カテゴリ:MF(マニュファクチャリング)

1月20日はサイエンス科1年生のマニュファクチャリングを行いました。

マニュファクチャリングとは「ものづくり」という意味です。探究活動に必要な試行錯誤する力を鍛えます。

今回は、プログラミングによるものづくりの3回目。

前回までは「RaspberryPi」という小型コンピューターを使って様々なデータロガーを自作しました。

今回は、いよいよ自作したデータロガーをネットワークに繋ぎ、遠隔操作できるようにします！

こちらが、本日の目標。力学台車の上にRaspberryPiとモバイルバッテリーが載っています。

さぁ、まずはRaspberryPiをネットワークに繋ぎます。IPアドレスなどを入力してWi-Fiルーターに接続。

同じネットワーク上にあるサーバーに繋いでみましょう。ＳＳＨを使って他のコンピューターに侵入するのです。

次に、RaspberryPiを遠隔操作できるようにしましょう！今回は、アプリWebSSHを使用しました。タブレットとRaspberryPiが簡単に繋がる！

さぁ、いよいよ測定しよう！Pythonで加速度センサーのスクリプトを組みました。これをタブレットで遠隔操作して･･･

壁と衝突させて、加速度の変化を測定します。

トンネル、くぐらせたくなるよね（笑い）

さて、皆の測定データがどんどんサーバーに届いています。これをGoogleドライブに移動させます。

手元のパソコンで、データを分析できます。上手く衝突を捉えられたかな？

終了後のアンケートです。

今回は結構歯ごたえのあるプログラミングを行いました。なので、難しいと答える意見多いですが･･･その分できた時の充実感や試行錯誤が楽しかったとの意見も多数！

プログラミングって成功するととっても楽しいですよね！

良い学びとなりました。

３月１１日（土）

サイエンス科１年生のマニュファクチャリングでした。

今回はプログラミングPBLの第４回目。

これまで生徒たちはマイコンRaspberryPiの使い方を学んできました。

今回は株式会社ランバーミルの伊藤社長を講師にお招きして

「AIによる画像解析」に挑戦！

RaspberryPiでビデオカメラを作り

撮影データをサーバーに送り

各自のGoogleドライブに保存し

Google ColabでPythonを動かして解析プログラムを作ります！

（・・・え？なんのこっちゃ？）

静止画では伝わりづらいですが…

動く男子生徒の動きに合わせて、骨格検出が行われています！

さまざまな技術を学び、探究活動に活かしてほしい！

～お知らせ～

下記のページを新しく作りました。ぜひご覧ください。

・令和４年度SSH研究開発実施報告書はこちら

・サイエンス科卒業生の研究作品紹介ページはこちら

３月１３日（土）は１年サイエンス科最後の
マニュファクチャリングでした。

今回もプログラミングＰＢＬを行いました！


「皆さんは、組んだスクリプトのデバッグを行います。何度も、何度も頑張ってください。」
「デバッグとは、バグを取り除くこと。でも、なんでプログラムのエラーの事をバグと呼ぶでしょう？」
などなど、伊藤社長による「パソコン用語豆知識」が楽しいです。

ちなみにバグとは…そのままの意味で「虫」ですね。
コンピューターができた当時、巨大なコンピューターに入り込んだ虫が電流をショートさせたことが語源になっているそうな。


そんなわけで、こちらが自分のスクリプトのどこが悪いのかをチェックするコマンドです。
このような、いわば「道具」を使いながら自分のプログラムを完成させていきます。


ところで、今回のテーマは？

前回は観測データをネットを通じて送信できるようになりました。

今回は「Raspberry Piをわざわざモニターに接続してスクリプトを走らせなくても
電源が入ったら勝手に測定を始めて、データを送信する」
という事にチャレンジします。

