのように向き合っていくべきかを考察する。

■テーマ選定の理由
毎日のようにAIに関連するニュースを耳にする時代となってきた。AIがどのような歴史を経てきたか、また、どのような仕組みなのかを知ることは今後の生き方にも大きく影響する。実際に簡単な人工知能をプログラミングしてみることで、人工知能に対して今後どのように向き合っていくべきかを考察する良い機会となる。

■単元の学習計画
カリキュラム
人工知能とは Unit9 60分
シンプルパーセプトロン
シンプルパーセプトロン Unit10 60分
教師有り学習によるパターン認識 Unit11 60分
哲学的なお話 Unit12 60分

■育成したい思考力
ラテラルシンキング

■評価計画
人工知能の歴史を理解している。
シンプルパーセプトロンの原理を理解している。
人工知能にどのように向き合っていくか、あるいは、どのように活用していくか、自らの考えを持っている。

■応用・発展
より進んだ人工知能の技術について調べてみる。