2015 Fiscal Year Annual Research 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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| 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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| Outline of Annual Research Achievements |
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「２進－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。
平成２６年度は，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教材を開発した。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した。
平成２７年度は，開発教材の授業実践を行った。簡易的な3Dプリンタを用いて教材部品を作成することで，教材を複数使用することが可能となった。
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