Forth を使った中学生向けプログラミング教育の実践と考察

概要

• 日時: 2026 年 4 月 14 日公開、約 11 分読了。
• 分野: コンピューティング教育。
• 背景: 著者が中学生・高校生にプログラミング導入を任された際、一般的な Python や Scratch ではなく、**1970 年代から存在するスタック指向言語「Forth」**を採用した独自の試み。
• 目的: デバイスの内部制御権を与えることで、学習者に新しい世界観を開く機会を提供すること。
• 特徴: 著者が初めて教室環境で実施した完全独創のカリキュラム設計（単元構成からデジタル環境まで独自開発）。

なぜ Forth を選んだのか？

通常、Python や Scratch が人気だが、「見過ごされている宝石」を探求するため非主流を選択。

• Python の課題: 擬似コードとして理解しにくい点。新規学習者には概念が理解不能になりがち。
• Haskell の検討: 数学的な変数・関数の考え方に親和性があるが、新人プログラマが「値を格納する箱」という直観と混同しやすい点を考慮。
• Forth を決断した 2 つの理由:
  1. 学習環境との統合: 著者が準備した独自の環境と容易に連携できること。
  2. 概念理解のしやすさ: 最終日のデモで、手続き型プログラミングの方が関数型より直感的であると考えたこと。
• 副次的メリット:
  • マニアックな言語でありながら経験者でも学習可能。
  • 新規学習者を遠ざけることなく、幅広い層へのハードル下げる。

カリキュラムの設計

授業回数：12 回（週 1 回×1 時間）で、家庭での課題は避けた。

• 学習目標:
  • Forth の環境内で独自のデジタルアートを作成する。
  • イラストからアニメーション、ゲームまで自由。
  • 終了時に「持ち帰って見返せる目に見える成果」を残すことで挫け感を防ぐ。
• 環境構築の経緯:
  • 当初は Rust で Forth インタプリタを从零作成し、WASM で埋め込む計画だったが、バグ除去に時間がかかりすぎた。
  • 方針転換: ニック・モーガン氏による**「Easy Forth」**を採用（カリキュラム用インタプリタとしても使用）。
• 資料提供: スライドと講義計画をオンラインポータルに公開。

授業の導入：コンピュータとは何か？

• 概念の変革: 「算盤」や多様なデバイスを提示し、「これはコンピュータですか？」と問い、計算能力を持つあらゆるものをコンピュータと定義する視点を共有。
  • 生徒は「自分自身も何かの種になり得る」と気づくきっかけになった。
• 本題への接続:
  • 従来の概念を崩壊させ期待値を調整後、Forth の講義へ移行。
  • Forth が用いられる分野や埋め込みアプリケーションについて解説。

基本：スタックとは何か？

Forth はスタック指向言語であり、学習者には「データスタック」という基礎構造の理解が必須だが、通常は後回しにされるため特設授業を実施。

• 視覚化手法: 「皿（プレート）の山」を模して実演。
  • 空白で囲まれた数字を入力 → スタックに加算（プッシュ）。
  • 例：

    1 2 3

    を入力するとスタックは

    [3, 2, 1]

    となる（上から

    3

    ）。
• 基本操作:
  • Push（プッシュ）: スタックに項目を上に積み増す。
  • Pop（ポップ）: 上から項目を取り除く。
• 実演プロセス:
  1. 紙の皿に数字を書き、指示に従って積み重ねる（例：7 と 6 を置き、合計 13 にして再度置く）。

     : 7 6 + ( 8 6 + ) ;
     

  2. 掛け算なども同様に行う（例：2 と 3 を掛けると 6）。

     : 2 3 * ( 2 3 * ) ;
     

  3. 生徒たちは「インタプリタ」としてシステムが自動で行っている作業を手動作業で追跡し、仕組みを親密に理解。

Forth を動かす：プロジェクトと学習

スタックの概念を新鮮な状態で、Easy Forth のカリキュラムに従って週を追う形式へ。

• 最終プロジェクト:
  • 12 時間の制約下で、知識を実証する規模のデジタルアートを作成。
  • 目標: 画像、アニメーション、ゲームいずれも可。
  • 推奨: ゲーム開発（大規模なリファクタリングは非推奨）だが、内蔵の**「スネークゲーム」**を改造することを奨励。
• 学習環境の強化:
  • Easy Forth のプレイグラウンドを独立ページ化し、コードとグラフィックスを並列表示。
  • スネークゲームのルール変更や色変更に必要なコード量を実感させ、探索・試行錯誤を促す。
• 自由制作:
  • 内蔵グラフィックスで図形を描く例と、「線のような形状」を描画しやすくするカスタム「ワード（命令）」作成例を示唆。
  • 生徒は主にピクセル単位での描画を選択。
  • 授業終了後も著者の環境を維持し、実験・学習を歓迎した。

Forth に関する考察と教訓

Forth は面白い言語だが、最適解かという点には確信がない。

• 長所:
  • 構文が複雑ではない。
  • コードが単なる「単語（命令）の列」であり、力強さがある。
• 短所・課題:
  • ソフトウェアシステムの深層構造についても思考を促す必要があり、初学者には難易度が高い面がある。
  • スタック構造は基礎的だが、初期教育において最前面に出すとは限らない。
• 今後の可能性:
  • 教育的にはより高級な構造物を持つカンネティブ言語（例：Factor など）や、異なるアプローチも検討可能。
  • より明確な視覚フィードバックを提供しつつ、基盤構造への言及を減らすメディア（Scratch のような制御フロー重視なもの）が理想的かもしれない。
• 結論:
  • 特定の言語は重要ではなく、効果的な学習環境があればどの言語でも習得可能。
  • 「自己主導の機会」が極めて重要であり、成果物を素早く確認できる環境なら多くの子どもが健やかに育つ（flourish）。

教えることの重要性：未来へのメッセージ

プログラミング教育を通じて、「人間中心の環境」を提供する必要性を再考。

• LLM のリスク:
  • プログラミングスキルを持つ者でも LLM に依存するとスキルが萎縮する。
  • スキルゼロから始める者が不正確・迎合的な情報源に頼むと、スキル放棄や精神健康への悪影響（特に未成年者）を招く危険性がある。
• 必要なアクション:
  • 多様な背景の人々が時間を捧げて知識を共有し、安全な学習環境を作るべき。
  • 「教えること」自体を学ぶ必要がある。確率的鹦鹉（機械的な繰り返し）には乗らないでください。