2019 Fiscal Year Research-status Report
Development and evaluation of object-tangible collaborative environment for intra-curricular computer programming activity in elementary school
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19K20946
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | International Christian University |
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Principal Investigator |
青木 浩幸 国際基督教大学, 教養学部, 助教 (90826439)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 初等教育プログラミング / 協調プログラミング環境 / 空間拡張現実 / 対象タンジブルプログラミング / タンジブルインターフェイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度半年の技術検討・機材購入と教材検討の成果を踏まえ，協調プログラミングテーブルの開発を開始した。プログラミング言語 Pythonによる開発で，GUIフレームワークである Kivy と映像処理と画像出力を行うIntel Realsense SDK，OpenCVを接続した言語処理システムの構築に取り組んだ。
開発にあたり，ジェスチャー操作取得の困難から，ホイールデバイス（タンジブルインターフェイス）の採用の発想に至り，そのコーディングスタイルに適したプログラミング言語の制御構造として，過去の研究で取り組んだ状態基盤言語の採用を考案した。
対象タンジブルプログラミング教材製作の困難を自動加工により解決した。拡張現実により投影されるプログラムの実行主体が相互作用する精度の高い実体の製作は，コンピュータ画面上における描画とは異なり容易ではなかった。採用したスチレンボードをレーザーカッターで自動加工する方法により，データがあれば教材が量産できるようになった。
これまで1年間の研究成果の発信と研究コミュニティへの参加を進めた。中国深センで行われたメディア教育の国際会議（ICoME2019）と，国内学会（日本教育メディア学会）の全国大会（徳島）での発表を行った。初等教育でのプログラミングにおける認知的発達段階にまつわる問題の所在を提起し，プログラミング言語研究や仮想現実技術の教育応用に関する新しい着眼点を披露した。学校教員やプログラミング教室を開催している企業からの出席者等との意見交換は，将来の実践研究につながることが期待できる。
協調プログラミング活動記録技術の検討として，全天周カメラの画像認識による自動人追跡機能を試験した。テーブルを囲んで展開される協調活動の記録において，特定の一人の学習者の行動を追跡する作業の効率化を図ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新しい技術の習得や，独立した技術間の接続調整で問題解決に予想以上に時間がかかった。これは使用技術のPython，Kivy，Intel Realsense，OpenCVの組み合わせにぴったり一致する事例は過去にほとんどなく，情報が不足していたからである。また空間拡張現実を実現する上で，精度の高いジェスチャー取得には困難が見つかり，開発の時間を要した。困難への対処としてホイールデバイスによるタンジブルインターフェイスを採用したが，これは結果として操作感の向上につながり，研究として大きな前進にはなった。
この状況で，研究開始から1年での実践研究は非現実的であったため，科学研究費助成事業補助事業期間の1年の延長を申請し認められた。またこの延長には，最終的な実践研究のために開発する環境を一般化しやすい現実路線に切り替えることにしたことも理由の一つで，普及しやすいシステム構成を改めて検討することにしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
夏休みの小学生向けイベントにより提案するプログラミング教育の実践研究の実施を考えていたが，新型コロナウイルス の流行の影響で実施が不透明な状況となっている。実施できない場合でも，開発情報の提供に力を入れ，研究の広がり・研究協力者の募集に努めていく。
開発しているプログラミング活動を理想の追求から一般に適用できる現実的な提案にするために，より一般的な設備で利用でき設置が容易な超短焦点型プロジェクターによる展開の可能性を探っていくことにした。
研究開始時から技術状況が変化しており，現在採用している技術のIntel Realsenseの他，Microsoft Azure Kinectも採用の選択肢に上がっており，この技術の採用も検討したい。もともとKinectはモーションキャプチャーでは先駆的技術であり情報が豊富にあるメリットがあったが，メーカーが一時商品展開を終了し新規に手に入らなくなっていた。この度コンシューマー向けから企業向けに移行して展開を再開し，日本では2020年の4月から発売開始されている。
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| Causes of Carryover |
科学研究費助成事業補助事業期間を1年延長したことにより，実践研究を先送りしたことに連動し，実践研究環境の開発費，研究成果の発表の費用が先送りされたことによる。特に，この中の実践研究環境は，より普及しやすい安価で構築が容易な構成にする方向転換をしたことで検討に時間を要している。
次年度使用額は，実践研究実施のための費用（教材製作費，人件費，運搬費，会議費），実践研究環境（協調プログラミングテーブル）の開発費，研究期間終了に向けて成果の発表の費用として用いる。
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