ホチキス先生の「プログラマーと呼ばれたい」

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プログラミング教育の体系化(1) – 「小学校段階におけるプログラミング教育の在り方について(議論の取りまとめ)」を読み解く – プログラミング教育に対する誤解を払拭するために

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平成28年4月19日、文部科学省の初等中等教育局教育課程課教育課程企画室は、「小学校段階における論理的思考力や創造性、問題解決能力等の育成とプログラミング教育に関する有識者会議」を開催することとした。その趣旨は「世界に誇る日本の小学校教育の強みを生かしつつ、次世代に必要な資質・能力を、学校と地域・社会の連携・協働の中で育むことができるよう、小学校段階で育成すべき資質・能力と効果的なプログラミング教育の在り方や、効果的なプログラミング教育を実現するために必要な条件整備等について検討を行うため」としている。

小学校段階における論理的思考力や創造性、問題解決能力等の育成とプログラミング教育に関する有識者会議について(文部科学省)>
http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/chousa/shotou/122/houkoku/1370400.htm

この有識者会議は平成28年6月16日に「小学校段階におけるプログラミング教育の在り方について(議論の取りまとめ)」を発表した。これを受ける形で、文部科学省は平成29年3月に新しい小学校学習指導要領(平成29年告示)を発表した。この学習指導要領では新しくプログラミング教育が位置づけられることなり、平成30年度と31年度は移行期間であり、平成32年度すなわち令和2年度、2020年度から完全実施となる。

小学校段階におけるプログラミング教育の在り方について(議論の取りまとめ)(文部科学省)>
http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/chousa/shotou/122/attach/1372525.htm

小学校学習指導要領(平成29年告示)(文部科学省)>
http://www.mext.go.jp/component/a_menu/education/micro_detail/__icsFiles/afieldfile/2019/03/18/1413522_001.pdf

1.誤解をまねく表現

この「議論の取りまとめ」の冒頭には「有識者会議における議論の視野」と書かれた部分があり、どのような考え方で議論がすすめられ結論を出したかが簡潔にまとめられている。しかしここに誤解をまねく表現がある。それは2段目の文で、正確を期すために引用すると次のように書かれている。

「小学校段階におけるプログラミング教育については、学校と民間が連携した意欲的な取組が広がりつつある一方で、コーディング(プログラミング言語を用いた記述方法)を覚えることがプログラミング教育の目的であるとの誤解が広がりつつあるのではないかとの指摘もある。“小さいうちにコーディングを覚えさせないと子供が将来苦労するのではないか”といった保護者の心理からの過熱ぶりや、反対に“コーディングは時代によって変わるから、プログラミング教育に時間をかけることは全くの無駄ではないか”といった反応も、こうした誤解に基づくものではないかと考えられる。」(小学校段階におけるプログラミング教育の在り方について(議論の取りまとめ) – 有識者会議における議論の視野)より

ここでは「コーディングを覚えることがプログラミング教育の目的ではない」のであり、保護者は子どもにコーディングを教えなければならないと心配する必要はないし、コーディングが時代によって変わっても今やろうとしているプログラミング教育は役に立つものである、と言っている。しかしコーディングを覚えなくもいい、と言っているのではなく、そもそもコーディングをしなくていいとも言っていない。コーディングは小学校でもしなければならないし教えなければならないはずだ。なぜならプログラミングをしなければ「プログラミング的思考」など身につくはずがないのだから。

しかしインターネットで「プログラミング教育」というキーワードで検索すると、いわゆる識者の意見として「プログラミング言語やコーディングを学ぶわけではない」といった誤解をしているものがみられる。プログラミング言語やコーディングそのものを否定的にとらえる考え方になってしまっているのだ。これは間違いである。

この原因の一端は、誤解をまねく上記の文にある。上記の文は、「コーディング」について「覚えること」がプログラミング教育の「目的ではない」と言っている。だから小学生にコーディングを覚えさせてテストで文法的に正しいコードが答えられることを求めることは間違いだし、コードを書けるようになることを目標にしてはいけない、と言っている。しかし授業ではコーディングを覚えさせなければならない。なぜならコーディングを覚えなければプログラムを書けないからだ。

