Experience to teach Rapberry Pi - IoT for Junior High School Student. To make bread board circuit, Python program to controle GPIO, and Remote execution from Browser. This file adds additional pages and updates to Same Japanese Title presentation.

1. 高校生にラズパイＩｏＴ
教えて見た
Masahiro Furutera
IoTLT-ALGYAN @ Tokyo University
06/09/2018

2. 自己紹介
古寺雅弘 （Masahiro Furutera）
38年IT業界に生息しています
今の仕事：タイムマシーン株式会社 CMO
IoT関連のサービス（統合温度監視記録システム）
を提供している会社です http://tmcn.jp
実際の仕事はプレゼンとビジネス開発と契約書関連
昔の仕事：珍しい名前なのでググるかFBで
ご質問 → m.f@jcom.home.ne.jp

3. 東京都の正式なプログラムに便乗
W君 ：Ｙ先生がラズパイの実習したいと言ってま～す！
私 ：何すれば良いの？
Ｙ先生：実習形式で何やっても良いです
但し、スケジュール変更不可
手当が出るのでマイナンバー必要
ＯＫしたら、校長名で講師の依頼状が来て、承諾書と
マイナンバー、振り込み用の銀行口座を記入して提出
→ 市民講師と言うらしい
→ 実習を2回したので4日間だけ、東京都の臨時職員に
なっていたみたい
→ 小池都知事の名前で源泉徴収票が送られて来ました
都立Ｔ総合高校でラズパイＩｏＴの実習講習をしました

4. 実習対象の高校生
都立高校の中位レベル。
参加者は情報の授業でコンピュータを学習している事が前提
学年は問わない
総合高校なのでコンピュータ教室の設備とか充実している
参加者はWindowsのオペレーション、Excelとか問題無く使える
参加者： ８名程度
教える方：Ｙ先生（５０代）「情報」の先生
Ｘ君（２０代） 高専生、機械実習等で助手をしている
Ｗ君（３０代） バリバリの現役
私（６０代） まだ、現役（のつもり）
生徒２人に先生４人という贅沢な実習になりました

5. 実習内容
土曜日AM：
- 概要説明（30分）
- Raspberry Piを動かすまで（実習）
- Raspberry Piの設定（実習）
日曜日実習のグループ分けは着席
テーブルで２人または、３人とする
土曜日PM：
- 2組に分かれて以下を行う。
A. Raspberry Piの設定（続き）と
Apache Webサーバーを動かすまで
（講師が説明しながら実習）
B. 実習用ブレッドボード回路の作成
（実習、講師と一緒に作成）
１組は A,B 、２組は B,A の順番
日曜日AM：
- ２日目の概要説明と前日実習の
質疑応答（30分）
GPIOの制御（説明、30分、実習90分）
日曜日PM：
- Apache Webサーバーにアクセスして、
ブラウザーからGPIOを制御してみよう
（グループ実習120分、実習の前に
簡単な説明とグループ分け）
最後に動かしたプログラムの発表
実習の感想、および質疑応答
１回目実習： ２０１７年３月１８～１９日 ２回目実習：２０１７年８月２６～２７日
１回目の実習は代表で発表）にしたが、以下の理由で２回目は全員発表に変更
- グループ内で相談するより、自分でやろうとする意欲が強い
- 全員ついてこれそう

6. ラズパイを動かしてみる（土曜日ＡＭ）
配布したラズベリーパイと部品の
説明と確認
ＳＤカードは最新のRaspbianを
あらかじめコピーして配布
講習では（古い）Type Bを使用
モニター、キーボード、マウスは
教室のパソコンのものを使用
デスクトップが立ち上げったら、まず
シャットダウン、再起動の練習
この後、タイムゾーン等を設定

7. 実習に必要な最低限のLinuxコマンドを説明
Apache2を導入するので、インターネットアクセスが必要
モバイルルーターとスイッチで独自ネットワークを作って使用
エディターは最初、nanoを使って始めたが、ちょっと無理があるので、
そ～だ、leafpadを使おう（Windowsのメモ帳と使い方がほぼ同じ）
Apache2の構成でディレクトリーを行ったり来たりするのでやはり
オペミス乱発。逆にディレクトリについての知識が得られたはず
→失敗は成功の元
Apache2の導入と構成（土曜日PM-A）
余談：
２回目実習前に教育用のネットワークがダウン原因は古いルータ
W君はほとんど障害の原因追求していた
無駄なネットワーク機器外したら、ネットワークがめちゃ速くなった
次からは教室のLANでApache2の導入可能

8. ブレッドボード回路の作成
（実習のキモなのでちょっと詳しく説明）
配布されたブレッドボードと以下の部品で
テスト用の回路を作る
ＬＥＤ３個（初心者なので抵抗入りを使用）
順番に点灯させたり消したりする
スイッチ
スイッチを押した場合にプログラムの動作を変える
抵抗
ＧＰＩＯの入力ピン用（スイッチで使用）
ジャンパー線
出来あがった実物と前もって配った資料に
従って作成する
テスト回路の作成（土曜日PM-B1）

