2023 Fiscal Year Research-status Report
新時代のデータサイエンス教育拡充を目的とした遠隔学生実験パッケージの開発と導入
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23K02831
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| Research Institution | Kagoshima National College of Technology |
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Principal Investigator |
池田 昭大 鹿児島工業高等専門学校, 一般教育科, 准教授 (90582833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
才田 聡子 (高崎聡子) 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (00413922) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 学生実験 / 機械学習 / プログラミング / Society 5.0 / 遠隔 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新たな社会 Society 5.0はデータサイエンスを活用した持続可能な社会となり、且つ一人ひとりの多様な幸せ（well-being）が実現される。教育面では、データサイエンス教育を様々な分野の人が受け、一方で学習者と教員双方のwell-beingを守る必要がある。そこで生じる教育課題は「人手不足の問題」、「学習環境の問題」、「技術面の問題」である。さらに近年急速にデータサイエンス教育推進の機運が高まったため、データサイエンス教育自体への評価が不十分という教育研究課題も抱えている。これらの課題解決のため、質保証されたデータサイエンスの遠隔対応学生実験パッケージ（実験手順書、サンプルプログラム、教員用マニュアル等）を開発し、配布する。
本研究は質保証されたデータサイエンスの遠隔対応学生実験パッケージを開発・配布し、教育課題と教育研究課題の解決を図る。計画は 「学生実験開発」と、「遠隔コンテンツ開発」 の2項目に分けて進める。
これまでの研究の実績として、鹿児島高専（鹿児島工業高等専門学校）の物理学実験（４年生共通の学生実験科目）に導入する「気象データの解析（仮題）」の開発を進めた（学生実験開発）。実験で解析するデータの種類、データ解析の内容を検討することができ、導入できる形に作り上げることができた。また、既存の実験テーマについてもSociety 5.0に必要な技能に触れることができるものを抽出し、実施内容の再検討と教育効果の追加調査を行うことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画初年度である令和5年度の活動として、物理学実験（４年生共通の学生実験科目）に導入する「気象データの解析（仮題）」の開発を進めた。実験で解析するデータの種類、データの内容を検討することができ、導入できる形に作り上げることができた。「数理・データサイエンス・AI教育プログラム認定制度」の「リテラシーレベル」に対応する内容として、プログラミング言語：Pythonを用いて気温データなどの平均値計算、ヒストグラム作成など、基本的な統計解析（データ情報抽出）を90分で行える内容とした。学生が実験に取り組んだ後の実験課題やレポートの内容も決めることができた。
また、既存の物理学実験のテーマについても、Society 5.0で必要な技能に触れることができものを抽出した。「太陽風データの解析」、「光のスペクトルの測定」、「気圧と高度の関係」という3つの実験テーマがプログラミング、ICTなどに関する実験テーマであり、Society 5.0に必要な技能を含んでいた。これらの実験テーマについてもその教育効果の追加調査を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で、新しく物理学実験に導入する「リテラシーレベル」の実験テーマとして「気象データの解析（仮題）」を開発することができた。令和6年度は実際に学生が取り組む実験テーマとして導入し、その教育効果の調査を進める。教育効果は、学生へのアンケート及び学生が提出する実験レポートから評価する。また、他の教育機関で導入できるよう実験テーマのパッケージ化（実験手順書、サンプルプログラム、教員用マニュアル等をパッケージとする）を進める。加えて、令和7年度以降には遠隔でも実施可能な形にし、「応用基礎レベル」の実験テーマ開発も進める。
また、既存の実験テーマについてもSociety 5.0で必要な技能に触れることができるものを整理し、教育効果をまとめることができた。これらの実験テーマについても将来的にパッケージ化や、遠隔での実施可能な形に作り替えるなど検討を進めていく。実際にパッケージ化が可能なものについては、「気象データの解析（仮題）」とともにパッケージとして公開できる形にする。
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| Causes of Carryover |
学生実験用（開発した実験テーマの実施用）のPCを購入する予定であったが、開発した学生実験テーマの導入は来年度となった。そのため、令和5年度ではなく、導入直前の令和6年度にPCを購入することとした。
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