2.授業ではコードを書かなければならない

前述の「有識者会議における議論の視野」には次の段にこう書いてある。「プログラミング教育とは、子供たちに、コンピュータに意図した処理を行うよう指示することができるということを体験させながら、将来どのような職業に就くとしても、時代を超えて普遍的に求められる力としての「プログラミング的思考」などを育むことであり、コーディングを覚えることが目的ではない。こうしたプログラミング教育についての考え方や、小学校段階における具体的な在り方等を、下記3.や4.において示している。」(小学校段階におけるプログラミング教育の在り方について(議論の取りまとめ) – 有識者会議における議論の視野)より

ここも婉曲でわかりにくい書き方がされているのだが、「子供たちに、コンピュータに意図した処理を行うよう指示することができるということを体験させながら」というところは、要するに「プログラミングをさせる」ということだ。「コンピュータに意図した処理を行うよう指示する」ことは現時点ではまさに「コーディング」のことであり「ができるということを体験」は実際にコードを書いてコンピュータで実行し動いたことを確かめることだ。つまり小学生にはコーディングをさせ、自分で考えたコードが正しく動くということを体験させなければならない。そのためにはコードの書き方がわからなければならないし、開発ツールの使い方を覚えなければならないし、作ったコードを動かす方法も知らなければならない。

もちろん特定のプログラミング言語の書法を暗記してすらすらコーディングできるようになる必要はないし、そもそもテキスト型のコーディングでなくブロック型のコーディングでもよいだろう。重要なことは、コンピュータにやらせたい処理を自分で考えてプログラミングをし、失敗体験もしながら正しく動くプログラムを作り上げる体験をさせることであり、それにはコーディングを覚えなければならないはずだ。

この「コンピュータに意図した処理を行うよう指示することができるということを体験」という文は随所にみられる。婉曲ではあるが、これは「プログラミングを体験させる」ということである。つまり、小学校の授業では子どもたちにコードを書かせなければならない。プログラミング体験をさせなければならない。

そもそも「プログラミング的思考」はコードを書かずに身につくはずがない。このことはプログラマーなら知っている。当たり前だ。

3.職業プログラマーの養成も期待されている

前述の「有識者会議における議論の視野」の「4.小学校教育におけるプログラミング教育の在り方 – (3)教育課程外や学校外の学習機会とのつながり」には次の記述がある。

「小学校におけるプログラミング教育で、プログラミングに触れたことをきっかけとして、個人的に更に深く学んでみたいと思ったり、プログラミングに携わる職業を目指して学びたいという夢を持ったりする子供たちが増えてくることも期待される。」「プログラミングに興味を抱いた子供が、多様な才能を伸ばしていくことができるよう、民間で実施されている多様なプログラミング教育の機会や、土曜学習等における学習機会を個別に活用できるよう、都市部だけではなく全国を視野に入れ、官民連携して体制を整えていくことが求められる。」(小学校段階におけるプログラミング教育の在り方について(議論の取りまとめ) – 有識者会議における議論の視野)より

これについてもインターネットの識者の意見として「プログラマーの養成を目指したものではない」といった極論がみられるが、「プログラミングに携わる職業」に就くにはプログラミングを知っておかなければならないし、職業プログラマーが育つことを期待しているのだ。これは国家的目標でもある。

他国のリーダーがこぞってプログラミング教育に言及するのも、プログラマーが育たないということは国家的な危機だからだ。これは大げさではない。近年の米中貿易摩擦も広範な通信技術に対する主導権争いである。日常生活において家電製品の多くはプログラムで制御されている。プログラムが必要ないのは単純な電熱器や扇風機のようなものくらいだろう。プログラマーがいなければ家電製品すら製造することが不可能になる。ましてや通信インフラを自国で開発、制御できないとなれば、もはや国家が破綻する。

もちろん直接的に職業プログラマーにならなくとも、およそ社会の各層での意思決定者たる人材はプログラミングのことを知っていなければならない。コンピュータやプログラミングを知らなければ意思決定を誤ることになるだろう。