9. テスト回路の作成（土曜日PM-B2）

10. テスト回路の作成（土曜日PM-B3）
ラズパイに繋がないで回路だけのテスト
をする
→ これ重要
回路がちゃんと動いているので
プログラムが意図した様にならない時は
プログラムのバグ
まったくの初心者なので心配だったけれど
何とか全員完成

11. 午前中はターミナルを使用してスタンドアロンで動かす
１．ラズパイとテスト回路を接続
２．GPIOコマンドでLEDを付けたり消したりする
３．GPIOコマンドでスイッチの値を読み取る
４．Pythonのプログラム（配布した資料のプログラムをLeafpadで入力）で
GPIOを制御
５．プログラムはスイッチを押すとLEDを点滅させて終了するプログラム
なので、以下を試してプログラミングの練習
- スイッチを押されたか押されていないかをprintで出力
- 緑黄赤を3秒間光らせる変わりに10回点滅させる
- スイッチを押すと順番にLEDの点灯が変わる様にする
GPIOの制御（日曜日AM）

12. 午後はＷｅｂサーバーでＣＧＩを動かす総合実習
総合実習（日曜日PM）
プログラムっていろいろ出来るんだ、を理解
実習中に隣の人のラズパイのアドレスで実行すると、リモート実行できてし
まう事も体感したので、セキュリティの考え方のとっかかりもつかんだはず
2回目は代表者では無く、全員に説明させた
ＩｏＴになりました！

13. ちょっと整理（GPIOの制御）
以下の順番に全パターン実習
1. GPIOコマンド
2. Pythonプログラム（xxx.py）
3. CGIから実行（http://127.0.0.1/cgi-bin/xxx.py）
4. Web I/Fから実行（local, http://127.0.0.1/aaa.html）
5. Web I/Fから実行（remote, http://192.168.yyy.zzz/aaa.html）
実習用サンプル
CGIを実行後に
別Window（Tab）で
終了を表示

14. 実習の目的と成果
実習講座の目的：（配布資料）
Linux OSのコンピュータが以外と簡単に動かせる事を知る
コンピュータを思ったり考えたりしたとおりに動かそうとしたら、いろいろ
勉強が必要な事を知る
コンピュータのどの分野に興味があるか、もっと勉強したいかを考える
実習を通して：
ハードウェアに対するハードルを下げる
いろんな物がプログラムで制御されている事を肌で感じる
ラズパイの様な小さいものでも複雑な仕掛けで動いている事を知る
他人からリモートで自分のコンピュータを制御可能な事を知る
← セキュリティが大事な事を実感させる
初期の目的は達成！

15. 感想他
◼ いまどきの高校生
思ったより優秀 ← 初めての事が多い割についてきた。脱落者無し
スマホ世代 ← 最初の休み時間にいきなりMinecraft見つけて遊び出す
面接慣れ？ ← 感想とか、優等生的で個性が見え難い
コピペ指向？ ← プログラムコピペして長くするの得意。ループの方法聞いてこない
◼ 教える側の年齢構成が良かったかも
◼ 難しいところ
ｒａｓｐｂｉａｎ結構変わる。２回目はイメージ作り直して内容をモディファイする必要が
piユーザーでGPIO制御可能に。apachectl改善されてるし。chromium速いし
◼ 改善したい点
CGI, buttonのラベルで日本語表示したい、の感想がすぐ出てきた
← 日本語入出力全部導入すると時間かかるので今回は、殆ど英語で実施
Arduinoもいじらせたい（次ページ）
← Single Task，初期化の概念
◼ 若い人に広げてもらいたいけれど
実習の観点で見ると、高等学校教育のＩＴ教育には穴がある
東京で年間2,000人教えるとかなりインパクトがあるはず
高等学校は敷居が高い（プログラムにのらないと）
パソコンは最新でも、ネットワーク機器が古かったりでインターネット接続環境がプアー
市民講師と兼業、副業禁止規定
→欧米（民間）では、競業禁止規定は有っても、兼業・副業は一定の範囲でＯＫ

16. 1. テスト用回路の制作
2. ArduinoでＧＰＩＯを制御
Single Task Monitor, Single Task
IDE, ライブラリの概念
初期化、ループの概念
3. Raspberry Piを動かしてみる
4. Apatch2の導入と構成
Multi Task OSとSingle Task Monitorとの違い
Linuxの基礎
Arduino, Raspberry Pi, ハードウェアと実行環境の比較
5. Raspberry PiでGPIOの制御
6. ｕｆｗでポートのアクセス制限
ネットワークセキュリティの基礎
7. 総合実習
Pythonプログラミングの初歩
この順番に実習するのが望ましいかも

17. 実習で使用した回路を動かせます
スマホでテザリングをON
Raspberry PiとＭａｃからは
スマホがWi-Fiルータに見える
Raspberry Piと実習用回路に
USB Wi-Fiアダプターを追加
電源はモバイルバッテリー
Ｍａｃ上のChromeで実行
Raspberry Piは同じ
ローカルネットワークで
アクセスできる
モバイルバッテリー
USB Wi-Fi
興味のある方は声をかけてください！

18. ご静聴ありがとうございました