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災害激甚化に対応する避難者のオンライン学習継続と学習履歴確保のための分散支援環境

Research Project

Project/Area Number 21K02844
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 09070:Educational technology-related
Research InstitutionShikoku University

Principal Investigator

戸川 聡  四国大学, 経営情報学部, 教授 (20399166)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 金西 計英  徳島大学, 高等教育研究センター, 教授 (80204577)
近藤 明子  四国大学, 経営情報学部, 准教授 (60514081)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywordseラーニング / 学習支援システム / 避難時学習 / 学習履歴保持 / ブロックチェーン / 学習履歴管理
Outline of Research at the Start

学習環境のオンライン化が進んでいる.教育オンライン化は膨大な学習履歴収集を可能とし,AI技術を応用した学習支援等も検討されている.これら教育DXの進展には,学習者側においても安定した情報通信環境の存在を前提とする.一方,集中豪雨の多発やスーパー台風の発生など,災害激甚化が止まらない.激甚災害の多発は学習者を長期避難生活に陥れる.避難状況下での安定した通信環境確保は困難を伴い,学習継続を阻害される大きな要因となる.
本研究ではIoT機器を応用した学習者個別LMSの構築をはじめ,避難所におけるオンライン学習の継続と学習履歴保持を目的とした分散型学習支援フレームワーク構築を目指す.

Outline of Annual Research Achievements

本研究では,被災時における長期の避難生活下での学習継続と学習履歴確保を目的としたフレームワーク構築を目指している.特に自然災害の激甚化により避難生活が長期化するなか,被災後の不十分な情報通信基盤においてもeラーニングを継続し,学習履歴の保持を担保できる枠組みについて検討を進めている.学習履歴分析や人工知能(AI)の発展と相まって,AIを活用した学習者支援も加速すると考えられる.このため,災害発生時やその後の経過において,学習支援環境の維持と学習履歴の保持を担保しなければならない.これらの問題に対し,我々はエッジデバイスとブロックチェーンを活用した学習履歴の分散統合機構を提案し,その実装と効果検証に取り組んできた.
計画三年目の本年度は,これまで検討,実装してきた提案フレームワークのうち,学習履歴統合機構の開発に取り組んだ.フレームワークを構成する要素技術を継続的にサーベイ後,検証した.加えて技術検証のためのプロトタイプシステムを洗練した.実装,洗練された学習履歴統合機構によりラボレベルでの実証実験を実施し,その有効性の検証と問題点の洗い出しを行った.
次年度は計画延長も含め最終年度となる予定である.構築した学習履歴確保のためのフレームワークにより,プロトタイプによる実証実験を実施する予定である.これまでの成果と明らかになった課題を踏まえ,さらなるフレームワークの洗練にも取り組みつつ,得られた成果をもとに関連学会を中心とした発表と論文発表による成果公表を目指す.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2023年度の研究計画として示した「学習履歴統合機構開発」では,LMSとブロックチェーンに保持される学習履歴の整合性を担保しようとするものである.また,継続して開発中の「ブロックチェーンノード制御機構開発」は,災害時における学習者の学習履歴保持を担保しようとするものである.いずれも実証実験実施のためプロトタイプによる実証を計画してきたが,2022年以前から慢性化している半導体不足や長期化するウクライナ戦争による世界的サプライチェーンの停滞は,本研究で使用するIoTデバイスの調達にも引き続き影響を与えている.具体的には,ラボでの実証実験のためIoTデバイスであるラズベリーパイ4を複数台調達予定であったが,2023年度末においても調達困難な状況である.
一方,クラウド環境上にIoTデバイスを模した実験環境を構築するなど,実証実験に向けたエミュレート環境にて,実装したプロトタイプの稼働実験を実施している.これらから得られた成果と見いだされた課題は,関連する国際会議論文として報告済みであり,成果発表の点では相応の成果を残していると言える.

Strategy for Future Research Activity

課題進捗における自己点検評価で示した通り,半導体需要の逼迫や地域紛争長期化により実験機材の十分な調達が実現できなかった.一方,半導体需要逼迫も緩和されながら新たなIoTデバイスもリリースされており,IoTデバイス入手性も改善しつつある.クラウド上のエミュレート環境による実験も模索しながら,効果検証のための実験実施に取り組む.
一方,IoTデバイスなどのエッジデバイスとその関連技術やバックエンドとなるクラウド関連技術の進展は目覚ましい.ブロックチェーン関連技術においてもその進展は目覚ましい.これらの成果進展を引き続きサーベイしながら,成果のフレームワークへの適用と洗練も継続して検討し,提案フレームワークの洗練に取り組む.また,得られた成果は関係学会などで積極的に公表する予定である.