令和2年、2020年の4月まであと9ヶ月であり、小学校の先生は教材研究などの取り組みをすすめていることだろう。各地でプログラミング研修会が開かれており筆者も呼ばれることがある。小学校では Scratch、Micro:bit、Minecraft などを使った実践が定着してきているが、今後は教材の作りこみに工夫が必要だろう。筆者の考えとしては、人感センサのような体感的なもの、サーボモーターなど動くものの制御を体験させることを推奨したい。そして今後は、小学校で基本的なプログラミング体験をした子どもたちが中学校や高等学校で発展的な学習をどうするのかが課題となるだろう。それは、もう、目の前にやってきている。

<次の記事>
プログラミング教育の体系化(2) – 「小学校段階におけるプログラミング教育の在り方について(議論の取りまとめ)」には中学校や高等学校でのプログラミング教育についても言及されている – 目標は「全ての高校生がプログラミングを問題解決に活用することを学べるようにする」こと
https://matsumotoyoshio.wordpress.com/2019/08/05/%e3%83%97%e3%83%ad%e3%82%b0%e3%83%a9%e3%83%9f%e3%83%b3%e3%82%b0%e6%95%99%e8%82%b2%e3%81%ae%e4%bd%93%e7%b3%bb%e5%8c%96%ef%bc%88%ef%bc%92%ef%bc%89-%e3%80%8c%e5%b0%8f%e5%ad%a6%e6%a0%a1%e6%ae%b5/

2019年8月1日

松本 吉生(まつもとよしお)

Microsoft MVP Data Platform
京都に生まれ、神戸で幼少期を過ごす。大学で応用化学を学んだのち、理科教諭として高等学校に勤務する。教育の情報化が進む中で校内ネットワークの構築運用に従事し、兵庫県立明石高等学校で文部科学省の「光ファイバー網による学校ネットワーク活用方法研究開発事業」に携わる。兵庫県立西宮香風高等学校では多部制単位制の複雑な教育システムを管理する学籍管理データベースシステムをSQL ServerとInfoPath、AccessなどのOfficeソフトウエアによるOBA開発で構築・運用する。2015年から2017年まで兵庫県立神戸工業高等学校でC#プログラミング、IoTなどのコンピュータ教育を行い、現在は兵庫県立神戸甲北高等学校に勤務する。2004年からマイクロソフトMVP(Microsoft Most Valuable Professional)を受賞し、現在16回目の連続受賞。2016年にマイクロソフト認定教育者(Microsoft Innovative Educator Experts : MIEE)を受賞し、現在4回目の連続受賞。

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Minecraft Education 版の新機能(3) – ミュートボタン

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教育版マインクラフトの機能拡張がすすんでいる。新しいバージョンではミュートボタンが搭載された。このミュート機能は、コマンドを使ったときのレスポンス表示をミュートする機能だ。サウンドのミュートではない。マインクラフトではコマンド入力によって世界を操作すると、画面に実行した操作のレスポンスが表示される。たとえば /weather thunder コマンドで天候を雷雨に変更すると、画面にレスポンスが表示される。

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コマンド入力モードでは実行したコマンドの結果が履歴で表示されている。

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コマンド入力モードで右上にある「ミュート」スライダを右にして「オン」にすると、コマンド実行の結果を画面に表示しなくなる。雷雨になったマインクラフトの世界を /weather clear コマンドで晴れにしてみよう。

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コマンドを実行して天気が晴れになろうとしている。しかし実行結果は画面に表示されていない。

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コマンド入力を多用したとき、画面が実行レスポンスの履歴で邪魔になることがある。「ミュート」機能をオンにすると、レスポンスが表示されないので操作の邪魔にならずにすむだろう。

Minecraft Education 版の新機能(2) – コマンド入力ボタン

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マインクラフトにはコマンド入力モードがあり、教育版でなくてもコマンドを使ってマインクラフトの世界をコントロールすることができる。プログラミングの基本はコマンド入力だといってもいいが、小学生にとってはキーボードからのコマンド入力は敷居が高い。そこで基本的ないくつかのコマンドをマウスでクリックして実行できるボタンが搭載された。

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画面の下にあるコマンド入力テキストボックスの左にスラッシュ「/」のボタンがある。このボタンをクリックすると「世界のスポー地点を設定する」、「テレポート」、「時間」、「天候」のメニューが表示され、これら基本的なコマンドをマウスクリックだけで実行できる。

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たとえば「天候」のボタンをクリックすると、コマンドラインに「/weather」のコマンドが自動的に書かれ、次のメニュー「晴れ」、「雨」、「雷雨」を選ぶことができる。

