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ArduinoとESP32をSTEM教育に活用

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原文(投稿日:2021/06/05)へのリンク

2年以上の開発期間を経て数か月前にIndieGogoで立ち上げられた、Crowbitsは、BBC Micro:bitに加えて、ArduinoボードとESP32ボードの両方を活用してロジカルシンキングとプログラミングを教えるSTEM教育プロジェクトだ。レゴブロックの互換性とScratchのようなインターフェースを備えたこのプロジェクトはIndieGogoの支援目標を達成し、出荷の準備ができたと、CrowbitsのメーカーであるElecrowは述べている。

Crowbitsは、磁気Pogoピンによってスナップできる小さなプラグアンドプレイブロックであり、Crowbitsを相互に簡単に接続できる。Elecrowは、DCモーター、ブザー、LED、ジェスチャーセンサーなど、40種類以上のCrowbitsをすでに構築している。入出力モジュールに加えて、プログラム可能なマイクロコントローラとIIC/UARTモジュールもある。

Crowbitsの背にはLEGO互換のピンホールがあり、LEGOブロックにCrowbitsを取り付けて、たとえば動くロボットを構築できる。

Crowbitsは、さまざまな複雑さのレベルでいくつかの異なるプロジェクトを作って組立てることができ、Explorer、Inventor、Creator、およびMasterキットの4つの異なるキットにバンドルされている。

Explorerキットは、4足ロボット、スマートファン、登山猿の作成など、コーディングを必要としない電子およびエンジニアリングプロジェクトに焦点を当てている。

Inventorキットは、Micro:bitマイクロコントローラを使用したプログラミングの最初のステップを取り入れる。Micro:bitは、英国のコンピュータ教育で使用するためにBBCによって設計され、加速度計、コンパスセンサー、2つのプログラム可能なボタン、LED、Bluetooth、およびその他のセンサーを統合している。キットには、Micro:bit用のアダプタモジュールが付属しており、Crowbitsを入力/出力として使用できる。Inventorキットを使用して構築できるプロジェクトには、DCモーター、IR反射センサー、およびLEGOブロックを組み合わせて体操選手の動きをシミュレートする鉄棒体操選手、超音波センサーとサウンドブザーを使用して、LEGOブロックの相対変位に基づいてサウンドを合成する超音波ギター、前の2つのプロジェクトで使用したすべてのモジュールで障害物を回避できる車を作成する必要のある、障害物を回避できる車等を含む。

Creatorキットは、Arduino互換ボードであるCrowbits-UNOモジュールに基づいており、BluetoothとMpu6050ジャイロスコープを統合し、プログラミングスキルのさらなる向上を目指している。Creatorキットを使用して構築できるプロジェクトには、移動する馬を制御するためにIR反射センサーを使用する競走馬、リニアポテンショメータとボタンを組み合わせてカーレースをシミュレートするレーシングカー、振動モーターを使用するオートバイ、RGBマトリックスを使用してパターンを表示する記憶ゲーム等を含む。

Creatorキットのプロジェクトは、Inventorキットのプロジェクトよりも少し複雑だ。これにより、基本的なプログラミングの概念から、関数、イベント処理、条件付きループ、複雑な論理述語などのより高度な概念に移行できる。対して、Inventorキットでは、操作、待機、および条件分岐のシーケンスをほぼ排他的に使用する。

最も高度なプロジェクトは、ESP32マイクロコントローラに基づくMasterキットに含まれている。ESP32はWiFiとBluetoothチップを提供し、Arduinoよりもクロックは高速だ。このキットには、キーボードモジュール、2G GSMネットワークモジュール、320x240 TFTスクリーン、指操作ジョイスティック、レーザー測距センサー、およびサーボモジュールが含まれる。Masterキットに含まれるプロジェクトには、幾何学的形状を表示するためのTFT画面の駆動、距離検出器の構築、レーダー、SMSメッセージの送信等を含む。

このようなプロジェクトを構築するために必要な分析作業に加えて、Masterキットの主な焦点は、TFTスクリーンや2Gモジュールなどの駆動に必要なAPIを理解して使用することだ。さらに、Arduino-ONEと比較してESP32の複雑さが比較的高いため、このキットは、ファームウェアを外部デバイスにアップロードするなどの高度な概念を快適に理解できる年長の子供を対象としている。

4つのキットはLetscode IDEを使用する。これは、Scratchのようなブロックを使用してプログラムを構築するグラフィカルプログラミング環境を提供する。ただし、このプログラムはWindowsでのみ実行され、これはある種の制限に映るかもしれない。

Elecrowの広報担当者は、InfoQとの会話で、すべてのモジュールが「互換性」テストに合格し、IndieGogoのキャンペーンが終了すれば、すべてのキットを支援者に出荷する準備ができていると述べた。

Elecrowによると、Crowbits開発の次のステップは、既存の4つのキットで利用可能なコンポーネントの数を40以上から80以上に倍増し、それらを利用する新しいプロジェクトを追加することだ。

次のフェーズで、Elecrowは、Crowbitsユーザと初心者がキットを使用してプログラミングスキルを学ぶための最良の方法を模索することに焦点を当てると述べている。

Crowbitsは、市場で入手可能な最初のSTEMキットではない。競合には、LEGOのRobot Inventor MindStormsキット、littleBits STEAMキット、Microduino STEM Education Mixキットなどがある。

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David Pine 2019年11月7日 午後7時48分

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