高専における制御工学授業内 in situ 型演習がもたらす意識変化について

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K01003
• Research Institution: Fukui National College of Technology
• Principal Investigator: 佐藤 匡 福井工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (10225964)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 工学教育 / 教材開発

Outline of Annual Research Achievements

本研究では “in situ”型演習を制御工学に導入し，演習実施前・後の意識変化を調査することを目的としており，平成27～28年度は “in situ”型演習教材の開発と演習システムの構築を行い，平成29年度は開発した教材，構築した演習システムを用いて実際に演習を行い，演習が意識変化に及ぼす影響について調査・分析を行う計画を立てた．
申請時研究計画では「平成27年度はハードウェアの開発を行う」としており，昨年度はこれに従い“in situ”型演習教材の試作と検討を行った．
AVRマイコン，小型モータ2個，モータドライバ回路，センサ回路を全て含み，機体上部から見てA4用紙縦横5分の1より小さい機体を試作した．試作機のセンサ入力に応じてモータの回転・停止を制御することを確認した．
試作により課題が明らかになった．試作機に使用したアクチュエータはマイクロモータ2個搭載のミニギアボックス（27×32×11[mm]）であり、マイコン基板はAVRマイコンTINY167搭載の19[mm]×26[mm]のものを用いたが，どちらも国内で入手が容易でない．試作にあたってはまず小型化を再重要視したが，演習用教材として用いることを考えると，メンテナンスの観点からパーツを入手しやすいものに置換すべきである．次に移動機構であるが，リンク機構を用いた場合，特に小型化する場合に強度の確保が難しく，演習用教材として用いるとトラブルの原因となり兼ねないことが分かった．制御工学に“in situ” 型演習を導入することが本研究の主目的であり，リンク機構の学習はあくまでも付加的であることから，“in situ” 型演習教材の移動機構を車輪式とすることが適当であると判断するに至った．
これらの課題を踏まえ，今年度はより汎用なパーツで試作機と同等性能を持つ，プログラミング可能な車輪型小型移動体の試作を行う．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度の計画であるハードウェアの開発に関し，マイコン基板やモータドライバ基板に小型モジュールを用いることで当初計画の仕様を満たす試作機を作ることができた．しかし演習用教材としての適性を向上させるために使用パーツの再検討が不可避であること，移動機構の変更など計画の微修正があったことに鑑み，進捗状況を(2)とした．

Strategy for Future Research Activity

より汎用なパーツを用いた試作機を完成し，有効性を検討する．これと併せて演習を行う際に有用と考えられる実験書，レクチャー動画から成る設計ガイドの検討を行う．演習を行いながら，演習に設定された複数のチェック項目の達成度を入力し，直ちに視覚化可能な自己点検のための教材についても検討する．