小学生の自由研究テーマに最適！電子工作のはじめかたとおすすめ作品例

電子工作を作ってみたいけど、どうやって作っていったら良いのかわからない。。。

そんな悩みをお持ちの人もいるかと思います。

お任せください！その悩みこのサイトが解決いたします！

私が子供と一緒に作った電子工作を例にして、子供から大人までだれでも簡単に電子工作をはじめられる方法を紹介します。

特におすすめなのが、親子で一緒に工作を作ることです。

親子のコミュニケーションが取れますし、絆を深める良い機会になりますよ！

電子工作の始め方

STEP1：電子工作というものを知る

電子工作とは、LEDや抵抗などの電子部品を使った工作のことをいいます。

工作の種類は大きく分けて、プログラミングを使わずに回路を構築する｢ハード回路工作｣や、プログラミングを用いてランプを点灯させたりする｢プログラミングソフトウェア回路工作｣になります。

以下のリンク先記事を読めば、私が作った工作と同じものを作ることができます

ハード回路工作例

「じゃんけん装置」は主に、押しボタン、電球、リレーを使って作られています。

プログラミングは一切不要なため、プログラミングを使わない電子工作を探している方におすすめです。

ソフト回路工作例

｢信GO機｣は、Arduino(アルドゥイーノ)というお手軽マイコンを使ったプログラミング電子工作です。

電子パーツは、押しボタンとLEDランプという初心者でも扱いやすいものだけを使っています。

適当なレゴブロックと、Arduinoスターターキットがあれば簡単に作れるため、初めてのプログラミング電子工作におすすめです。

モーターを使った電子工作にチャレンジしてみたいかたは、こちらの｢扇風機｣がおすすめです。

扇風機の回転速度に応じて、首振り動作速度も変化するところが面白い要素になっています。

STEP2：工作のテーマを決める

どんな工作のテーマにするか決めます。

私が作った｢じゃんけん｣や｢信号機｣のように、だれでもルールや動作を知っている身近なものがテーマとしておすすめです。

電子工作に慣れていない方は、押しボタンやランプなどの｢ONかOFFで判断できるもの｣を使った工作からはじめてみましょう！

電子工作テーマの選び方については、以下の記事にて詳しく説明しています。

STEP3：工具を準備する

電子工作を作るためには、最低限必要な工具を準備する必要があります。

工具は材質や耐久性に応じて、値段がピンからキリまであります。

まずは、お手頃価格のものを使って使い慣れてみてください。

Amazonで検索すると、たくさんのラインナップから選べてオススメです。

また、使い方についても知っておく必要があります。

小学生向けのおすすめ工具を紹介しています。

STEP4：制御機器の使い方を知る

リレーの選び方・使い方を知る

リレーはハードで制御回路を構築する際に非常に重宝する機器です。

リレーは外部からの信号を受け取り、別回路のオンオフ切り替えすることができます。

例えば押しボタンを押したという条件をDC24V回路で組み、AC100V電源モーターを回転させることができます。

産業機器の制御盤内でもよく使われているFA機器で、電磁継電器とも呼ばれています。

リレーの仕組みと選び方については、以下の記事にて詳しく説明しています。

リレーを使った回路を覚える

リレーを用いた回路としては、自己保持回路を使ったシーケンス回路をよく使います。

リレーを用いた自己保持回路の作り方と回路例については、以下の記事にて詳しく説明しています。

また、シーケンス(sequence)制御とは｢決まった順序で動作させるための制御回路｣のことを言います。

これを覚えることで、リレーを用いた制御回路を組んだ工作を作ることができます。

有接点リレーを用いたシーケンス制御と回路について、以下の記事にて詳しく説明しています。

STEP5：ハード回路を用いた工作を作る

リレーを用いたシーケンス制御の考え方は、プログラミングを用いた制御プログラム作成時に活かされます。

シーケンス(sequence)制御＝｢決まった順序で動作させるための制御回路｣の考え方を理解していなければ、プログラミングを用いたソフトウェア工作を作ることが難しくなります。