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 4 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Design of Learning History Retention Framework using Blockchain Infrastructure to Ensure Reliability of Learning Logs2024

    • Author(s)
      Satoshi Togawa, Akiko Kondo, Kazuhide Kanenishi
    • Journal Title

      Proceedings of 7th International Conference on Intelligent Human Systems Integration

      Volume: Vol.119 Pages: 248-254

    • DOI

      10.54941/ahfe1004489

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Basic Study of the Influence of Tourism Awareness on Behavior2024

    • Author(s)
      Akiko Kondo, Satoshi Togawa
    • Journal Title

      Proceedings of 7th International Conference on Intelligent Human Systems Integration

      Volume: Vol.119 Pages: 823-829

    • DOI

      10.54941/ahfe1004547

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Designing a Learning History Storing Framework with Blockchain Technology for Against Multi Hazards2023

    • Author(s)
      Satoshi Togawa, Akiko Kondo, Kazuhide Kanenishi
    • Journal Title

      Proceedings of 2023 International Conference on Human Factors in Design Engineering and Computing

      Volume: Vol.115 Pages: 75-81

    • DOI

      10.54941/ahfe1004304

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of Learning Assistance Environment with Multi Edge Devices for the Era of Complex Massive Natural Disasters2023

    • Author(s)
      Satoshi Togawa, Akiko Kondo and Kazuhide Kanenishi
    • Journal Title

      Proceedings of 17th International Technology, Education and Development Conference

      Volume: - Pages: 8497-8502

    • DOI

      10.21125/inted.2023.2354

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Designing of Learning Assistance Environment with Multi Edge Devices for the Era of Complex Massive Natural Disasters2022

    • Author(s)
      Satoshi Togawa, Akiko Kondo and Kazuhide Kanenishi
    • Journal Title

      Proceedings of 15th annual International Conference of Education, Research and Innovation

      Volume: - Pages: 8361-8366

    • DOI

      10.21125/iceri.2022.2188

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis to Construct a Model of Tourism and Economic Trends for Post-pandemic2022

    • Author(s)
      Akiko Kondo and Satoshi Togawa
    • Journal Title

      Proceedings of 27th Pacific Conference of the RSAI in Kyoto

      Volume: -

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Practical Considerations of Adaptive Learning System for First Year Experience2021

    • Author(s)
      金西 計英、石田 基広、戸川 聡、高橋 暁子
    • Journal Title

      Japan Journal of Educational Technology

      Volume: 45 Issue: Suppl. Pages: 189-192

    • DOI

      10.15077/jjet.S45088

    • NAID

      130008151185

    • ISSN
      1349-8290, 2189-6453
    • Year and Date
      2021-12-20
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of Learning Assistance Environment for Prolonged Evacuation Life with Edge Devices in the Era of Massive Natural Disasters2021

    • Author(s)
      Satoshi Togawa, Akiko Kondo and Kazuhide Kanenishi
    • Journal Title

      Proceedings of 14th International Conference of Education, Research and Innovation

      Volume: - Pages: 9759-9764

    • DOI

      10.21125/iceri.2021.2266

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 個別最適な環境を実現する適応的な学習システムについて2024

    • Author(s)
      金西 計英,戸川 聡
    • Organizer
      日本教育工学会2024年春季全国大会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 知己伝達を支援する適応的学習環境について2023

    • Author(s)
      金西 計英,石田 基広,戸川 聡
    • Organizer
      第48回教育システム情報学会全国大会
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  • [Presentation] 基礎科目を対象にした演習に基づく適応的学習システムの構成2023

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      金西 計英,戸川 聡
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      金西 計英,石田 基広,戸川 聡
    • Organizer
      日本教育工学会2023年春季全国大会
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  • [Presentation] 適応的学習環境における誘導について2022

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      金西 計英,石田 基広,戸川 聡
    • Organizer
      第47回教育システム情報学会全国大会
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  • [Presentation] 演習に基づく適応的学習システムにおける診断と誘導について2022

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      金西 計英,石田 基広,戸川 聡
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      大学ICT推進協議会2022年度年次大会
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  • [Presentation] 演習に基づく適応的学習環境の診断と誘導について2022

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      金西 計英,石田 基広,戸川 聡
    • Organizer
      日本教育工学会2022年度春季全国大会
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  • [Presentation] 初年次教育を対象とした適応的学習環境の構築について2021

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      金西 計英,石田 基広,戸川 聡
    • Organizer
      第46回教育システム情報学会全国大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 初年次基礎科目を対象にした適応的学習システムの構成2021

    • Author(s)
      金西 計英,石田 基広,戸川 聡
    • Organizer
      大学ICT推進協議会2021年度年次大会
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      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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