ホチキス先生の「プログラマーと呼ばれたい」

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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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2016年10月1日のアドミンティーチャーズのラボワークでは、ESP8266 WiFi モジュールを搭載した Arduino WeMos D1 を 2台使い、一方を WiFi アクセスポイント、もう一方を WiFi クライアントとして接続し、Web サービスでデータ通信をする。

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アドミンティーチャーズのラボワークでは、8月と9月にESP8266 WiFi モジュールを搭載した Arduino WeMos D1 を使って通信を試した。WeMos D1 は安価で手に入れやすいマイコンボードで、実習教材にも適していると思われる。しかしまとまった解説やサンプルスケッチがなかなか見当たらない。多く見られるのは WiFi クライアントにしてアクセスポイントに接続し、Web サービスを実装するというものだが、WiFi クライアントにすることや Web クライアントを実装する事例は少ない。試行錯誤が必要だったが、うまく通信できるようになった。

今回の「ラボワーク」では 2台の WeMos D1 を使う。一方の WeMod D1 を WiFi アクセスポイントの設定にし、Web サービスを実装する。Web サービスでは、アナログ I/O ポート A0 に接続したボリュームの電圧を Web ページに表示するようにしておく。もう一方の WeMos D1 は WiFi クライアントの設定をし、起動したら WiFi アクセスポイントにした WeMos D1 に接続するようにし、Web クライアントを実装して Web ページを取得し、HTML テキストからボリュームの値を取り出して Multifunction Shield の 7セグメント LED に表示する。

マイコンボードが互いに WiFi 接続できれば応用範囲が広がるだろう。また Web サービスや Web クライアントを実装することで、Web サービスの仕組みも理解できる。

アドミンティーチャーズのラボワークは、会の性質上「情報教育に関心のある方」としているが、必ずしも学校関係者に限定しているわけではないので、興味のある方はぜひ来てほしい。またノートパソコンの Arduino 開発環境は、当日ラボワークで設定することもできるし、ノートパソコンがなくても実習を楽しめるし、ゆるやかな体験、交流の場なので、気軽に手ぶらで来てもらってかまわない。

アドミンティーチャーズ Web サイト
https://adminteachers.wordpress.com/

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「ラボワーク LW05 – Netduino 3 と 38 種類のセンサキット体験」の報告

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今年2月から兵庫県神戸市の三ノ宮駅近くの会議室を借りてやっているマイコンボードの勉強会「ラボワーク」は今月で5回目となった。今回から本格的に Netduino を使うことにした。Netduino は Arduino UNO とI/Oピンコンパチブルのマイコンボードで、Microsoft の .NET Micro Fremework が動いており Visual Studio を使って C# をプログラミング言語として開発することができる。安価で手軽に使いやすい Arduino と C# の充実したライブラリを利用できるパワフルな Netduino の両方を取り上げることで、マイコンボードの活用の幅も広がると考えている。

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今回は 38 種類のセンサーキットを試した。センサーキットを試すには、アナログポートで入力した値を取得して何かの形で表示しなければならない。そこで 4本の LED チューブを備えたマルチファンクションシールドを利用した。マルチファンクションシールドはラボワークの第3回で使ったことがあり、シフトレジスタを介して LED チューブをコントロールするようにできている。そこでアナログポート A5 からの入力値をダイレクトに数値で表示するサンプルスケッチを用意し、ボリュームをつないで確認した後に様々なセンサを取り付けて試した。

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このセンサーキットには、キースイッチ、ロータリーエンコーダスイッチ、タッチセンサ、距離センサ、サウンドセンサ、人感センサ、レーザーセンサ、磁気センサ、磁気リードセンサ、磁気ホールセンサ、温度センサ、赤外線センサ、傾きセンサ、衝撃センサ、水銀センサ、心拍センサ、炎センサ、リードセンサ、光ブロークンモジュール、ジョイスティックモジュール、フォトレジスタ、バイブレーション、ブザー、フルカラーLED、点滅LED、5Vリレーモジュール、などが入っている。似た機能のセンサやアクチュエータが複数あり、どんなセンサなのか想像しがたいものもある。実際に使っても反応がわからないものもあった。またフルカラー LED のようにセンサではないものもあったが、それらは今回テストしなかった。

