|
専門教育課程 情報工学科
| 授業科目区分 |
科目名 |
単位数 |
科目コード |
開講時期 |
履修方法 |
専門教育課程
専門科目
専門 |
情報工学専門実験・演習Ａ
Information and Computer Science Major Lab/Exercises A
|
3 |
E534-01 |
2024年度
５期（前学期）
６期（後学期）
|
修学規程第4条を参照 |
| 授業科目の学習・教育目標 |
| キーワード |
学習・教育目標 |
| 1.無線センサネットワーク
2.IoT
3.ネットワーク
4.ルータ・スイッチ
5.プログラミング
|
家電製品等で使用されているマイクロプロセッサおよび各種の無線モジュールを用いて，ワ
イヤレスセンサネットワークに関するプログラミング技術，IoT向け無線通信技術，データ
収集技術について学ぶ．
また，インターネットとセキュリティについて，ルータ・スイッチを用いて，IPv4/IPv6の
理解と構成に関して調査・演習を通じて知識やスキルを修得する．さらに，パケットキャプ
チャを通じて，ネットワーク制御の方法を学ぶ． |
| 授業の概要および学習上の助言 |
| 【授業の概要】
1) マイコンボードを用いたプログラミング技術の修得
2) IoT向け無線通信技術の知識の修得
3) IoT向け通信プロトコル技術の修得
4) ルータ・スイッチを用いた有線ネットワーク構築技術の修得
5) ネットワークキャプチャによる情報伝送路の知識の修得
6) 情報ネットワーク構築方法の知識／技能の修得
【学習上の助言】
プログラミングI，プログラミングⅡについては十分に修得しておくことが必要である．また，コンピュータアーキテクチャ
基礎や，情報ネットワークを修得しておく必要がある． |
| 教科書および参考書・リザーブドブック |
| 教科書：指定なし
参考書：指定なし
ﾘｻﾞｰﾌﾞﾄﾞﾌﾞｯｸ：指定なし |
| 履修に必要な予備知識や技能 |
| ・CおよびPythonのプログラミンを理解できている
・中央処理装置(CPU)，主記憶装置，レジスタについて説明できる
・ネットワークの階層構成について説明ができる．
・自分のPCにIPアドレスが設定できる． |
| 学生が達成すべき行動目標 |
| No. |
学科教育目標
（記号表記） |
|
| ① |
D,F,I,J,K,L,M,N,O,Q |
無線LAN，ZigBee，LoRaWANによる無線通信技術を確認できる． |
| ② |
D,F,I,J,K,L,M,N,O,Q |
MQTTによるデータ収集技術を確認できる． |
| ③ |
D,F,I,J,K,L,M,N,O,Q |
ワイヤレスセンサネットワークの設計と実装を確認できる． |
| ④ |
D,F,I,J,K,M,Q |
ルータ・スイッチを用いて、IPネットワークの理解と構成を確認できる． |
| ⑤ |
D,F,I,J,K,M,N,P,Q |
ネットワークキャプチャソフトを用いてネットワーク上のトラヒックを確認できる |
| ⑥ |
D,F,I,J,K,M,N,P,Q |
ネットワーク設計と実装を確認できる． |
| 達成度評価 |
|
|
評価方法 |
| 総合評価割合 |
0 |
0 |
0 |
50 |
50 |
0 |
0 |
100 |
| 指標と評価割合 |
総合評価割合 |
0 |
0 |
0 |
50 |
50 |
0 |
0 |
100 |
| 総合力指標 |
0 |
0 |
0 |
10 |
10 |
0 |
0 |
20 |
| 0 |
0 |
0 |
20 |
20 |
0 |
0 |
40 |
| 0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 0 |
0 |
0 |
10 |
10 |
0 |
0 |
20 |
| 0 |
0 |
0 |
10 |
10 |
0 |
0 |
20 |
| 評価の要点 |
| 評価方法 |
行動目標 |
評価の実施方法と注意点 |
| 試験 |
① |
|
|
| ② |
|
| ③ |
|
| ④ |
|
| ⑤ |
|
| ⑥ |
|
クイズ
小テスト |
① |
|
|
| ② |
|
| ③ |
|
| ④ |
|
| ⑤ |
|
| ⑥ |
|
| レポート |
① |
レ |
課題プログラムの完成をレポートによって確認する． |
| ② |
レ |
| ③ |
レ |
| ④ |
レ |
| ⑤ |
レ |
| ⑥ |
レ |
成果発表
(口頭・実技) |
① |
レ |
プログラム作品の実行・演算を行ってその機能を確認するとともに，実験に対する理解度を評価する． |
| ② |
レ |
| ③ |
レ |
| ④ |
レ |
| ⑤ |
レ |
| ⑥ |
レ |
| 作品 |
① |
レ |
プログラム作品がどれだけの機能，技術的な高度さを備えているかを評価する． |
| ② |
レ |
| ③ |
レ |
| ④ |
レ |
| ⑤ |
レ |
| ⑥ |
レ |
| ポートフォリオ |
① |
|
|
| ② |
|
| ③ |
|
| ④ |
|
| ⑤ |
|
| ⑥ |
|
| その他 |
① |
|
|
| ② |
|
| ③ |
|
| ④ |
|
| ⑤ |
|
| ⑥ |
|
| 具体的な達成の目安 |
| 理想的な達成レベルの目安 |
標準的な達成レベルの目安 |
| 学生の行動目標を完全に達成し，機器を統一的・複合的に制御
する複雑なプログラムを考え出して書くことができる． |
学生の行動目標をほぼ達成し，それぞれの機器を個別に制御す
る応用プログラムを書くことができる． |
| 授業明細 |
| 回数 |
学習内容 |
授業の運営方法 |
学習課題 予習・復習 |
時間：分※ |
| 第1週 |
