Suggestion and Effectiveness of Visualized Skill Motion Training Game
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22K02881
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 09070:Educational technology-related
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
三橋 郁 帝京大学, 理工学部, 講師 (60553211)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 動作訓練ゲーム / 職業訓練 / XR(VR/AR) / カン・コツ / 技能の視覚化 |
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| Outline of Research at the Start |
実験や実習などの技能を有する職業動作訓練は，職業動作のカンやコツなどは教え伝え難い．職業動作訓練機材が開発されているが，仮想あるいは拡張空間内で実物と同等の訓練を行う再現シミュレーターである．本研究では，デジタルデバイスを活用して技能を視覚化し，技能を効率良く習得させる職業動作訓練ゲーム教材を開発する．始めに，汎用型モーションセンサを用いた職業動作訓練ゲームの種類の適合性と訓練効果を明らかにし，訓練に適したゲーム種類を選定する．その後，訓練ゲームによる視点変動，カン／コツの視覚化の有効性を明らかにし，指導負担削減，技能習得速度向上などの指導者および訓練者からの相互訓練効果を明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
実験や実習などの技能を有する職業動作訓練は，対面形式で繰り返し実施する必要があると言われている．職業動作のカンやコツなどは教え伝え難く，指導者に多大な訓練提供負担を要する．既にVRやARを用いた職業動作訓練機材が開発されているが，その多くが現実を再現するシミュレーターである．技能の習得には，職業動作のカン，コツ，習性，および段取りなどを体得させるが，従来型の対面訓練で訓練生1人ひとりの理解度や特性に合わせて実技を指導することは困難である．
本研究では，デジタルデバイスを活用して技能を視覚化し，技能を効率良く習得させる職業動作訓練ゲーム教材を提案する．始めに，職業動作訓練ゲームの種類の適合性と競技／協力導入による訓練効果を明らかにし，各訓練動作に対するゲーム種類を選定する．次に，訓練ゲームを実技訓練に組み込むことによる視点変動，カン／コツの視覚化の有効性を明らかにした後，訓練ゲームの導入による指導負担削減，技能習得速度向上などの指導者および訓練者からの相互訓練効果を明らかにする．職業動作訓練ゲームによって，カン／コツを訓練者に認識させること，複数の作業視点による技能習得の促進は，教育工学における抽象概念の見える化（可視化・視覚化）の研究に貢献できることを期待する．
2022年度は，フライス盤と旋盤作業を対象として，アクションゲームやシューティングゲームが適することがわかった．そこで，旋盤作業は芯出しゲーム，フライス盤は材料の平行出しゲームを作成し，モーションセンサのMicrosoft KinectおよびHMDのMeta Quest 2に実装させた．動作訓練ゲームに競技制や協力制を導入することにより，実技訓練以上の興味や関心を持たせる可能性を調査した．その結果，旋盤，フライス盤，溶接の訓練ゲームは，いずれも娯楽性の高さと訓練への興味が向上する結果を得られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
モーションセンサを用いた職業動作訓練ゲームを構築するためには，ゲームエンジンソフトウェアにてCGモデルとゲームルールを作る必要がある．しかし，各職業動作訓練に対するゲームの種類によって訓練効果が異なり，構築するゲームの種類によって，タイミング，段取り，リズム，位置合わせなどの目的の動作を習得できることが予想される．そこで，フライス盤と旋盤作業を一例として，各動作に対して適するゲームの種類を調べた．その結果，旋盤作業は，芯出しのタイミングを取るアクションゲーム，原点出しのシューティングゲーム，および装置の段取りを決めるRPG，またはアドベンチャーゲームが該当することがわかった．この結果に基づき，旋盤作業は芯出しゲーム，フライス盤は材料の平行出しゲームを作成した．これらの訓練はUnityで作成し，モーションセンサのMicrosoft KinectおよびHMDのMeta Quest 2に実装させた．
次に，動作訓練ゲームに競技制や協力制を導入することにより，実技訓練以上の興味や関心を持たせる可能性を調査した．訓練ゲームは旋盤の芯出し，溶接のビード軌跡作成ゲームを対象とし，必要に応じて擬似的なレバーや操作スイッチを作製した．両訓練ゲーム共に，技能得点を導入し，被験者（訓練者）同士で得点を競わせた．
その後，興味，関心，訓練持続性などの心理的影響を調べ，各訓練動作ゲーム種類に対する作業速度，学習効率などの訓練効果を明らかにする．これらの訓練ゲームを複数の被験者に導入させた．その結果，旋盤，フライス盤，溶接の訓練ゲームは，いずれも娯楽性の高さと訓練への興味が向上する結果を得られた．1日のゲーム回数は6～8回の連続ゲーム回数であり，訓練ゲームの持続性は，通常の訓練よりも高いことを確認した．さらに，両訓練共に，作業速度や完成精度などの技能の向上も確認することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
職業訓練ゲームは娯楽性や現実と非現実の組合せを重視する．そこで，現実の動作では不可能である多視点，視界が届かない視点から見ることができ，実技訓練以上に空間認知への理解が促進されることを期待している．さらに，音だけではないリズムやタイミングや指示（助言）などの可視化が理解促進に貢献できると予想している．本年度は，現実の実技訓練と訓練ゲームの双方を交互に繰り返しながら，視覚や触覚等の五感に与える影響，心理的影響，訓練効果を調査する．対象の訓練ゲームは旋盤の芯出しゲーム，フライス盤の平行出し，および溶接の軌跡ゲームである．これらの訓練ゲームと実技訓練の双方を比較し，訓練学習効果および訓練上達速度を調査する．
さらに，五感の視覚，聴覚，触覚の影響をゲームおよび実訓練にて比較し，五感への影響と訓練効果との相関性を調査する．そこで，視覚は現実感と非現実感での比較，聴覚と触覚はゲイン（ヒトに与える大きさ）を変更することにより，訓練効果への影響を調べる．
一方，訓練ゲームの効果を確認するために，他の訓練ゲームを構築する必要がある．そこで，本年度は金属のバリ取りゲーム，材料切断ゲーム，材料研磨ゲームを作成し，昨年度と同様に職業訓練効果の影響と技能向上を調べる．
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