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今回のラボワークでは、様々なセンサを体験しながら、それらをどう使うかという利用シーンについてもディスカッションができた。またアクチュエータについても試したいという希望もあった。次回以降、またこれらの結果をふまえてラボワークの企画を作っていく。興味のある方はアドミンティーチャーズのサイトから電子メールで申し込みをしてください。

アドミンティーチャーズ
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アドミンティーチャーズの「ラボワーク」、第5回は「Netduino 3 と 38 種類のセンサキット体験」をする。

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今年2月から毎月第一土曜日と決めて神戸三ノ宮の会議室を借りてやっているアドミンティーチャーズの「ラボワーク」。第5回は「Netduino 3 と 38 種類のセンサキット体験」をする。

38 種類のセンサは、キースイッチ、ロータリーエンコーダスイッチ、タッチセンサ、距離センサ、サウンドセンサ、人感センサ、レーザーセンサ、磁気センサ、磁気リードセンサ、磁気ホールセンサ、温度センサ、赤外線センサ、傾きセンサ、衝撃センサ、水銀センサ、心拍センサ、炎センサ、リードセンサ、光ブロークンモジュール、ジョイスティックモジュール、フォトレジスタ、バイブレーション、ブザー、フルカラーLED、点滅LED、5Vリレーモジュール、などだ。似た機能のセンサやアクチュエータが複数あり、どんなセンサなのか想像しがたいものもある。今回はセンサキットを買っただけで使っていない。ぶっつけ本番の、まさに「ラボワーク」だ。

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また今回から再び Netduino を取り上げる。Arduino と Netduino の両方でプログラミングをする。Netduino はモデルチェンジをしており、Netduino 2 から Netduino 3 となっている。Netduino 3 では I/O ポートが独立したコネクタでボードの片端にまとめられているのでセンサなどを接続しやすい。

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第5回ラボワーク「Netduino 3と 38 種類のセンサキット体験」の詳細は、アドミンティーチャーズの Web サイトで。

アドミンティーチャーズ
https://adminteachers.wordpress.com/

アドミンティーチャーズ「ラボワーク LW05 – Netduino 3 と 38 種類のセンサキット体験」
https://adminteachers.wordpress.com/2016/06/03/%e3%83%a9%e3%83%9c%e3%83%af%e3%83%bc%e3%82%af-lw05-netduino-3-%e3%81%a8-38-%e7%a8%ae%e9%a1%9e%e3%81%ae%e3%82%bb%e3%83%b3%e3%82%b5%e3%82%ad%e3%83%83%e3%83%88%e4%bd%93%e9%a8%93/

<概要>

日時:2016年6月4日(土)19:00~20:00
場所:神戸市青少年会館 サークル4号室(6階)
        (前回の勤労会館と同じ建物です)

神戸市中央区雲井通5丁目1番2号
最寄駅は三宮(JR、阪神、阪急、神戸市営地下鉄)徒歩2分から5分
神戸市勤労会館へのアクセス

対象:高等学校の情報教員、または情報教育に関心のある方
定員:15名
申し込み:電子メール

宛先 ad-teachers@outlook.com
件名 「2016年6月4日 ラボワーク LW05 申し込み」
メールの本文にご氏名、所属をお書きください。

3月5日(土)、神戸三ノ宮で行った「ラボワーク LW02 – Digispark 切手大の小さい Arduino を使う」

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アドミンティーチャーズ「『ラボワーク LW02 – Digispark 切手大の小さい Arduino を使う』の報告」
https://adminteachers.wordpress.com/2016/03/28/%e3%80%8c%e3%83%a9%e3%83%9c%e3%83%af%e3%83%bc%e3%82%af-lw02-digispark-%e5%88%87%e6%89%8b%e5%a4%a7%e3%81%ae%e5%b0%8f%e3%81%95%e3%81%84-arduino-%e3%82%92%e4%bd%bf%e3%81%86%e3%80%8d%e3%81%ae-2/

