表示言語を切り替え可能なプログラミング学習支援アプリケーションの開発

プログラムの学習には、タイピングをせずに、マウス操作でプログラムを作成できるScratchなどのビジュアルプログラミング環境が活用されることも増えています。Scratchはプログラミング的思考の育成には有用なアプリケーションですが、実際にアプリケーション開発で使われるような、例えばC言語やJavaといったテキストベース言語の知識を身につけるのは難しいという問題もあります。
そこで本研究では、プログラミング的思考の育成と、テキストベース言語の学習を目的として、表示言語を切り替える機能をもつビジュアルプログラミング環境を開発しました。
利用者は、ビジュアルプログラミング機能でプログラミング的思考を育成しつつ、言語の切り替え機能で、例えば、すでに知っている「日本語」とこれから学ぶ「C言語」などの言語を切り替えながらテキストベース言語の学習を行えます。

ビジュアルプログラミング環境で、テキストベース言語の知識を身につけることが難しいという問題を、ブロックの表示言語切り替え機能により解決する(図1)。

実行過程が分かりづらいという問題は、実行ブロックの強調表示機能、変数の値変更通知機能により解決する。
また、ビジュアルプログラミングで用いる言語や命令ブロックのデータを、利用者が登録できるようにすることで、様々なプログラミング言語や、アルゴリズムの学習に対応する。

本アプリケーションは、ビジュアルプログラミング機能、ブロックの表示切り替え機能、実行中のブロック・変数の強調表示機能、プログラム言語ブロックの登録機能を有する。
アプリケーション全体の画面を図2に示す。
画面上部の言語切り替えボタンで、作成したプログラムの構造を維持したまま、表示を他の言語に切り替えることができる。
実行ボタンをクリックすると、実行中のブロックがオレンジ色に変化し視覚的に確認できる。また、変数の値が変化すると、変数一覧に変化した値がアニメーションで表示される。

学部生6名に本アプリケーションを使用してもらい、本アプリケーションを用いる学習の有効性と操作性をアンケートにより評価した。
言語の切り替え機能、実行速度の変更機能、変数の表示機能が学習に役立ったかをそれぞれ5段階で評価した結果、6名全員が4以上を選択し、学習に対して有効であることを確認した。操作性についてのアンケートでは、完全に想定通りの動作をしたと回答した人が0人であったことから操作性には課題があることを確認した。

本研究では，プログラムのコードや動作の視覚的な理解を補助することを目的として、表示言語を切り替え可能なプログラミング学習支援アプリケーションを開発した。
実験の結果、本ツールはプログラミング言語を新たに学習する際に、コードや動作のイメージを掴むことを補助できることを確認した。