2013 Fiscal Year Research-status Report
触覚・力覚インタフェースによる制御学習支援システムの研究
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25590256
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Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
工藤 雄司 茨城大学, 教育学部, 教授 (70635614)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 晴路 岡山大学, 教育学研究科(研究院), 教授 (70189835)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 制御学習 / 支援システム / 触覚・力覚インタフェース / ものづくり教育 |
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| Research Abstract |
ものづくり教育の一環として制御学習は必須であり，これまでにも，制御理論を小・中学生が分かりやすく学習する教材はあった。しかし，その知見からは“ものを制御する”ことの本質を理解するには至っていないように思われる。
本研究は，知識・理解による制御学習ではなく，触覚・力覚インタフェースを活用することで，小・中学生から高校生まで体験的に制御の本質を理解させる制御学習支援システムの開発を目指している。触覚・力覚インタフェースを活用することで，触覚・力覚情報を含んだ制御の方法が新たに加わることになる。すなわち，従来の手続き型プログラミングにより“ものを制御する”方式から，体感的な制御という概念を取り入れることで，理論に深入りすること無く，初学者にも制御の本質を理解させることができる。これまでこのような学習プログラムの例はなく，新しい取り組みといえる。
平成２５年度は，初学者にも取り組みやすいオープンループ制御教材の開発が主となった。これまでに開発した教具「２進数－10・16進数変換器」のＰＩＣマイコン用制御プログラムを変更し，センサ基板，ステッピングモータ駆動基板を追加して，ライントレースカーを製作するコンピュータ制御教材があるが，この教材は，「コンピュータ制御機器は，プログラムを書き換えるだけで容易に目的の異なる機器になる。」ということを実感させるねらいがあった。これを発展させ，触覚・力覚インタフェースを活用することで，体験的に制御の本質を理解させる制御学習支援システムの開発を目指した。コンピュータ制御を中核とした教材として，触覚・力覚インタフェースを制御システムに取り込んだ。ここでは，太陽電池パネルの向きを太陽の方向に向かうよう適正に制御することが可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
触覚・力覚インタフェースを活用することで，体験的に制御の本質を理解させる制御学習支援システムの開発を目指した。コンピュータ制御を中核とした教材として，触覚・力覚インタフェースを制御システムに取り込んだ。ここでは，太陽電池パネルの向きを太陽の方向に向かうよう適正に制御することが可能となった。しかしながら，より発電効率の高いシステムとなるよう改良を加えているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２６年度は，２５年度の教材の改善と発展を実施する計画である。すなわち，触覚・力覚インタフェースによる制御動作を取り入れた教材へと改善を行い，グラフィカルプログラミング言語を用いた各学校種毎の教材を開発する。その際には，生徒の視覚に訴えることが可能な教材の可視化に留意する。
ここでは，発電効率の高い太陽電池を構成する際に，触覚・力覚インタフェースを活用し，制御動作のティーチングをグラフィカルなイメージとして与えること。さらに，触覚・力覚インタフェースにより作動情報を体感する経験は，学習を支援するシステムとして効果的である。これは，モータの回転角をフィードバックすることで，太陽電池を常に太陽の方向に向ける制御学習を支援する教材となり，より理解を助ける学習支援システムとする計画である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成２５年度の計画では学会発表のための出張のみ旅費計上していたところ，調査のための出張が必要になったため，物品の一部が購入できなくなり，結果として物品費の一部を繰り越すことになった。
平成２６年度の物品費に組み入れることで，平成２５年度に購入できなかった一部の物品購入を含めた平成２６年度の物品費として使用する予定である。
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