1. プログラムによる
計測と制御の
仕組みを学ぶための
学習支援ソフトウェア
• 松浦 敏雄／中村 亮太／Chan Myae THU
– 大阪市立大学 大学院創造都市研究科
• Liu Lu
– 関電システムソリューション
• 西田知博 ×
– 大阪学院大学 情報学部

2. プログラミング教育の重要性
 情報教育の流れ
 コンピュータリテラシ中心
 コンピュータの仕組みの理解が重要視される
 中学校 技術・家庭科の新学習要領
 「プログラムによる計測と制御」が必履修

3. 本研究の目的
 『プログラムによる計測と制御』で学ぶべきこと
 コンピュータによる計測・制御の基本的な仕組
みを知ること。
 情報処理の手順を考え，簡単なプログラムが
作成できること。
このための 学習支援ソフトウェアを作成

4. 学習支援ソフトウェアの概略
センサーの値
制御
初学者向けプログラミング学習環境 PEN Arduino

5. 本研究の学習支援ソフトウェア
 初学者向けプログラミング学習環境 PEN
 プログラムを日本語で記述
 大学入試センター「情報関係基礎」のDNCL
 ボタンによる入力支援機能
 トレース機能で実行の流れがつかめる
 PEN に計測・制御を学ぶための機能拡張
 ハードウェアには Arduino を使用

6. 初学者向けプログラミング学習環境 PEN
実行制御
エディタ
コンソール
変数表示
プログラム入力支援ボタン

7. とっつきやすいプログラミング言語
 大学入試センター 入試科目 「情報関係基礎」で用いられている
 日本語表現
 付加的な説明がなくても理解できる
平成19年度センター試験 「情報関係基礎」より
変数の宣言を追加
組み込み関数追加
xDNCL

8. プログラムの入力の誤りを減らす
 プログラム入力支援機能
 文法的誤りを抑えることができる
 支援ボタンのカスタマイズ可能
カスタマイズすると…

9. プログラムの実行を観察できる工夫
 プログラム実行制御/状態表示機能
 実行制御
 実行 / 一時停止 / 一行実行
 実行速度調整バー
 観察しながらプログラムを実行できる
 プログラム実行箇所マーカー
 何行目が実行されているかを把握できる
 変数表示画面
 変数の値変化がリアルタイムで見れる

10. Arduino を制御するための関数
 openPort( port )
 Arduinoと通信するためのポートを開く
 ［パラメータ］ port：デバイス名
 closePort()
 開いたポートを閉じる
 portListLength()
 シリアル通信できるポート数を調べる
 ［戻り値］ シリアル通信できるポート数

11.  portList( num )
 シリアル通信できるポートを返す
 ［パラメータ］ num：ポートリスト番号
 ［戻り値］ シリアル通信できるポート情報
 pinMode( pin, value )
 指定したピンを入力用か出力用を設定
 ［パラメータ］ pin：ピンの番号
value：INPUT または OUTPUT
 ［戻り値］ なし
 digitalRead ( pin )
 指定したピンの値を読み取る
 ［パラメータ］ pin：読み取るピンの番号
 ［戻り値］ 0 または 1

12.  digitalWrite ( pin, value )
 指定したピンにデジタルデータを書き込む
 ［パラメータ］ pin：ピンの番号, value：0 または 1
 ［戻り値］ なし
 analogRead ( pin )
 指定したアナログピンから値を読み取る
 ［パラメータ］ pin：読み取るピンの番号
 ［戻り値］ 0 から 1023 までの整数値
 analogWrite ( pin, value )
 指定したピンにアナログデータを書き込む
 ［パラメータ］ pin：出力に使うピンの番号
value：0 から 255 の整数値
 ［戻り値］ なし

13. Arduino の PIN について
14本のデジタルIO
うち6本をPWMで利用可能 • 6：ボタン１
• 7：ボタン２
• ８：ボタン３
• 10：LED1
• 13：LED2
• ４：光センサ
• ５：温度センサ
6本のアナログ入力

14. 01:/* LEDを5秒間光らせるプログラム */
02:openPort("COM7") /* シリアル通信開始 */
03:
04:pinMode(13, "OUTPUT") /* 出力モード */
05:
06:digitalWrite(13, 1) /* LEDを光らせる */
07:sleep(5000)
08:digitalWrite(13, 0) /* LEDを消灯する */
09:
10:closePort() /* シリアル通信終了 */

15. 01:/* LEDを10回点滅させるプログラム */
02:整数 i
03:openPort("COM7")
04:pinMode(13, "OUTPUT")
05:i を 1 から 10 まで 1 ずつ増やしながら，
06: | digitalWrite(13, 1)
07: | sleep(500)
08: | digitalWrite(13, 0)
09: | sleep(500)
10:を繰り返す
11:closePort()

16. 今後の予定
 Arduino を使うためのマニュアル整備
 Arduino を制御するための関数を追加
 抽象度の異なるものを用意する
 例） LED1("high") だけで LED1 が光る
 プラグイン機能を用いて関数を追加
 他の計測・制御を行うハードウェアに対応
 学習支援ソフトウェアの評価
 実際の授業で使用し評価し改良を加える