実験・実習IIIB

科目基礎情報

学校	木更津工業高等専門学校	開講年度	令和07年度 (2025年度)
授業科目	実験・実習IIIB
科目番号	j0310	科目区分	専門 / 必修
授業形態	実験・実習	単位の種別と単位数	履修単位: 1
開設学科	情報工学科	対象学年	3
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材
担当教員	丸山 真佐夫,和﨑 浩幸

到達目標

・Raspberry Pi 上でソフトウェア開発ができるように、環境を整えることができる。
・標準的なインターフェースについて理解し、利用することができる。
・初歩的なIoTプログラミングについて理解できる。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
作業報告書の作成	作業報告書の目的を理解し、その趣旨に合致した報告書を期限内に作成・提出できる。	作業報告書の目的を理解し、期限内に作成・提出できる。	作業報告書の目的に合致する報告書作成が、期限内に作成・提出できない。
開発環境の整備	自ら調査して、OS・アプリのインストール、アップデートと設定ができ、開発環境の整備ができる。	相談しながら、OS・アプリのインストール、アップデートと設定ができ、開発環境の整備ができる。	OS・アプリのインストール、アップデートと設定ができず、開発環境の整備ができない。
ハードウェアの測定	必要な測定に応じて自ら正しい測定機器を選んで、正しく測定を行うことができる。	測定機器を用いて、測定を行うことができる。	測定機器を用いて、測定を行うことができない。
課題の達成	提示された課題の内容を理解し、自ら調査を行いながらプログラムを作成し、目標とする結果にたどり着ける。	提示された課題の内容を理解し、相談しながらプログラムを作成し、目標とする結果にたどり着ける。	提示された課題の目標とする結果にたどり着けない。

学科の到達目標項目との関係

準学士課程(R5までのDP) R5までDP_1 科学技術の基礎知識・応用力の修得・活用

準学士課程(R5までのDP) R5までDP_4 情報技術の修得

教育方法等

概要:

Raspberry Pi 3とI2CやSPIインターフェースで気温・気圧センサやA/D変換器などを接続して制御を行う。また、PWM制御について学ぶ。
最後に、Node-REDによるMQTTサーバを利用した簡単なIoT実験を行う。

授業の進め方・方法:

Raspberry Pi を1人1台ずつ用いて実験を進める。
指示に従って必要な操作を行い、各種ソフトウェアのインストールと設定を行う。
簡単なプログラムを書いて、I/Oの制御を行う。
Node-REDを用いて、フローによる簡単な遠隔制御を行う。

注意点:

積極的に課題に取り組むこと。
各授業時間ごとに、実施した内容を作業報告書として作成し、次回の授業時間までに提出すること。
各インターフェースに接続されているデバイスの仕様を理解した上で、プログラミングに臨むこと。
Node-REDはフローを作成することで、簡単にさまざまなプロトコルに対応できる便利なツールである。目的に応じて、自らプログラムを作成してフローに取り込むようにすること。

授業の属性・履修上の区分

実務経験のある教員による授業

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	ガイダンスを行う。 OS等のアップデートを実施する。	OSなどのソフトウェアを最新に保てる。
		2週	ハードウェアPWMによるサーボモータ制御を行う。	ハードウェアPWM制御の実現方法について理解できる。 使用するサーボモータに合わせて適切にハードウェアPWMの設定ができる。
		3週	同上	同上
		4週	I2Cインターフェースで接続された気温・気圧センサからデータを取得する。	I2Cインターフェースについて調査を行い、理解できる。 センサからのデータ取得方法について理解し、データが取得できる。
		5週	同上	同上
		6週	4桁7セグメントLEDに気温・気圧を表示する。	ダイナミック点灯方式について理解し、取得した気温・気圧を表示できる。
		7週	同上	同上
		8週	作業報告書の整理を行う。	第7週までの作業報告書の点検を行って、必要に応じて修正を行い、再提出する。
	4thQ
		9週	SPIインターフェースでA/D変換器から値を読み込む。	SPIインターフェースについて調査を行い、理解できる。 A/D変換器から値を読み取るプログラムが作成できる。
		10週	同上	同上
		11週	同上	同上
		12週	MQTTについて調査し、その仕組みを理解する。 Node-REDを導入する。	MQTTについて理解する。 Node-REDのインストールができる。
		13週	Node-REDでMQTTサーバ経由でA/D変換値を取得して、WEB上に表示する。	MQTTサーバを利用して、データの送受信ができる。
		14週	Node-REDでMQTTサーバ経由でA/D変換値を取得して、サーボモータを制御する。	MQTTサーバを利用して、遠隔制御ができる。
		15週	作業報告書の整理を行う。	第14週までの作業報告書の点検を行って、必要に応じて修正を行い、再提出する。全ての作業報告書を順番に連結し、提出する。
		16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類		分野	学習内容	学習内容の到達目標	到達レベル	授業週
基礎的能力	工学基礎	工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法)	工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法)	実験テーマの目的に沿って実験・測定結果の妥当性など実験データについて論理的な考察ができる。	3	後2,後3,後4,後5,後6,後7,後8,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15
				実験ノートや実験レポートの記載方法に沿ってレポート作成を実践できる。	3	後2,後3,後4,後5,後6,後7,後8,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15
				実験データを適切なグラフや図、表など用いて表現できる。	3	後2,後3,後4,後5,後6,後7,後8,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15
				実験の考察などに必要な文献、参考資料などを収集できる。	3	後2,後3,後4,後5,後6,後7,後8,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15
				実験・実習を安全性や禁止事項など配慮して実践できる。	3	後1
				個人・複数名での実験・実習であっても役割を意識して主体的に取り組むことができる。	3	後1
				共同実験における基本的ルールを把握し、実践できる。	3	後1
				レポートを期限内に提出できるように計画を立て、それを実践できる。	3	後1,後8,後15
専門的能力	分野別の工学実験・実習能力	情報系分野【実験・実習能力】	情報系【実験・実習】	論理回路などハードウェアを制御するのに最低限必要な電気電子測定ができる。	3	後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後13,後14
				標準的な開発ツールを用いてプログラミングするための開発環境構築ができる。	3	後1,後12
				要求仕様にあったソフトウェア(アプリケーション)を構築するために必要なツールや開発環境を構築することができる。	3	後1,後12
				要求仕様に従って標準的な手法によりプログラムを設計し、適切な実行結果を得ることができる。	3	後2,後3,後4,後5,後6,後7,後9,後10,後11,後13,後14

評価割合

	作業報告書・課題達成	合計
総合評価割合	100	100
作業報告書の作成・開発環境の整備・ハードウェアの測定	90	90
課題の達成	10	10