2020 Fiscal Year Research-status Report
ICTによりアクティブラーニング型授業の支援も可能なパワエレ学習支援システム
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19K03075
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| Research Institution | Ishikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
上町 俊幸 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (50280334)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
與那嶺 尚弘 沖縄工業高等専門学校, メディア情報工学科, 教授 (00259805)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アクティブラーニング / eラーニング / in situ実験 / チョッパ回路 / 直流電動機 / 直流発電機 / 遠隔操作実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，アクティブラーニング(以下，AL)やeラーニング，座学の授業中に実験による検証をするin situ実験といった様々な教育手法を用いながら，パワーエレクトロニクス(以下，パワエレ)や電気機器を学習する教育教材を開発する。これにより学生は，実感を伴いながら学習ができるようになる。また，学生の学習ログを教員にフィードバックし，AL授業の内容や教材の改善ができるような学習支援システムの開発を目指す。2020年度は，開発したパワエレのミニ実験装置を用いて実験を実施し，アンケート調査を行った。また，電気機器のin situ実験のための遠隔操作型実験装置の開発，および，パワエレ，電気機器のeラーニング教材の開発を行った。
パワエレのミニ実験装置は，スイッチ，インダクタンス，ダイオードなどの回路素子の組み合わせを変えることで，様々なチョッパ回路の実験ができるものである。2020年度は，このミニ実験装置を使用して学生に実験を体験してもらった。また，開発したeラーニング教材を実験の予習に使用してもらい，実験についてのアンケート調査を行った。
電気機器の遠隔操作型実験装置は，実験室に設置された電動機や発電機を，教室からICT技術を用いて遠隔操作して実験を行い，電動機，発電機の特性を教室で観測するものである。2020年度は，直流電動機と直流発電機の実験について，教室からタブレットPCを用いてホストマイコンに電圧や電流の指令を送る部分と，観測した実験データをタブレットPC上に表示する部分を開発した。
eラーニング教材は，実験やシミュレーションだけでは補うことができないパワエレや電気機器の理論を，自学自習できるようにするためのものである。2020年度は，2019年度に引き続き，パワーポイントを用いた理論解説スライドと，簡単な理解度確認テストを開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
開発する学習支援システムは，①in situ実験教材，②AL型授業支援システム，③eラーニング教材の3つで構成される。
①について，パワエレのin situ実験教材として，スイッチ，インダクタンス，ダイオードなどを用いてチョッパ回路を構成するミニ実験装置が2019年度に開発されているため，2020年度は計画通り，学生実験にこれを使用してもらい，実験方法や実験装置に関するアンケート調査を行った。
また，電気機器の遠隔操作型in situ実験教材としては，2020年度は計画通り，タブレットPCからホストマイコンに電圧や電流の指令を送る機能と，実験で得られたデータをタブレットPCに表示する機能を持ったソフトウェアの開発に取り組んだ。開発したソフトウェアを用いて，教室側のタブレットPCと実験室側のホストマイコンとの通信が確認できた。しかし，タブレットPCのソフトウェアと，2019年度に開発した実験室側の実験装置を組み合わせての実験には至らなかったため，やや遅れていると判断した。
②のAL型授業教材については，タブレットPCを含めた学習環境の整備をしたが，開発したAL用の演習問題を，タブレットPCに取り込むまでには至らなかった。
③のパワエレおよび電気機器のeラーニング教材としては，2019年度に引き続き，音声による解説を追加した学習スライドを作成した。また，開発したeラーニング教材を実験の予習に使用してもらい，アンケート調査を行った。アンケート調査からは，音声付きのビデオ教材より，自分のペースで学習できる教材の方が高評価であることが分かった。また，マイコンのeラーニング教材については，演習問題の開発には至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
①電気機器の遠隔操作型in situ実験教材については，2019年度に開発した直流電動機に関する実験室側のシステムと，2020年度に開発したタブレットPCからホストマイコンに指令を送るシステムを組み合わせ，動作の確認を行う。また，動作確認が終わったあとは，実際にin situ実験に使用し，アンケート調査を行う。その結果は，学会発表や論文誌への投稿などを通して，広く公開する。
②AL型授業支援システムについては，2020年度にタブレットPCを含めた学習環境を選定したため，2021年度は，AL教材としての演習問題をタブレットPCで取り組めるようにするとともに，学習ログの取得が可能なシステムを開発する。
③のパワエレおよび電気機器のeラーニング教材は， 2020年度に，ひと通りの開発を終えているため，2021年度には実際に使用してもらい，アンケート調査を行う。また，2021年度は，マイコンのeラーニング教材を活用した実習課題の開発を行う。
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| Causes of Carryover |
遠隔操作型実験装置の開発にあたり，実験室側の装置を石川高専，教室側の装置を沖縄高専で開発し，それぞれの装置を組み合わせての動作確認実験のため旅費を計上していたが，COVID-19の影響により移動ができず，旅費を使用することがなかった。
2021年度は，遠隔操作型実験装置を誘導電動機に拡張するため，実験装置の部品等で物品費として使用する。また，それぞれ開発した装置を組み合わせての実験や打ち合わせ，成果発表のための学会参加に旅費として使用する。成果発表として，論文誌の掲載料などにも使用する。
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