当科目で扱う2テーマ（ワイヤレスセンサネットワー
ク実験演習，ネットワーク実験演習）について，テー
マ別のオリエンテーションを実施する． |
講義 |
学生ポータルで確認すること． |
200 |
| 第2週 |
【ワイヤレスセンサネットワーク実験演習①】
講義(センサ信号の処理，および組込機器におけるス
リープ制御)
演習(Arduinoを用いた実験) |
講義・実験 |
【予習】事前に配布する講義資料
のチェック．
【復習】講義資料の復習・確認． |
200 |
| 第3週 |
【ワイヤレスセンサネットワーク実験演習②】
講義(MQTTによるセンサデータの通知)
演習(MQTTの動作確認) |
講義・実験 |
【予習】事前に配布する講義資料
のチェック．
【復習】講義資料の復習・確認． |
200 |
| 第4週 |
【ワイヤレスセンサネットワーク実験演習③】
講義(IoTにおける無線通信-無線LAN-)
演習(組込デバイスによる無線LAN接続) |
講義・演習 |
【予習】事前に配布する講義資料
のチェック．
【復習】講義資料の復習・確認． |
200 |
| 第5週 |
【ワイヤレスセンサネットワーク実験演習④】
講義(IoTにおける無線通信-ZigBee-)
演習(ZigBeeによる無線通信) |
講義・実験 |
【予習】事前に配布する講義資料
のチェック．
【復習】講義資料の復習・確認． |
200 |
| 第6週 |
【ワイヤレスセンサネットワーク実験演習⑤】
講義(IoTにおける無線通信-LoRaWAN-)
演習(LoRaWANによる接続・検証) |
講義・実験 |
【予習】事前に配布する講義資料
のチェック．
【復習】講義資料の復習・確認． |
200 |
| 第7週 |
【ワイヤレスセンサネットワーク実験演習⑥】
講義(Society 5.0および仮想センサ)
演習(仮想センサデバイスの試作) |
講義・実験 |
【予習】事前に配布する講義資料
のチェック．
【復習】講義資料の復習・確認． |
200 |
| 第8週 |
【ワイヤレスセンサネットワーク実験演習⑦】
演習(IoTシステムの構築) |
実験・プレゼンテーション |
【予習】IoTシステムの設計．
【復習】これまでの内容の復習・
確認． |
200 |
| 第9週 |
【ネットワーク実験演習①】
講義の概要(ネットワーク技術、ネットワーク接続と
ネットワークケーブル等について))・PCとネットワー
クの関係について講義と演習を行う．
- ピアツーピアネットワークの構築
- ホストの MAC アドレスの確認
- コンピュータの IP アドレスの確認
- ネットワークアドレスの計算
- IP アドレスとネットワーク通信
- ホストの接続と設定
- インターネットの接続性のトレース |
講義・実験 |
【予習】教科書のチェック
【復習】ネットワーク技術につい
て確認と理解を深める．授業中に
提示されるソフトウェアの使用方
法を確認しておくこと． |
200 |
| 第10週 |
【ネットワーク実験演習②】
講義(スイッチの操作方法)
- スイッチング
- VLAN
- スイッチの設定
- Wireshark によるネットワークの確認 |
講義・実験 |
【予習】教科書のチェック
【復習】使用するスイッチのコマ
ンドの理解 |
200 |
| 第11週 |
【ネットワーク実験演習③】
講義(ルータの操作方法)
- ルータの設定
- DHCP
- サービス統合型 (ISR) ルータ・スイッチの電源投
入 |
講義・実験 |
【予習】教科書のチェック
【復習】ルータ・スイッチのコマ
ンドの理解 |
200 |
| 第12週 |
【ネットワーク実験演習④】
講義(ルーティングの設定方法)
- RIP の設定と検証
- Traceroute を使用した ISP 接続のマップ作成 |
講義・実験 |
【予習】教科書のチェック
【復習】使用するルータ・スイッ
チのコマンドの理解 |
200 |
| 第13週 |
【ネットワーク実験演習⑤】
講義(ルータ/スイッチの操作方法)
- DNS 名前解決の理解
- ルーティングテーブルからのネットワークダイアグ
ラムの作成
- ネットワークのサブネット化
- ルータコンフィギュレーションファイルの管理 |
講義・実験 |
【予習】教科書のチェック
【復習】使用するルータ・スイッ
チのコマンドの理解 |
200 |
| 第14週 |
【ネットワーク実験演習⑥】
講義(ネットワーク管理方法)
- LAN 接続のトラブルシューティング
- アクセス リストとポート フィルタリングの計画
- TFTP での Cisco IOS イメージの管理 |
講義・実験 |
【予習】教科書のチェック
【復習】ケースステディに沿った
解決手法と，これまで作成したプ
ログラムの改良点を確認しておく
こと． |
200 |
| 第15週 |
【ネットワーク実験演習⑦】
レポート提出（発表）
- 拡大に備えた IP サブネット化方式の設計
- 最後のまとめ |
講義・プレゼンテーション |
【予習】レポート・プレゼン資料
の作成
【復習】これまでの内容をよく復
習すること． |
200 |
|
一般に、授業あるいは課外での学習では：「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、ＧｏｏｄＷｏｒｋ！」：のようなプロセス（一部あるいは全体）を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間（例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間／週）を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。