ホチキス先生の「プログラマーと呼ばれたい」

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Archive for the ‘インターフェース’ Category

IoT 開発における Arduino ファミリーの優位性 – nodeMCU を使う理由

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IoT 開発のために主として Arduino ファミリーと呼ぶことができるマイコンボードを使っている。ここで「Arduino ファミリー」と言っているのは、オフィシャルな Arduino 開発環境である Arduino IDE を使って開発でき、物理的な仕様もほぼ Arduino に準じているものを指している。

IoT開発のためのマイコンボードについて考える – その必要な特性は何か

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現在、様々なマイコンボードが開発され生産、販売されており、それらは様々な用途に利用されているが、IoT 開発におけるマイコンボードに必要な特性は何だろう。

C# – 教科「情報」の授業で使うタイピングトレーニングのソフトを作っています。その 5。ユーザー ID を Active Directory から取得するようにした。

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教科「情報」の授業でタイピングソフトを自作して生徒実習をしている。このねらいは 2 つある。ひとつは、実際に使いやすいソフトウエアを使いたい、ということがある。特に生徒の実習データを Microsoft Flow に送信して集計しやすくする、ということがある。もう一つの目的は、ソフトウエア開発の実際を生徒に見せたい、ということだ。

いわゆる「ウォーターフロー型」の開発には限界があることが多く指摘されている。現代的なソフトウエア開発環境を最大限に活用するには、アジャイルと呼ばれる開発スタイルが望ましい。そこで教科「情報」の授業で自分が作ったソフトウエアを生徒に使わせながら、問題点や改善点を指摘させて次のバージョンに適用する、という手法でソフトウエア開発の実際を間接的に体験させるのだ。

そのためには、最初から完成されたソフトウエアを使わさない。最初はごく基本的な仕組みだけ作ったソフトウエアを使わせ、問題点や改善点を指摘することを演習とする。

様々な意見が生徒から出て興味深いのだが、これはまた別項でまとめることにする。今回のマイナーバージョンアップでは「学籍番号を入力するのが面倒だ」と「学籍番号を全角で入力してしまう間違いがおこる」ことを回避することを考えた。これは、システム管理をやっている者には常識的な実装になるが、ユーザー ID を Active Directory から取得することだ。これは一行のコードで実現できる。

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myUserName = Environment.UserName;

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そして取得したユーザー ID を gakuseID テキストボックスに表示する。

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gakuseID.Text = myUserName;

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ちゃんと取得することが確認できれば、学籍番号のテキストボックスの Enabled プロパティを false にし、書き換えられないようにする。

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gakuseID.Enabled = false;

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これで学生番号は間違いなく処理されるようになる。

C# – 教科「情報」の授業で使うタイピングトレーニングのソフトを作っています。その 4。いつでも終了、開始ができるボタンのインタフェースを制御した。

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教科「情報」の授業で使うタイピングトレーニングのソフトを作っている。ここでマイナーチェンジをしたのは、ボタンの有効状態を制御したところだ。たとえば、次の画面は文字入力をトレーニングして「終了」のボタンを押し、かかった時間とスコアを表示したところだ。

textInputProgram_001_mid_640

ところがこの状態で「開始」のボタンが有効になっている。そこでこのまま「開始」をクリックして「終了」をクリックすると、一字も入力することなく結果が出てしまう。

textInputProgram_002_mid_640

そこで「開始」ボタンを押す前は「終了」と「リセット」を無効にし、「開始」ボタンを押せば「開始」ボタンは無効となり「終了」ボタンが有効になり、「終了」ボタンを押せば「終了」ボタンは無効となり「リセット」ボタンが有効となる、といったようにボタンの有効無効を制御することにした。

まずフォームの初期化で「終了」ボタンと「リセット」ボタンを無効にしておく。

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btnEnd.Enabled = false; //終了ボタンを無効にする
btnClear.Enabled = false; //クリアボタンを無効にする

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次に「開始」ボタンのクリックイベントで「開始」ボタンを無効にし「終了」ボタンを有効にする。

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btnStart.Enabled = false; //開始ボタンを無効にする
btnEnd.Enabled = true; //終了ボタンを有効にする

