2019 Fiscal Year Research-status Report
自律型水中ロボット教材によるSTEM教育活動の教育効果測定
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19K20975
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山縣 広和 東京大学, 生産技術研究所, 特任研究員 (90826265)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水中ロボット / STEM / 深層学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度に開発したキットを利用して，水中ロボットコンベンション in JAMSTEC 2019にてAIチャレンジ部門として教育活動を実施した．参加者は，当初予定していた教育対象である高等学校生，大学生に限らず，大学院生，社会人と広く参加者を得て，より広い範囲で教育効果を検証する事例を得ることができた．
約半年間で3回の事前教育活動，ネット上での質問対応を行い，教育の質向上を目指した．
競技は当初の研究計画では物体回収やライントレースと言ったものを想定していたが，機体の性能や対応する課題量から過剰であると判断した．そこで予定を変更して，水中にある三色の風船を色で判定して割ることで得点する競技とした．これにより，色の判定を行うことのみに集中してソフトウェアの開発を行える状況とした．
水中では光の減衰によって色の変化が大きく出ること，全反射によって水面に風船が映るため，単純な色や形状を用いた判定のみでは解決することが難しい．そこで参加者はこの問題に対応するために深層学習を用いて判定したり，カメラを下のみに向けて全反射を避けたり，ライトを使って照らすといったハードウェア・ソフトウェア両面からの対策を実施した．この両面からの問題解決を図る手法はまさにSTEM学習が重要視する包括的な学習であるといえる．よって，STEM学習に対して有意義な効果を有するものと考えられる．現時点でこれらの結果について教育効果の有無について検討を行っている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
教育効果測定の実施は成功したと考えられる．特に海外を含めても水中環境と深層学習を絡めた教育活動の例は見られないため，その実施をおいてのみでも有意義であったと考える．
一方教育教材については，今回の検証には十分な機能を果たしていると思われるが，開発を行う上ではより完成度を高める必要があると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年行った効果検証につて，分析して論文化を目指す．
また，教育教材の改善を実施していく，これについては現在の教材の部品を変更することで質を高める．また，これ以外にもセンサやアクチュエータの質を向上した機体の開発を新規に行っていく．
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| Causes of Carryover |
大会内で教育検証を実施するため，開発費の一部と旅費を大会実行委員会で負担することを申し出てくれたため．
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| Remarks |
(1)は教材の作り方についてのHP
(2)は実施中に行った教育活動の動画などを公開している．
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