今回の「ラボワーク」では、参加のみなさんがご自分のパソコンをお持ちになったので、実際に環境を整えたりスケッチを書いたりという実践的な実習ができた。とてもよかった。今回の「ラボワーク」では、次のようなことをした。

・切手大の Arduino の亜種といえる Digispark を使ってみる。
・Arduino IDE で Digispark を開発するための環境を整える。
・Digispark と PC 間のインタフェースについて知る。
・Arduino IDE を使って簡単な「Lチカ」プログラミングをして Digispark を動かす。

Digispark は USB インタフェースの形状が異なるものを 2種類用意した。ひとつはむき出しの USB コネクタがボード上に形成されているもので、もうひとつはボードにマイクロ USB コネクタが付いているも。むき出し USB コネクタのものはケーブル不要で直接パソコンに挿すことができるので便利だ。どちらの Digispark も中身は同じ。

Digispark は Arduino IDE で開発することができるが、Digispark 用のボードマネージャーを適用する必要がある。ここで現在、Digispark 開発用に提供されているボードマネージャーが、Arduino IDE のバージョンによっては動かないという現象がある。Windows 用の Arduino IDE では、1.6.5 では正しく適用されることがわかっているので、異なるバージョンの Arduino IDE を使っている方には 1.6.5 をインストールしなおしていただき、その後 Digispark 用のボードマネージャーを適用していただいた。

Digispark は他の Arduino と異なり、パソコンとのインタフェースは USB – シリアル変換ではない。パソコンからは Digispark はキーボードやマウスと同様の HID (Human Interface Device) として動作する。したがって固有のデバイスドライバを導入する必要がなく、標準の HID ドライバが適用されればいい。スケッチを導入するには、まず Arduino IDE で「マイコンボードに書き込む」ボタンを押してから USB に Digispark を挿す。Digispark は通電後、数十秒間はプログラム転送モードになり、その間にスケッチが導入される。スケッチの導入が終われば自動的にリセットし、プログラムが動き始める。

Digispark にはオンボードで LED が 1個ついているので、スケッチでオンボードの LED を点滅させるスケッチを作って確かめた。点滅速度を変更したり、PWM でフェードイン、フェードアウトの光らせ方を体験したりした。

次回は 4月2日(土)。テーマはプログラミングとし、シフトレジスタでコントロールする LED チューブの点灯と、ダイナミック点灯のプログラミングを考えている。前回同様 12 名の定員の小さな会議室を予約しているので、希望の方は早めに申し込んでください。数日中にアドミンティーチャーズのサイトで告知します。

アドミンティーチャーズ Web
https://adminteachers.wordpress.com/

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教科「情報」とプログラミング

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高等学校で教科「情報」が新設され、「情報A」「情報B」「情報C」が選択必履修科目として実施されたのは 2003年、平成 15年の 4月のことだ。今年度で 13年目を終えようとしている。必履修科目とは、日本で高等学校を卒業するためには必ず学ばなければならない科目のことであり、それは文部科学省が学習指導要領で決めている。学習指導要領はおよそ 10年単位で新しいものに書き換わっており、時代の変化に対応しながら必履修科目も変わってきている。選択必履修とは、学習しなければならない科目を一つに決めるのではなく、いくつかの科目の中からどれか一つを選んで学習することになっている科目設定をいう。選択必履修のわかりやすい例として芸術があり、芸術は必履修だが現行の学習指導要領では「音楽Ⅰ」「美術Ⅰ」「書道Ⅰ」「工芸Ⅰ」のうち生徒の興味関心、学校の学習環境などに応じてどれか一つを選択して学習することになっている。教科「情報」も、「情報A」「情報B」「情報C」のうちどれか一つを学習すればよいと設定され、2003年、平成 15年の 4月に高等学校に入学した全国すべての生徒から教科「情報」が選択必履修科目となった。

ところがこの教科「情報」では、当初プログラミングに重きをおかない授業が主流だった。それどころかコンピュータや情報通信ネットワークすら軽んじられた。それには理由がある。