実用的～！！



が、しかーし！そんな簡単なものではありません。
皆は相談しながらどんなスクリプトを書けばいいのか考えています。

それをクリア出来たら、課題がもう一つ。

RaspberryPiの環境は、文字だけのCUI環境です。
そこで「制御文字」を使って観測データを簡単にグラフ表示してみましょう！

つまり、時間ごとの明るさの変化を、例えば■を使って…

■■■■■■■■■■■■■■■
■■■■■■■■■
■■■■■■
■■■
■■
■■■
■■■■■■■■■
■■■■■■
■■
・・・・

というふうに、疑似的なグラフで表示してみよう！ということです。


簡単なようで、なかなか頭を使います。
今まで習ったスクリプトの書き方を組み合わせて、照度をグラフ化…できるか！？

↓↓↓


ドわ～！！画面全部が記号で埋まってしまった！！（笑）
そりゃそうだ！「照度2700」をそのまま記号にしては大変。
でも、記号で表示することはできたぞ！
あとは、どうすれば…。


講座後も残って熱心にチャレンジする生徒。


「あ！やっとできた～！！」
おめでとう！！
緑色の〇で明るさのレベルが表示できましたね。


という訳で、今回は株式会社ランバーミルの伊藤社長のご協力をいただきました。
ありがとうございました！
これからも、宮崎北高校のマニュファクチャリングはより深く、濃くなっていくのです…！

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３月６日（土）のマニュファクチャリングについてです。

この日は、前回のプログラミングPBLの続きでした。
今回から株式会社ランバーミルの伊藤社長にもご協力いただき
更に高度なプログラミングPBLに挑戦しました。


今回の大きなテーマは、Raspberry Piのネットワーク接続です。
今まではオフラインで使っていたため、計測データをその都度マイクロＳＤカードから取り出す必要がありました。

そこで、オンラインで計測データの取り出しができるようにしていきます！


ただし与えられるのは最低限のヒント！
説明書のスクリプトを丸写しでクリアできるものではありません！
もちろん相談や教え合いはＯＫです。


活発に話しながら課題を解決するためのスクリプトを組んでいきます。
時間は確保していますので、たっぷり試行錯誤をしてもらいました。
（細かい文字を見ながら…みんなよく頑張りました）


今回は伊藤社長がサーバーを用意してくださいました。
（サーバーは北海道にあるそうです。宮崎から北海道にデータを送信しています。）
上手くいけば、１人１人の測定データが画面に表示されていきます。


「お！上手く送信されてるね～」
「やった！」
苦労して作ったスクリプトが上手く走った時は
思わずガッツポーズですね（＾＾）

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２月６日（土）からの「マニュファクチャリング(ＭＦ)」では
プログラミングＰＢＬ（課題解決型学習）を行いました。

これまでのＭＦでは、クラフトＰＢＬとして
ものづくりを通して試行錯誤をしてきましたが

今回からはプログラミングで試行錯誤をしてもらいました！


用いるのは、マイコンの「Raspberry Pi（通称ラズパイ）」です。

とても小さなコンピューターですが、その汎用性は高く
優秀な各種センサーとして科学探究に応用することもできます。

１回目となる授業は、マイコンによるデータロガー作成を行いました。
ラズパイにセンサーを接続し、そのセンサーを動かすためのプログラムを作ります。


…と、その前に。
ラズパイに命令をするには、プログラミング言語「Python」を用います。
こちらに慣れてもらわなければ進めません。

そこで、必要最低限の基礎だけを伝え、自分たちでスクリプトを組んでもらいました。
定番の「Hello! World」の表示や「占い」の作成など…。

何しろ、スクリプトを組む概念すらない状態からのスタート。
何度エラーが出ても、生徒たちは必至に頑張りました。


そして…


ようやくデータロガーの作成に移り…
４時間で気温や照度などのデータを取れるようになりました！
画面に１秒ごとに計測データを表示しています。
表示するデータを変えたり、生徒たちはそれぞれで試行錯誤していました。