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限られたコマンドだが、このボタンを使うことによってコマンドの使い方や記述方法を学ぶことができる。子供たちにはボタンがあることさえ伝えておけば、あとは自分でやってみて身に着けることができるだろう。まさに、体験的学習を明確に意識した実装だ。

Minecraft Education 版の新機能(1) – 座標を画面に表示する

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マインクラフトは小学生を中心に大人気のゲームアプリだが、共同学習とプログラミング学習の機能を加えた学校教育向けのエデュケーション版「Minecraft Education」がある。このエデュケーション版は実際に授業で活用した教員のフィードバックにより改良がすすんでおり、ますます使いやすくなっている。その一つが画面に座標を表示する機能だ。

ゲームとして遊ぶには座標を特別意識する必要はない。しかしプログラミングをしてエージェントを動かし、ブロックを配置するなどの場合には座標の概念が欠かせない。マインクラフトの世界で自分がどこにいて、どこに何をしたいのかを座標で与えなければならないからだ。

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Minecraft Education を起動したら「遊ぶ」のボタンをクリックして「世界」のタブで新しい世界を作ろう。新しい世界を作りときに「ゲーム設定」をするが、ここにある「チート」と「常に昼間」などのスライドボタンに加えて、新しいボタン「座標を表示」と「教室の設定を表示」のボタンがある。

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このスライドスイッチは「チートの実行」と「常に昼間」を右にスライドしてオンにしておくことがプログラミングなどの実習時には望ましい。さらにここで新しくできた「座標を表示」のスライドを右にしてオンにしてみよう。

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「座標を表示」にしたプレイ画面がこれだ。画面の左上に自分の座標が表示されていることがわかるだろう。これで自分の位置を確かめながらマインクラフトの世界を歩くことができる。プログラミング時に座標を使う場合もこれでわかりやすい。座標がわからなければ、コードによってブロックを配置しても、いったいどこに出現したか探し回らなければならないこともあったが、これでわかりやすくなった。

マインクラフトのコマンドブロックを使ったプログラミング学習の可能性

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コマンドブロックはユーザーがコマンドを入力し、レッドストーンの信号などによってコードを実行できるブロックだ。コマンドブロックを手に入れるには、コマンド入力で /give を使う。

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コマンドブロックはワールドに配置して内部にコードを書くことができる。しかし、いわゆる PC 版ではコマンドブロックに書くことができるコードは複数行にわたるものを書けるようだが、現時点ではエデュケーション版で一つのブロックに書くことができるコードは一行だけだ。

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複数のコードを連続して稼働させるには、必要なコード行数のコマンドブロックを用意し、レッドストーンでつなぐ方法がある。またこのとき、コードによっては実行に時間がかかるものもあるので、実行の順番を考えたいときはレッドストーンの間に反復装置を置いて信号を遅らせると確実だ。

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ここでは「マインクラフトとプログラミング教育」の課題として設定した「レッドストーンのチャレンジ」をコマンドブロックで作っている。一定のエリアに拒否ブロックを敷き詰め、周囲をボーダーブロックで囲い、そのエリアの内部に端にレバーを立てた許可ブロックの列を24列作る一連のコマンドだ。

ボタンを押せばコマンドブロックが連続的に動作し、課題ワールドを自動的に作る。この一連の挙動は、プログラミング教育においては流れ図の「順次構造」のエクササイズでもある。

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上から見るとこんな感じだ。

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2017年5月23日

松本 吉生(まつもとよしお)
Microsoft MVP Data Platform

1961年京都に生まれ、神戸で幼少期を過ごす。大学で応用化学を学んだのち、理科教諭として高等学校に勤務する。教育の情報化が進む中で校内ネットワークの構築運用に従事し、兵庫県立明石高等学校で文部科学省の「光ファイバー網による学校ネットワーク活用方法研究開発事業」に携わる。兵庫県立西宮香風高等学校では多部制単位制の複雑な教育システムを管理する学籍管理データベースシステムをSQL ServerとInfoPath、AccessなどのOfficeソフトウエアによるOBA開発で構築・運用する。現在は兵庫県立神戸工業高等学校でC#プログラミング、IoTなどのコンピュータ教育を行う。2004年からマイクロソフトMVP(Microsoft Most Valuable Professional)を受賞し、現在14回目の連続受賞。2016年にマイクロソフト認定教育者(Microsoft Innovative Educator Experts : MIEE)を受賞。