まずはハード回路を用いた工作を作って、機器を制御する考え方を身に着けることをおすすめします。

私のオリジナル工作｢じゃんけん装置｣の作り方については、以下の記事にて詳しく説明しています。

STEP6：プログラミングを理解する

今回は私がプログラミング工作で用いたArduinoという初心者から扱うことができるマイコンについて説明します。

このマイコンは、ラズベリーパイ(ラズパイ)と並んで工作初心者に人気のマイコンです。

アルドゥイーノやアルディーノと言われることもあります。

できることの例として、プログラムでのLEＤ点灯や、モーターなどの電子部品の動作をさせることができます。

文字列を使わないプログラミングが可能

Arduinoプログラミング方法として、文字列を使わないブロックプログラミングというプログラミング方法を使うことができます。

難しい文法や階層を気にすることなく、ただブロック同士をつなぎ合わせるだけのシンプルな操作が基本です。

小学生に人気のScratch(スクラッチ)プログラミングのようなイメージになります。

Scrattino3(スクラッチーノ3)は、スクラッチの拡張版です

英語の知識がなくてもプログラミングすることができるため、小学生やプログラミング初心者におすすめなプログラミング方法です。

スクラッチプログラミングに慣れている方には、こちらのプログラミングツールがおすすめです。

スクラッチーノ3よりも、扱える電子パーツが多いプログラミングツールで、こちらもおすすめです！

プログラミング電子工作の参考書があると便利

Arduinoをこれから使ってみようという方におすすめしたいのが、参考書の活用です。

Arduinoの機能や、電子パーツを使った動作プログラム例がていねいに紹介されています。

さらにはScrattino3(スクラッチーノ3)を使った、ブロックプログラミング方法まで紹介されているので小学生におすすめしたい一冊ですよ！

おすすめしたいArduinoによる電子工作参考書は、以下の記事にて詳しく説明しています。

STEP7：電子工作キットを使って工作を体験する

電子工作キットはお手軽に電子工作を体験できるセットです。

マイコン本体や配線材料、電子機器が揃っています。

Arduinoの互換機と電子パーツがセットになった、スターターキットはコスパが高いのでお手軽に電子工作を始めてみたい方におすすめですよ。

【コスパ最強】イチオシのArduino中間グレードキットを紹介しています。

STEP8：プログラミングを用いた電子工作を作る

プログラミングを用いた電子工作を作ってみましょう。

私はArduino IDEによるプログラミング言語を用いた制御回路を使って、信号機の点灯回路を作りましたがScratchによる回路でも同じ動作を再現できることを確認済です。

私のオリジナル工作｢信GO機｣の作り方については、以下の記事にて詳しく説明しています。

小学校高学年～中学生向けの電子工作｢扇風機｣の紹介記事はこちら！

電子工作するときの注意事項

電子工作はとても楽しいですが、注意して欲しいことがあります。

はじめは簡単なテーマからはじめよう

夏休みの自由研究テーマとして、電子工作を始める方は特に注意が必要です。

夏休みは1か月ちょっとぐらいなので、長いようで短いです。

テーマ選定から電子工作作りまでに必要な時間を考えると、簡単なテーマからはじめることをおすすめします。

ケガをしないように注意しよう

とにかく安全第一で作業してください。

電子工作はとても楽しいですが、やけどや切り傷、突き刺しなどの危険がいっぱいです。

特に注意が必要な作業

・はんだごてを使った作業
・ニッパーを使った作業
・ソケットへのピン挿入作業

作業する前にどんなケガの可能性があるか？を考えて、出来る限りの対策をした上で作業してください。

万が一やけどしてしまったら、すぐに流水でしっかり冷やしてください。

重要な作業は大人の同伴が必要

はんだごてを使った作業は、ケガのリスクだけでなく火災事故につながる可能性もある作業です。

こういったリスクが大きい作業は、必ず大人が同伴してください。

作業自体はお子様に実施していただいてもOKですが、事前に注意事項についてよく話し合ってください。

はんだごてを使う前に理解しておくべきこと

・どこが高熱になるのか？
・どれくらい熱いのか？
・万が一やけどしたらどうするのか？

電子工作をおもいっきり楽しもう

電子工作は、お子様の創造力を育みますし、とにかく楽しいです。

狙った動作ができたときは、本当に嬉しいものです。

これは自分が苦労して作り上げたものだからこそ味わえる喜びであり、買ってきた完成品では決して味わえない貴重な経験だと思います。

いきなり難しいテーマを選んで挫折してしまうと、マイナスのイメージがトラウマになってしまう可能性もあるため、テーマ選びがとても重要になってきます。

夏休みの自由研究をきっかけに、楽しい電子工作にチャレンジしてみてください。

最後まで読んでいただき、ありがとうございました。