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2018 Fiscal Year Research-status Report

無線ネットワーク接続型異状通報システムの開発とその組込み技術教育における評価

Research Project

Project/Area Number 16K01009
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

荻窪 光慈  埼玉大学, 教育学部, 准教授 (00431726)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords産業・技術教育 / 教材開発 / 組込み技術 / 組込みシステム / マイコン / ネットワーク / インターネット / 無線通信
Outline of Annual Research Achievements

組込み技術は我が国の豊かさの源泉である。組込み技術関連産業は、我が国の国内総生産(名目GDP)の13%程度、並びに輸出の過半数を占めており、まさに我が国の基幹産業である。組込み技術は、マイコンを含む電子回路等のハードウェアと、マイコンの動作を指令するプログラミングを含むソフトウェアから成る高度な統合的技術であるが、このようなマイコンや組込み技術の存在や働きは、従来、学術的に重視されておらず、一般社会でも認知されていない。特に、学校教育における取り扱いは、小学校・中学校・普通高校のいずれの学習指導要領においても圧倒的に不足している状態である。それ故、組込み技術を志す若者は少なく、組込み技術者は慢性的に不足しており、その育成が国家的な喫緊の課題である。
そこで本研究では、(1)「高機能なマイコンを活用したネットワーク接続型異状通報システムを開発し、本システムを題材とした最先端の組込み技術事例について、児童・生徒に体験的に学習させる組込み技術教材を開発すること」、(2)「開発した教材を活用して、学習効果を高める授業構成やカリキュラムを検討・構築すること」、を目的とする。これにより、児童・生徒が組込み技術に積極的に関与する態度が期待できるとともに、我が国のものづくり産業に積極的に関与する人材の育成に資することができると期待される。
平成30年度には、以下に示す各事項について実施した。
1.体験的学習を行うためのネットワーク接続型組込み技術教材の一例として、学校教育にて製作可能であることを念頭に置きながら、入手性並びにコストの優位性及び取扱いの平易なマイコン及び無線通信モジュールを用いて異状通報システム等の開発を行った。
2.平成29年3月に告示された新たな中学校学習指導要領を念頭に置いて、特に新規学習事項に重点を置いた組込み技術教育の学習可能性、並びに系統的な指導内容の検討を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

学校教育における製作及び活用を指向した無線ネットワーク接続型組込み技術教材の開発については、入手性並びにコストの優位性及び取扱いの平易なマイコン、及び、無線LAN(いわゆるWiFi)通信規格に準拠した無線通信モジュールを用いて、簡単なセンサデータや、Web上から取得した各種データを、テキストベースのデータとして、短文投稿サイトへの投稿や、電子メールでの送信といった手段で、ネットワーク外部へ通知可能な組込みシステムの基盤技術を確立した。
また、学習指導要領における組込み技術教育に関する教育題材の検討については、平成29年3月に告示された新たな中学校学習指導要領を特に念頭に置きながら、市販の組込み技術教材にはない特長を本研究に取り込むとともに、特に中学校技術・家庭科技術分野の新規学習事項や小学校におけるプログラミング教育に関する先行事例調査等を進め、それらの組込み技術教育への適用等に関する知見を得た。
以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

学校教育における製作及び活用を指向した無線ネットワーク接続型組込み技術教材の開発については、従来DIP(Dual In-line Package)タイプパッケージの32ビットマイコンを活用してきたが、近年、特に無線通信技術の進展により、マイコンと無線LAN(いわゆるWiFi)通信機能が一体化されたコスト優位性のあるコンピュータボード互換のDIPタイプ無線通信モジュールが普及してきたことから、これらを活用した教材開発を進める。特にWeb上からスクレイピング技術やWeb APIの活用等により情報を取得することにより、従来はスタンドアロン動作していた組込みシステムがネットワーク接続されることで、新たな応用事例が開拓できるものと考えられる。
また、組込み技術教育に関する教育題材の検討については、平成29年3月に告示された新たな中学校学習指導要領に対応して、特に中学校技術・家庭科技術分野の新規学習事項や小学校におけるプログラミング教育に対応した、組込み技術教育を適用した教育場面や活用事例等の検討を進めながら、具体的実践を念頭に置いたカリキュラムの構築を進める。
近年、組込み技術教育において活用可能と考えられる入手性並びにコストの優位性及び取扱いの平易なコンピュータボードの種類が増えているため、これらの本研究課題への適用可能性を積極的に考慮していきたい。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は、補助事業期間を延長したためである。
本補助事業の実施期間中に、技術教育・情報教育に関する教育環境的変化及び組込み技術関連の技術的進展が見られた。
具体的には、新たな学習指導要領が告示されたこと、並びに、本補助事業の開始当時には存在しなかった高度な技術的要素(マイコンボード等)が普及してきており、これらの技術的要素を補助事業期間を延長することにより、無線ネットワーク接続型組込みシステムの開発及びそれらを活用した組込み技術教育に活用することで、新たな教育課程における技術教育・情報教育の中で本補助事業の成果をより活かせると考えられる。

  • Research Products

    (6 results)

All 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] ネットワークを利用した双方向性のあるコンテンツのプログラミングに関する指導過程の提案~反転学習で活用する学習コンテンツの開発と授業実践~2019

    • Author(s)
      川井勝登、荻窪光慈、山本利一
    • Journal Title

      埼玉大学教育学部附属教育実践総合センター紀要

      Volume: 17 Pages: 77-84

    • Open Access
  • [Presentation] Suggestion of the programming learning about web contents by the inversion learning2019

    • Author(s)
      Masato Kawai, Koji Ogikubo and Toshikazu Yamamoto
    • Organizer
      The 13th International Conference on Technology Education in the Asia Pacific Region (ICTE 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 音声AIアシスタントを用いたスマートホーム環境の構築2018

    • Author(s)
      芳賀理弘、荻窪光慈
    • Organizer
      日本産業技術教育学会 第30回関東支部大会
  • [Presentation] ディープラーニング及びIoTを用いた人物判定システム2018

    • Author(s)
      菊地大吾、荻窪光慈
    • Organizer
      日本産業技術教育学会 第30回関東支部大会
  • [Presentation] 1000円WiFiモジュールESP-WROOMを用いた鉄道運行情報通知システムの改良2018

    • Author(s)
      荻窪光慈
    • Organizer
      日本産業技術教育学会 第61回全国大会
  • [Presentation] 1000円WiFiモジュールESP-WROOMを用いたIoT技術教材としての鉄道運行情報通知システムの開発2018

    • Author(s)
      荻窪光慈
    • Organizer
      第17回情報科学技術フォーラム (FIT2018)

URL: 

Published: 2019-12-27  

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