2003年の 4月から新たな科目「情報」の授業を全国の高等学校で一斉に実施しなければならなくなったが、多くの学校で 1年生に週 2時間の授業を実施することになった。これは例えば 1学年 8学級規模の学校で週あたり 16時間の授業が必要になることであり、教員 1名を充てなければならない計算になる。現時点で文部科学省の最新データによると、全国の普通科を擁する高等学校数は 3,824校、普通科に在籍する高等学校生徒数は 2,415,330名であり、この数値に基づくと新たに学校に 1名配置するとすれば 3,800名、生徒数 320名に対して 1名配置するとすれば 2,500名の新たな教員採用が必要となる計算になる。その一方で生徒にとってみれば教科「情報」の授業が増えるかといって、週当たりの授業時間が 30時間から 32時間に増えるわけではない。「情報」の授業が増える一方で減る授業がある。民間企業ならば不要部門を整理して人員を減らし、新たな部門に人材確保するところだろうが公務員はそうはいかない。そこで「理科」や「数学」などの現職教員から教科「情報」の実施に意欲のある、または資質のある教員を選び、通称「認定講習」と呼ばれる一定の講習を受けた者について教科「情報」の免許を交付することにした。この免許講習は 2000年、平成 12年から 2002年、平成14年の3年間に各都道府県で実施され、全国で約9000人の教科「情報」教員免許取得者が誕生したと言われる。

筆者はもと理科の教員で、この「認定講習」の最初の年、平成 12年に参加して免許を取得した。この研修で強い印象を受けたのは、「先生方の得意な分野で授業をしてもらえばいい」という雰囲気だ。敷居が高ければ免許講習を受けようと思う教員が少なくなるためだと感じた。教科「情報」の出発点で、教員は最初から甘やかされたのだ。

総合的な学習の時間や複数の科目に横断的な授業の試み、問題解決型学習などの新しい授業が注目を浴びる中で、教員の中には地域の商店街の Web ページを作成する授業やプレゼンテーションの授業、情報モラルの授業、インターネットを使った国際交流などを展開して実践発表をして注目を浴びる者も出てきた。これらは授業の手法のひとつであって目的ではない。「コンピュータを使わなくても情報教育はできる」や「新聞やテレビなどを題材にして情報教育をする」といったことを言い出す人もいた。誤解を恐れずに言えば、これは勘違いだ。情報はコンピュータを使わなくてもやりとりでき、新聞やテレビも情報源のひとつだが、2003年に、なぜ、情報教育なのかといえば、コンピュータやインターネットが社会の主要な原動力になりつつあったからである。実際この 13年間で当時の予想を超えるスピードでコンピュータやインターネットが私たちの社会を変えてきた。

筆者は一貫してコンピュータとインターネットを中心にして授業を展開すべきだと主張し、実践してきた。もとは理科の教員であったということから、教科書に書かれていることを実験し体験的に理解する授業を重視した。たとえばテキストデータやビットマップ画像をバイナリエディタで開いて 2進数の値を調べることやネットワークのコマンドを体験すること、Web サーバーや電子メールサーバーを立てて管理すること、データベースを体験すること、簡単なプログラミングをすること、などだ。これらのことは、2009年9月の数研出版の機関紙「i-Net」第26号に書いたり、2009年10月に「高校での情報教育の現状と学会への期待 」の題で一般社団法人情報処理学会の雑誌に寄稿したりした。

「数研出版」情報通信 i-Net バックナンバー目次
http://www.chart.co.jp/subject/joho/joho_inet.html

数研出版「i-Net」第26号 2009年9月「教科「情報」6年間の総括と情報科教員に求められること」
http://www.chart.co.jp/subject/joho/inet/inet26/inet26-2.pdf

