Development and Evaluation of Educational Systems with Augmented Reality and Sensors for Physics (Circuits / Dynamics) Experiments

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K02907
• Research Institution: Tamagawa University
• Principal Investigator: 塩澤 秀和 玉川大学, 工学部, 教授 (80328533)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 拡張現実感（AR） / 教育支援システム / 物理実験 / フィジカルコンピューティング

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、力学や回路などの物理の学生実験で用いる装置に小型のセンサーを取り付け、実際に測定した力のベクトルや電圧などの物理量を、AR（Augmented Reality；拡張現実感）技術を用いてカメラ映像にリアルタイムに重ね合わせて可視化することで、学習者のより直感的な理解を促すシステムを開発・評価することを目的としている。
既に令和3年度までに力学実験支援システムについては、M5StickCというIoT（Internet of Things）向け端末とゲームエンジンのUnityを用いてシステム全体の再構築を行い、Apple iOS、 Google Android、Microsoft Hololensという複数のシステムへの対応と多数のセンサー端末への対応を実現した。これは、ゲームエンジンの物理シミュレーション機能を活用し、仮想的に質量等の物理パラ メータを変更した場合のコンピュータシミュレーション結果を、現実の映像に重ねてAR表示する機能も備えている。
これを踏まえて、令和4年度には、さらに学生実験としてのコンテンツを開発し、学生を被験者とした評価実験を行なって論文にまとめることを計画し、研究に取り組んできた。しかしながら、新型コロナウイルス対策の影響が続いていたこともあり、多数のユーザを集めてシステムを実際に使用してもらうことでシステムを改善し、さらに評価実験（ユーザスタディ）を行なって、学会発表や論文としてまとめることができなかった。
このような状況であるため、研究期間をさらに1年間延長し、今後、回路実験用のシステムを完成させるとともに、教材コンテンツを開発して使用評価を行い、学会等で発表していく予定である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

主に新型コロナウイルス対策によって、多数のユーザを集めた使用評価等ができなかったことなどで遅れが生じていたが、2年間の研究期間の延長によって状況が回復し、当初に計画した目標を達成して期間を終了できると考えている。

Strategy for Future Research Activity

本プロジェクトの最終年度となるので、当初の計画の遅れを取り戻し、具体的な教材コンテンツの開発と評価に取り組んでいくとともに、ユーザに実際に利用してもらうことによる学習支援システムとしての評価実験（ユーザスタディ）を行う。本年度は、学会や論文誌での研究成果発表に重点的に取り組み、残りの予算は発表等のために用いる計画である。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス対策の影響によってプロジェクトの進捗が遅延したため、特に成果発表のための経費を中心に 計画通りに予算が使用されない事態となった。また、関連分野の調査活動についても、学会等がオンライン化されたために旅費等が使用されなかった。そこで、このような状況に対処するため、研究期間をさらに1年間延長し、研究の評価および発表に必要な経費を残して次年度に回す判断をした。令和5年度は、研究成果の発表を中心に経費を使用する計画である。