かなり頭を使った今回。
しかし、次回はさらにレベルが上がっていきます！


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7月18日（土）の報告です

マニュファクチャリング（以下、ＭＦ）の授業にて、
「パラシュートコンテスト」を開催しました！

この授業では、与えられた課題への議論と試行錯誤を通して
思考力・判断力・表現力・主体性を鍛えることを目的としています。
前回の紙飛行機コンテストの様子はこちら！


今回の課題は「すぐに広がるパラシュートを作ろう！」

モデルロケットなどを自作すると、パラシュートが開かない事もしばしば。（ブログ筆者の経験談）
そこで生徒には、射出後にすぐに広がるパラシュートを工夫して作ってもらいました。


今回も詳しい設計や答えは教えずに
材料（ビニール袋、糸、セロハンテープ、おもりの粘土）と道具（はさみ）だけを配布して
制限時間１００分間、議論と試行錯誤で取り組んでもらいました。

また、今回からはサイエンス科だけでなく普通科の希望者も参加できるようになりました！
普通科から参戦の二人。ものづくりが好きなのでしょう。
手元の道具だけでコンパスや天秤を作って、制作に励んでいました。やるねぇ！


「他の班に見られたくない！」と教室を離れ、廊下で秘密裏に調整をするチーム。
各班オリジナルのパラシュートが出揃います。


せっかく天気が良かったので、屋上からパラシュートを飛ばしてみることに！

こちらが今回のために制作した射出装置です。

竹のしなりを利用して、パラシュートを飛ばします。
（モデルロケットの逆噴射によるパラシュート射出を擬似的に再現したものです。）


先端にパラシュートを詰め込みます。
実は、ぎゅうぎゅうに詰め込み過ぎると射出できないようになっています。
このバランスも、各班に３枚与えられた「試技チケット」で試すことができました。


しかし、本番は一回のみ！さぁ屋上から、射出！

12グループの自信作が、宙を舞ったり、舞わなかったり。


見事、滞空時間9.4秒の記録を出した、こちらの班が優勝でした♪

今回も、議論と試行錯誤を大いに楽しめたようでした。
この経験を、科学探究に活かしてくださいね（＾○＾）


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５月１８日（月）

宮崎県の緊急事態宣言も解除され、徐々に日常が戻ってきた登校日。
１年サイエンス科はマニュファクチャリング（ＭＦ）の授業を行いました。

ＭＦでは"ものづくり"を通して、議論と試行錯誤を体験します。
３人１チームで課題に取り組み、競います。

今回のテーマは「よく飛ぶ紙飛行機を作れ！」

ただし、紙飛行機には主翼・尾翼・垂直尾翼の３つ以上のパーツで構成しなければなりません。
そう、ただの折り紙飛行機ではないのです。


設計と製作に与えられた時間は１００分間。
飛ばして、作り直して…となれば、時間ギリギリです。


材料はＡ４の厚手の紙１枚のみ！（あと、セロハンテープ＋α）
これだけではペラペラなので、工夫が必要です。


この班は円筒形の飛行機に翼をつけてみました。
しかし、上手く飛びません・・・。

試作して、飛ばして、さらに作り直したいときはチケットを使えば
新しい紙がもらえます・・・が、競技での記録を１秒ずつ減らされてしまいます。


考えすぎても時間切れ、考えなさすぎると材料切れ…。
議論と試行錯誤のバランスが要求されます。

そうこうしている間に時間切れ
各所から「もう1時間あればー！」「議論しすぎたー！」「全然試してないー！」という声が響きます（笑）


そして、１３の班が自信作を飛ばします！
・・・が、やはり難しかった！！墜落する飛行機が多数。


２階から投げていますが、平均して1.5～2.5秒ほどの滑空時間となりました。

実は、材料や授業プリントの中によく滑空する飛行機のヒントが隠されていたのですが、中々気づけなかった様子。

でも、それで良いのです！
これは第１回目のＭＦです。
今回の経験を糧に、試行錯誤のバランスを鍛えていけば大丈夫！

その後、解説を聞いて改良した飛行機の中には、よく飛ぶものもありました。

と言うわけで、ものづくりを通して試行錯誤の大切さを学ぶマニュファクチャリングの報告でした！