新しいマインクラフトのエデュケーション版でプログラミング学習環境となる「コードビルダー」を管理する「Code Connection for Minecraft」に接続するには /code コマンドでもいい。

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2017年5月2日に行われた「Learn what’s next.」で発表された新しいマインクラフトのエデュケーション版にはプログラミング教育のツールとなる機能が盛り込まれている。そのひとつが、プログラミングによって学習環境を整えることと学習者を管理することなどができる「コードビルダー」だ。そして「Code Connection for Minecraft」、日本語で「コードコネクション」と呼ばれるものは「コードビルダー」を管理するサービスだ。

コードビルダーを起動すると、次の画面になりクライアントからのアクセスをリッスンする状態になる。このとき、接続コマンドとして表示される文字列のうち、IP アドレスは「Code Connection for Minecraft」を起動したコンピュータの IP アドレスになっており、ポートはサービスが指定する。クライアントはこの IP アドレスとポート番号で接続する。

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ちなみにこれと似たサービスに、前のエデュケーション版からあった「Classroom Mode for Minecraft」がある。これは「クラスルームモード」という学習環境を管理するサービスで、ネットワーク上のコンピュータで起動し、クライアントから IP アドレスで接続する形だ。この「Classroom Mode for Minecraft」ではリッスンするポート番号をランダムに生成し、起動するたびに違うポートになった。またサービスを起動したコンピュータ上でクライアントのマインクラフトを起動しても接続できない場合が多かった。しかし新しい「Code Connection for Minecraft」ではリッスンするポート番号は変わらないようだ。また同じコンピュータでクライアントを起動して接続することもできるように改善されている。

クライアントのマインクラフトから接続する場合は、コマンド入力ラインを表示して「Code Connection for Minecraft」で指定されたアドレスに /connect コマンドを入力する。このとき、「Code Connection for Minecraft」にはコマンドをコピーするボタンがあり、これをクリックしてもクリップボードにコマンドがコピーされるのだが、次のように /code コマンドを使うこともできる。

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/code コマンドを使うときは IP アドレスもポート番号も指定する必要はない。このとき、あらかじめ「Code Connection for Minecraft」を起動していなくても、コンピュータに「Code Connection for Minecraft」がインストールされていれば自動的に起動される。また、事前に「Code Connection for Minecraft」を起動していれば、クライアントのマインクラフトでは「コード接続の起動を試みています」となり「接続しました」のメッセージが出ないこともあるが、この時点ですでに「Code Connection for Minecraft」と接続ができている。

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「Code Connection for Minecraft」を見ると次のようにあっており「MakeCode」や「Scratch」、「Tynker」のメニューが出ている。ところでここで、接続したクライアントの IP アドレスを見ると、対象のコンピュータではなくて 127.0.0.1 になっていることがわかる。これはループバックアドレスで接続されているということだ。

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試しに簡単なコードを「MakeCode」で書き、実行してみる。

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10 × 10 × 10 のブロックが生成した。

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2017年5月18日

松本 吉生(まつもとよしお)
Microsoft MVP Data Platform

1961年京都に生まれ、神戸で幼少期を過ごす。大学で応用化学を学んだのち、理科教諭として高等学校に勤務する。教育の情報化が進む中で校内ネットワークの構築運用に従事し、兵庫県立明石高等学校で文部科学省の「光ファイバー網による学校ネットワーク活用方法研究開発事業」に携わる。兵庫県立西宮香風高等学校では多部制単位制の複雑な教育システムを管理する学籍管理データベースシステムをSQL ServerとInfoPath、AccessなどのOfficeソフトウエアによるOBA開発で構築・運用する。現在は兵庫県立神戸工業高等学校でC#プログラミング、IoTなどのコンピュータ教育を行う。2004年からマイクロソフトMVP(Microsoft Most Valuable Professional)を受賞し、現在14回目の連続受賞。2016年にマイクロソフト認定教育者(Microsoft Innovative Educator Experts : MIEE)を受賞。

