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ディジタル回路実験における能動的回路デバッグを通した論理的思考力養成の試み

Research Project

Project/Area Number 18H00262
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section 2150:Electrical and electronic engineering and related fields
Research InstitutionIshikawa National College of Technology

Principal Investigator

NISHIMURA Mikiko  石川工業高等専門学校, 技術教育支援センター, 技術職員

Project Period (FY) 2020-04-01 – 
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥290,000 (Direct Cost: ¥290,000)
Fiscal Year 2018: ¥290,000 (Direct Cost: ¥290,000)
Keywordsディジタル回路実験 / 回路デバッグ
Outline of Research at the Start

ブレッドボード上に論理ICで作られたディジタル回路のデバッグは、入出力だけではなく回路内部の電圧から回路誤りを特定していく必要があり、論理的思考力の養成に大いに資する。しかし、デバッグの手がかりすら見つけられない学生も少なくなく、指導スタッフが主導してデバッグせざるを得ないこともある。そこで、学生の能動的な回路デバッグを促す、ディジタル回路実験向けデバッグ支援システムの着想に至った。本取り組みでは、開発システムが予測する誤り箇所を回路デバッグの「取りかかり」として学生に提示し、学生自身が能動的に試行錯誤を重ねることによって、ディジタル回路実験を通した論理的思考力の真の養成が期待できる。

Outline of Final Research Achievements

石川工業高等専門学校電子情報工学科で行うディジタル回路実験で、最も規模の大きい回路を作成する3年生実験「CPUの作成」を対象に回路デバッグ支援システムの開発を行った。システムでは、ブレッドボード上に組まれたCPU回路のレジスタに用いる論理ICをDフリップフロップからシフトレジスタに変更し、テストプログラムを使用することでレジスタ値を可視化し誤り位置を推定できるようにした。実際の学生実験の現場で使用するにはユーザインタフェースを整備する必要があるが、開発システムは実際にブレッドボード上に組まれたCPU回路で検証済みであり、学生が自発的・効率的に回路デバッグが行えるシステムを開発することができた。

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ブレッドボード上に論理ICで作られたディジタル回路のデバッグは、入出力だけではなく回路内部の電圧から回路誤りを特定していくため、論理的思考力の養成に大いに資する。しかし、デバッグの手がかりすら見つけられない学生も少なくなく、指導スタッフが主導してデバッグせざるを得ないこともある。受け身の経験では論理的思考力が養われないばかりでなく、少数スタッフによる個別対応では「手が止まっている」学生の待ち時間が長くなる。開発システムでは予測する誤り箇所を回路デバッグの「取りかかり」として学生に提示し、学生自身が能動的に試行錯誤を重ねることで、ディジタル回路実験を通した論理的思考力の真の養成が期待できる。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • Research Products

    (1 results)

All 2021

All Journal Article (1 results) (of which Open Access: 1 results)

  • [Journal Article] CPU作成実験における効率的な回路デバッグ環境の構築2021

    • Author(s)
      西村美紀子、尾山敬典、松本剛史
    • Journal Title

      石川工業高等専門学校紀要

      Volume: 第53号 Pages: 17-22

    • NAID

      130008095746

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Open Access

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2023-03-23  

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