未来のコンピュータ好きを育てる: 10.高校での情報教育の現状と学会への期待
http://ci.nii.ac.jp/naid/110007386933

しかし振り返ってみれば、これら「ボタンの掛け違い」に始まったと思える教科「情報」の出発は、いきなり何千二人もの情報科教員を採用することや他教科の教員を整理することもできない行政的な事情があったわけで、政策的に避けがたいことであったともいえる。しかし教科「情報」も学習指導要領の改訂により「社会と情報」と「情報の科学」の 2科目に整理され、次期学習指導要領では「情報Ⅰ」のような単独櫃履修科目になると予想されている。そしてそこでは「プログラミング」を必ず取り入れることが期待されている。一方で身近には、もはや認定講習で教員免許を取得した先生方は元の教科に戻り「情報の授業はできません」といって断る例が多く、現場の情報科教員は慢性的に不足しているようである。そして大学で専門的に情報を学んだ教員が新採用で教壇に立ちつつある。甘やかされたピンチヒッターの時代は終わった。今こそ教科「情報」を正しく位置づけなおすことができる時だ。

今さら「私はワープロや表計算ソフトの使い方しか教えられません」と言う情報科の教員はいないだろうが、「**しかできません」というのは、たとえば「水泳しか教えられません」という体育の教員や「カレーしか作れません」という家庭科の教員、「夏目漱石だけで授業します」という国語科の教員、「韓国の歴史は教えられますが中国の歴史はわかりません」という地歴科の教員、「アリストテレスなら何時間でも授業できますが現代の政治はわかりません」という公民科の教員、「虚数の授業は得意ですが方程式は解けません」という数学科の教員、「核融合反応は説明できるけれど運動方程式はどうも」という理科の教員、「翻訳はできるが英会話は苦手で」という英語科教員に等しいのではないか。教科「情報」の教員なら、学習指導要領に示されている項目、教科書に書かれている内容は、生徒の興味関心や実態にあわせて奥深さに差はあっても、すべて授業で取り入れることができなくてはならないはずだ。もちろんプログラミングもだ。

次期学習指導要領は 2016年度、平成18年度中に答申され、新指導要領は、小学校が平成32年度、中学校は平成33年度、高等学校は 2022年度、平成34年度から全面実施される予定という。このまま何もせずずるずると 6年経ち「私はプログラミングは教えられません」と開き直る教員が続出することを防ぐためには(1)行政がきちんと計画的に教員の研修プログラムを策定すること(2)教育研究会などは既知の経験から授業実践や教材をまとめること(3)現場の教員は自ら研修と授業開発をすること、が必要だと考える。

アドミンティーチャーズの「ラボワーク LW01 – Netduino で Lチカプログラミング」

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「アドミンティーチャーズ」は教育の情報化や情報教育、校務の情報化に携わる教職員対象の勉強会で、このたびは「ラボワーク」と名付けて、マイコンボードや電子回路を自由に体験するというスタイルで企画された。

「ラボワーク LW01 – Netduino で Lチカプログラミング」の報告

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Netduino は内部で .NET Micro Framework が動き、Visual Studio を使って C# のプログラミングができるマイコンボードだ。実際に Visual Studio で開発するためには、SDK などいくつかの追加モジュールをセットアップする必要がある。このラボワークでは、Arduino の典型的なループを使った「L チカ」プログラミングと同じアルゴリズムで C# のコードを書いて比較し、また Netduino で別スレッドで実行する 2 つの「L チカ」プログラミングのデモをした。

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Netduino や Arduino は受け取った電圧変化をディジタル変換するアナログ入力の A/D ポートを標準で持っている。このアナログ入力ポートの動作を確かめるために、まずボリュームで電圧変化を与えて A/D 変換をし、次に距離センサーを使って距離の測定ができることを確かめた。

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そのほかブレッドボードを使った回路実験や 7 セグメント LED、バー型 LED、マトリックス型 LED などの使い方、Arduino の亜種や類似のマイコンボード、組み込み実装用の Arduino Pro Mini などの紹介もした。

この「ラボワーク」は今後も毎月第一土曜日に兵庫県の神戸市、三ノ宮で行うことを考えている。次回の計画は月半ばにアドミンティーチャーズのサイトで案内することとする。

アドミンティーチャーズ
https://adminteachers.wordpress.com/

興味のある方はぜひご参加ください。