マインクラフトのエデュケーション版に実装されたプログラミング学習環境「コードビルダー」を制御する「コードコネクション」の概要

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2017年5月2日に行われた「Learn what’s next.」で、マインクラフトのエデュケーション版に「コードビルダー」が実装されることが発表された。この「コードビルダー」を制御するものが「コードコネクション」だ。「コードコネクション」は、マインクラフトのエデュケーション版サイトから「CODE BUILDER BETA」をダウンロードすると得ることができる。

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「CODE BUILDER BETA」をダウンロードして Zip ファイルを解凍すると、フォルダの中に「codeconnection.msi」のファイルがある。これをインストールする。

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「codeconnection.msi」をインストールして起動すると、次のような画面が表示される。この状態で、「codeconnection.msi」を実行しているコンピュータがコードコネクションのサーバーとしての役割を担うようになった。

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この状態でマインクラフトのエデュケーション版を実行する。実行したら新しい世界を作り、まずゲームの世界に入ってから「Enter」キーを押してコマンド入力をする。コマンドは、Code Connection で表示されたものを入力するが、Code Connection の画面のコマンド右にあるアイコンをクリックするとコマンド列がコピーされるので、その場合はペーストするだけでよい。

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サーバーに接続できると「サーバーの接続を確立しました」のメッセージが表示される。

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このとき、Code Connection は次のようになっている。

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「MakeCode」と「Scratch」そして「Tynker」のメニューがある。まず「MakeCode」をやってみよう。MakeCode」はマイクロソフトの学習環境だ。「MakeCode」のボタンを押すと、次のように MakeCode のモジュールがロードされる。

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MakeCode が呼び出されると次のような画面になる。ブロック型のプログラミング環境だ。

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このとき、Minecraft 側では次のようになっている。このとき、ユーザーが「エージェント」になったのだと思ったがそうではなく、ユーザーとエージェントが重なっているからこう見えた。

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実際はこのように、ユーザー自身とは別のエージェントが出現している。

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動作を確認するために、次のような簡単なコードを書く。ブロックなので「書く」というより「組み立てる」というかんじだろう。

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このコードは、コマンドで「run」と入力されたときに動くものであり、「~0」というのはプレイヤーからみた相対的な位置を示している。プレイヤーの位置から、X、Y、Z軸に対して 100 × 100 × 100 の位置まで、ブロックで埋めるというコードだ。

Minecraft 側で実行しよう。

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すると、プレイヤーの位置から巨大なブロックが積み上げられることがわかる。

Minecraft_Education_Edition_025_mid_640

これまででも Minecraft はコマンドの利用によりブロックを配置しユーザーをコントロールすることもできたが、あくまでも一行単位のコマンドしか実行できなかった。しかし新しいマインクラフトのエデュケーション版では、このようにプログラミングができる環境が整った。

これによりマインクラフトは本格的なプログラミング教育のプラットフォームになったといえる。

2017年5月15日

松本 吉生(まつもとよしお)
Microsoft MVP Data Platform

1961年京都に生まれ、神戸で幼少期を過ごす。大学で応用化学を学んだのち、理科教諭として高等学校に勤務する。教育の情報化が進む中で校内ネットワークの構築運用に従事し、兵庫県立明石高等学校で文部科学省の「光ファイバー網による学校ネットワーク活用方法研究開発事業」に携わる。兵庫県立西宮香風高等学校では多部制単位制の複雑な教育システムを管理する学籍管理データベースシステムをSQL ServerとInfoPath、AccessなどのOfficeソフトウエアによるOBA開発で構築・運用する。現在は兵庫県立神戸工業高等学校でC#プログラミング、IoTなどのコンピュータ教育を行う。2004年からマイクロソフトMVP(Microsoft Most Valuable Professional)を受賞し、現在14回目の連続受賞。2016年にマイクロソフト認定教育者(Microsoft Innovative Educator Experts : MIEE)を受賞。

追記1:ユーザー自身がエージェントになったかのような勘違いをしていましたが、ご指摘により書き直しました。ご指摘ありがとうございます。
追記2:相対的な位置の指定について、ユーザーエージェントからではなくプレイヤーからの相対的な位置、に書き直しました。こちらも記事を読まれた方の指摘によるものです。ありがとうございます。