教科「情報」でChromebookとPythonとVSCodeとJupyter Notebook

0. はじめに

高校でChromebookを使って、プログラミング教育を行うための環境構築手順をシミュレーションしてみました。

1. Linuxを有効化

1. 設定アプリで、次の手順で有効化する。
   「ChromeOSについて」→「Linux 開発環境」→[設定]→「Linux 開発環境をセットアップする」→[次へ]→ユーザー名を設定→[インストール]→ターミナルが開く
2. 日本語入力のための設定は必要ない

2. フォントとモジュールのインストール

1. 開いたターミナルで、まずは

   sudo apt update && sudo apt upgrade -y
   

2. VSCodeを日本語化したとき、メニューがぼやけるので、きれいな日本語フォントをインストールする

   sudo apt install fonts-noto-cjk -y
   

3. 仮想環境を作りパッケージをインストールしたいので、venvをインストールする

   sudo apt install python3-venv -y
   

4. matplotlibのグラフを表示するためにtkinterをインストールする

   sudo apt install python3-tk -y
   

   VSCodeでJupyter Notebookを利用する場合は不要。

3. VSCodeのインストール

1. 公式サイトからDebian用の.debファイルをダウンロードする
2. .debファイルをダブルクリックしてLinuxにインストールする

4. VSCodeにPython開発環境を設定

1. ランチャーからVSCodeを起動する
2. 日本語化のための拡張機能をインストールする
3. Pythonの拡張機能をインストールする
4. Jupyterの拡張機能をインストールする（以前はPythoの拡張機能とともにインストールされていたが、別になった。）
5. 「MyProjects」というフォルダを作成し開く
6. [Ctrl]+[Shift]+[@]キーを押し、ターミナルを開く
7. 仮想環境を作成する

   python3 -m venv venv
   

8. 仮想環境をアクティブ化する

   source venv/bin/activate
   

   アクティブ化すると、ターミナルの先頭に (venv) と表示される。
9. 仮想環境のpipをアップデートする

   python3 -m pip install --upgrade pip
   

10. 仮想環境にjupyterをインストールする

    python3 -m pip install jupyter
    

11. 必要なパッケージがわかっていればインストールしておく（今回は、次の起動確認のために matplotlib をインストールする）

    python3 -m pip install matplotlib
    

5. 起動確認

1. VSCodeのメニューの「ファイル」→「新しいファイル」→「Jupyter Notebook」から新しいnotebookを作成する
2. 4-7で作成した仮想環境のカーネルを選択する
3. 次のコードを入力して実行する
   parabolic_motion.ipynb

   import math as math
   import matplotlib.pyplot as plt
   plt.rcParams['font.family'] = 'Noto Sans CJK JP'  # matplotlibで日本語を表示するための設定
   
   dt = 0.01
   v0 = 30
   g = 9.8
   x = [0]
   y = [0]
   angle = 45.0 * math.pi / 180.0
   vx = [v0 * math.cos(angle)]
   vy = [v0 * math.sin(angle)]
   for i in range(1000):
       vx.append(vx[i])
       vy.append(vy[i] - g * dt)
       x.append(x[i] + vx[i] * dt)
       y.append(y[i] + (vy[i] + vy[i + 1]) / 2.0 * dt)
       if y[i] < 0:
           break
   plt.plot(x, y)
   plt.title("物体の放物運動")
   plt.xlabel("水平距離")
   plt.ylabel("高さ")
   plt.show()
   

   
4. 成功！
   実際はネットワークの通信速度の問題から、こんなにうまくいかないと思いますが。