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そして「終了」ボタンのクリックイベントで「終了」ボタンを無効にし「クリア」ボタンを有効にする。

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btnStart.Enabled = false; //スタートボタンを無効にする
btnClear.Enabled = true; //リセットボタンを有効にする

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最後に「クリア」ボタンのクリックイベントで「クリア」ボタンを無効にし「開始」ボタンを有効にする。

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btnClear.Enabled = false; //クリアボタンを無効にする
btnStart.Enabled = true; //スタートボタンを有効にする

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これでボタンの有効無効管理ができた。

textInputProgram_003_mid_640

textInputProgram_004_mid_640

textInputProgram_005_mid_640

さて、このような制御をどこまですればよいのだろうか。それはプログラムを誰がどのように使うのかにかかっている。たとえばこのソフトウエアが、自分で文字入力のトレーニング結果を知りたいために使うのならば、このような制御を考える必要はないのかもしれない。自分の力を知るために「ずる」をする意味がないからだ。しかし、たとえば学校の授業で先生が生徒に課す場合は、少しでもよい結果を出すために「ずる」をしようと考える生徒がいるかもしれない。

そのことを考えると、たとえばテキストを別に入力しておき、ペーストするような「ずる」も考えられるかもしれない。使いやすさと同時に、想定外の利用をされないように考えることは、ソフトウエアの本来の機能とはまた別に、ソフトウエア開発のテーマである。

C# – 教科「情報」の授業で使うタイピングトレーニングのソフトを作っています。その 2。河端さんとのコラボレーション。

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先日、SQL Server のスペシャリストで Microsoft MVP でもあった河端善博さんと久しぶりにお会いし、Microsoft Flow や Power BI の話をうかがった。実に興味深く、私がやっている IoT や情報教育で使う場面がないか考えた。そこで、まず今作り始めている文字入力トレーニングソフトのデータを Microsoft Flow で処理し、Power BI で分析することをやってみることにした。

まず、実習結果を自分で見るだけなら時間を計り正しく入力できたかどうかを判定できればよい。しかしデータを集約するなら、誰の実習結果かという ID が必要になる。そこで ID をどうするかを含めて、通信データのフォーマットを決めることにした。河端さんから提示されたのは次の項目だ。

"生徒識別子"
"経過秒数"
"スコア"

生徒識別子は文字列型とし、経過秒数やスコアのデータ型をどうするか相談をしたが、型がそろった方がアプリケーション側で作りやすいので文字列型にしてもらった。これに加えて次の項目を付け加えた。

手本文字数"

「スコア」は何文字まで間違いなく入力できたかの文字数を評価することにしているが、もともとの手本の文字数が何文字かがあった方が良いと考えたので、それを加えることにしたのだ。これらの集めるデータは今後どんどん変わっていく可能性があるが、とりあえずこの 4つの項目にすると決めた。データの送信は Web サービスの POST メソッドとし、渡すデータは json で記述することにした。こんなかんじになる。

{
"生徒識別子": "A0000",
"経過秒数": "10",
"スコア": "89",
"手本文字数": "100"
}

すでに作っているアプリケーションに「生徒識別子」のテキストボックスを追加し、Web サービスに POST するコードを書いた。

文字入力トレーニングアプリ_001_mid_640

その他の変更点は、入力するための原稿をテキストファイルにして保存し、アプリケーションの起動時に読み込む形にした。また入力原稿は教科書の本文とすることとし、入力分のはじめとおわりを表示して、教科書のどこの文を入力するのかを間違わないようにした。

私がアプリケーションを調整している間に、河端さんに Microsoft Flow で Web サービスを作っていただいた。河端さんに作っていただいた Microsoft Flow は次のようなものだ。Web サービスへの POST の結果を知りたかったので、電子メールで送信してもらうようにお願いした。次の画面は河端さんからもらったものだ。

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何度か試験を繰り返し、正しくデータが送られることを確認した。データの送信確認は電子メールが送られてくることでわかる。

文字入力トレーニングアプリ_002_mid_640

このように、私が Visual Studio 2017 でアプリケーションを作り、河端さんが Microsoft Flow でクラウド側のシステムを作る。このコラボレーションが、実質 30 分ほどで動くシステムができあがった。

