コロナ禍で「いつでもどこでも繰り返し」体験できる遠隔実験実習教育装置の開発

• Project/Area Number: 22K02995
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 09080:Science education-related
• Research Institution: Sasebo National College of Technology
• Principal Investigator: 茂木 貴之 佐世保工業高等専門学校, 技術室, 技術専門員 (00399263)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南部 幸久 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (00228115) ; 吉木 宏之 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00300525) ; 佐竹 卓彦 佐世保工業高等専門学校, 電気電子工学科, 助教 (00504523) ; 川崎 仁晴 佐世保工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (10253494) ; 須田 義昭 佐世保工業高等専門学校, その他, 特命教授 (20124141) ; 出口 米和 群馬工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (20300535)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 実験実習 / 遠隔授業 / 学び直し

Outline of Research at the Start

コロナ禍による教育形態の変容により、高等教育機関ではほぼすべての学習分野で“オンライン授業”が導入されている。通常の“座学”では、ICT関連ソフトやハード機器は開発が進み、教員のスキル向上も相まって、質・量ともに飛躍的に進歩した。一部では「いつでもどこでも繰り返し」受講できるため、対面以上の効果・評価を得た科目もある。一方、実験実習に関しては、オンラインでは技術伝達に限界があるため、その教育効果は対面より小さく評価も低い。本研究では、医療の現場で使われているICT技術と、最新のVRシステムを組み合わせることで、オンラインでも対面型と同等以上の効果の遠隔実験実習システムの開発を行う。

Outline of Annual Research Achievements

自宅などの実行位置以外の場所から、スマートフォン等のIoTを利用して、遠隔で学生実験に参加できるシステムの構築を始めた。この実験を行うために、現在使用している学生実験装置のうち、どれを改造するかを選択した。昨年度に引き続き遠隔で学生実験に参加できるシステムの構築を行った。遠隔実験のための実験装置加工については、実験装置本体に大幅な改造を施さず汎用性を持たせることを目標に機器の選定などを行った。また、学内で構築したシステムへ、学外からの通信・接続に問題が生じた。時間を費やしたが、解決に至ってない。上記解決に至らない場合は外部接続サービス導入を検討し、システムの完成を目指す。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

遠隔操作用のマイコンとサーボの特性をあまり理解せず動作確認や実負荷テストを行ったため、マイコンの損傷を起こしてしまった。設計変更などに時間を要してしまった。また、学内にシステムを構築しているため学外（学生の自宅など）からのネットワーク接続に問題が生じている。一時的な解決策はとれるが、継続させる場合は様々な問題があるため、方向性に苦慮している。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究成果として、遠隔実験に適した実験テーマを選定し、必要な機器や技術の習得を行うことができた。本年度は、遠隔操作システムの基本設計は概ね良好であるので、細かな調整を行い完成を目指す。ネットワークの問題については、外部サービスを用いるなど既存のサービスにとらわれないよう進めたい。