テセレーション（平面充填）で考えるSTEAM教育

Makeblock社の提供するXTOOL（レーザー加工機）P2を使ったワークショップを開催した。

レーザー加工機は、頭で思い描いたデザインを、デジタルで設計しアナログとして出力する優れもの。アクリル板や木板などを簡単に加工できるので、想像の幅が広がる。ハツメイカー研究所では2020年製のLaserboxを使ってきたが、今回4年ぶりに最新型のXTOOL P2を新たに導入した。パワーが55Wと高出力で、アクリル板を切った時の汚臭も断然少ない。クリエイターの心を擽る。

今回はMakeblock Steam On Board Projectの一環で、STEAM教育に関わる教育者向けのワークショップ。
テセレーション（平面充填）をテーマに教材開発を考えた。

テセレーションとは

タイル張りのこと。今回は1つの形を設計（クラス化）し、それをレーザー加工機で複製（インスタンス化）し、パズルを作る。タイル張りといえばエッシャーが有名である。エッシャーの研究は見ているだけで面白い。

デザインされたオブジェクトを複製して充填させるのは、私がプログラム教育の中でイメージしづらい「オブジェクト指向」を、ものづくりを通して理解を深める事ができるのでは？と長く考えている取り組みである。

平面充填は、１種類の正多角形の場合「正三角形」「正方形」「正六角形」の３種類のみに限定される。

テセレーションできる形をデザインする方法

①トランスレーション（移動）

上下の辺の形の移動、左右の辺の形の移動によって形を変形しても平面充填できる。

②ローテーション（回転）

頂点を軸に上と左（上と右）の辺を回転。下と右（下と左）の辺を回転させた形の変形も平面充填できる。※六角形の場合は隣の辺ずつ回転させること

③リフレクション（反転）

①移動、②回転のどちらかに加えて、さらに反転させた形の変形も平面充填できる。※反転させる場合、全ての辺の対に適応させること

手を使って考えることの重要性

デジタル機器が進化しても、頭で考えるだけではうまくいかない。モノの認知は身体を通してやってくる。ペンフィールド（Wilder Penfield）のホムンクルス（homunculus)のように、手からの感覚神経は脳の広い領域に至っている。

デザインを考えること。これはオブジェクト指向によるクラスの定義だ。この設計にしっかりと時間をかけ、複製（インスタンス化）しないと、辻褄の合わないものとなる。ここは重点的に先生方とディスカッションを行った。

この設計の段階で考えることは、私たちは普段、具体的な物を視覚から情報を得て、手を動かしている。デジタルの世界では普段意識していない領域（超具体）を設定しなければならない。例えばX座標の値、Y座標の値、幅や高さなど。直感的には意識していない超具体を意識する。

私が生徒におすすめする著書「具体と抽象」。
デザインやプログラム、会社の経営、チームスポーツなど他者と関わる物事には、具体と抽象の行き来がどれだけ上手くできるかが重要になってくる。これはまさに「オブジェクト指向」と「情報デザイン」だ。情報をカテゴライズして抽象化する（例：りんごやバナナを果物と分類するなど）ことによって視野を広げる。欲しい物がある時、具体的な属性が気になる。（例：スマホが欲しい→Android or iPhone→OSは？機種は？）オブジェクト指向の様に、プロパティ（属性）とファンクション（機能）を意識する。

アイデアが固まったら、ソフトウェアで設計。ここからデジタルを使い量産する。

「ものづくり」という言葉についてディスカッション。最近だと「デジタル ファブリケーション（DIGITAL FABRICATION）」が通じやすいか。造語の「ファブ（Fab）」の方が浸透しやすいか。などなど•••。

基礎造形による形の話、バウハウスによるデザインの話などを交えながら、レーザー加工機のデータを作成。形と形の足し算と引き算で、新しい形は作る事ができる。

隣り合わせの辺とトランスレーション、ローテーション、リフレクションを行わなかったため充填できない。１対だけリフレクションしたため充填できない。偶然生まれたミスも面白い。
あまり説明しすぎないで、トライ＆エラーからこの法則を見つける授業も楽しいかもしれない。

今回の加工機 P2は、スピードが早いので、トライ＆エラーを繰り返すにはちょうど良い。手を動かして、試行錯誤と工夫をし、しっかりとした設計を行う。複製したインスタンスでパズルを組み立て、向きや表裏の配置を考えながら手を使う。「デジタル」と「アナログ」、「アート」と「サイエンス」、「具体」と「抽象」、「頭」と「身体」からオブジェクト指向の「クラス」と「インスタンス」のイメージを養う最前線STEAM教育講座。
これからも定期的にこのようなシラバス研究を行う予定である。