たとえば生徒の家庭学習などを IT でサポートする場面で、このように簡単にアプリを作ってクラウドの共有フォルダなどで配布し、練習結果を Microsoft Flow で受け取って集計する、Power BI で分析する、といったことが簡単にできる。何年か前なら、なんらかの学習システムみたいなものを作ったものだが、今やこのような時代だ。

Surface Pro 3 に Microsoft Bluetooth Mobile Keyboard 6000 と中国製の Bluetooth マウスを接続する

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Surface Pro 3 はとてもいいデバイスだが、文字入力を真剣にやろうと思うとタイプカバーでは物足りなくなる。そこで Bluetooth のキーボードとマウスを使っている。キーボードはマイクロソフト製のモバイルキーボード Microsoft Bluetooth Mobile Keyboard 6000 で、マウスは中国製のものだ。

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この中国製の Bluetooth マウスはたいへん安価なもので、質感は安っぽいが軽くて薄く、持ち運びには便利な形だ。

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Surface Pro 3 で Bluetooth の接続をスキャンすると、Bluetooth Mouse という名前で検索される。ペアリングをすれば自動的にドライバを登録して接続できる。

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こんなかんじで完全ワイヤレス化となっている。キーボードの入力感もいいし、使いやすい。

神戸三ノ宮で開催したアドミンティーチャーズの「ラボワーク LW03 – マルチファンクションシールドを使ったシフトレジスタとダイナミック点灯のプログラミング」

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「ラボワーク」と題してこの 2月から兵庫県神戸市中央区、JR三ノ宮駅近くの会議室を借りて勉強会をやっている。今回は 3回目で、実験用のマルチファンクションシールドを使ったプログラミンを体験した。

マルチファンクションシールドは Arduino UNO 用に作られた実験用シールドで、昔の言い方では「ドーターボード」と呼ばれる一種の拡張ボードだ。Arduino UNO のI/Oピンにあわせて作られているが、必要なピンだけジャンパケーブルでつなげば他のマイコンボードでも使える。

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このマルチファンクションボードには 4つの 7セグメント LED チューブ、3つのボタン、4つの LED、ブザー、ポテンショメーター(ボリューム)がついている。これらの部品をマイコンボードでテストしようと思えばブレッドボードで回路を組んでもいいのだが、このように基盤に取り付けられていると簡単に実験できる。ラボワークではマルチファンクションシールドと Arduino UNO、Digispark などを人数分用意した。

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Arduino UNO でマルチファンクションシールドを使うには、そのまま上に載せればいい。

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Arduino UNO を使う場合は上に載せるだけだが、Digispark で使う場合は次のように 5本のジャンパワイヤーで接続する。3本はデータ送信用、2本は電源供給用だ。

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Digispark は前回のラボワークではオンボードの LED をコントロールしただけだったので加工の必要がなかったが、今回のようにジャンパワイヤーで I/O を接続するには I/O ピンをはんだ付けしなければならない。I/O ピンがついていない Digispark のためにはんだごてを用意した。

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プログラミングは各自のコンピュータで Arduino IDE を使って行った。プリントを用意してサンプルコードを簡単なものから実用的なものまで用意して体験した。

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マルチファンクションシールドには 4つの 7セグメント LEDチューブが載っている。この LEDチューブはシフトレジスタ 74HC595を介して接続されている。74HC595は汎用シフトレジスタで、3本のコントロール信号でシリアル信号を8ビットのパラレル信号に変換することができる。マルチファンクションシールドにはこの 74HC595が 2つ搭載されており、ひとつは 7セグメントの形を決め、もうひとつは出力する LEDを決める。

シフトレジスタの使い方とダイナミック点灯の概念を理解するサンプルコードを用意し、LEDチューブの形と点灯させるチューブの選択、ビットパターンの関係を表にしてイメージできるようにプリントを用意した。

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「ラボワーク」は毎月第一土曜日の夜やっている。次回は 5月7日(土)の夜、19:00から。詳細は「アドミンティーチャーズ」の Webで。