拡張現実を用いた電気磁気現象の可視化

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25560098
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 櫻田 安志 弘前大学, 教育学部, 准教授 (70280922)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 電磁気学 / 学習教材 / 拡張現実

Research Abstract

本研究は，電気電子工学（主に電磁気学）の学習者を対象として，AR（拡張現実）を用いて実際の素子の動作と物理量，力線などの関係を視覚的に理解するための教材を開発することである．
平成25年度は，表示機器として，パーソナルコンピュータ，ヘッドマウントディスプレイ，タブレット端末などを用いて，ARによって自作素子に関する不可視情報（電気的な物理量などの様子）をディスプレイ上に表示するためのシステムを開発した．なお，当該年度の前半に自作した素子は，構造の単純なコイル，コンデンサなどであり，これらの素子に対して物理量（電界，磁界），力線（電気力線，磁力線）などのARを重ねて表示するシステムを作成したものである．当該年度の後半では，自作した素子において，物体に対して働く電気的な力を表示するシステムを作成するために，回転体を駆動するコマ状の教材を併せて開発した．これは，電気学習の難しさの原因として，場などの物理量だけでなく力の様子が不可視である点にも着目して，力の影響の様子を具体的に示すことが学習者の理解の助けになると考えたことによる．この教材の開発によって，力とその効果の可視化情報についても表示可能なシステムとなる．
研究計画においては，物理的形状，材質などの付加的な情報を手動入力するシステムを考案したが，システムの簡便さを優先して，手動入力を行わない仕様に変更をした．これについては，学習という観点からは大きな問題は無いと考えている．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現段階では，自作素子の提案・作成，ARによるディスプレイ上への表示といった簡単な部分に関する開発であるため，おおむね順調な進展が見られた．また，入力のシステムについては，当初よりも簡易な方法を選択したことにより，その開発が容易になった．

Strategy for Future Research Activity

今後の研究の推進方策は以下のとおりである．
平成25年度に試作した単純な自作素子の動作を可視化する教材については，機能を拡張して，電気的な状態などの時間的変化を表示するシステムとする．これには電磁波の発生や伝搬についての学習教材を含めるものとする．このシステムでは，単なるアニメーション教材との差別化を図ることも念頭に置く．具体的には，自作した素子・教材上へのAR表示を行うだけでなく，現実世界への画像表示のメリットを生かした表示方法を検討していく．さらに，教材作成の助けになるような表示方法などについても検討する．