| 研究課題/領域番号 |
20K03070
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分09070:教育工学関連
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| 研究機関 | 広島市立大学 |
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研究代表者 |
岡本 勝 広島市立大学, 情報科学研究科, 講師 (30453210)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 教育工学 / バーチャルリアリティ / 拡張現実感 / 化学学習 / 体験学習 / 学習支援 / 理科学習 / ヘッドマウントディスプレイ / 手形状認識 / イオン化傾向 / 化学学習支援 / モーションデバイス / VR / 化学教育 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高等学校での化学学習における実験の重要性が指摘されており，これまでに仮想環境内で無機化学実験を行える学習支援システムの開発を行ってきた．
本申請では，学習者の視野内に実際に存在するように感じられる仮想環境を実現するために，拡張現実感技術とヘッドマウントディスプレイを用いて，提示環境の実現と実際の実験器具を用いた操作インタフェースに関する研究開発を進める．特に，様々な学習現場でも利用可能にするために，スマートフォン端末を用いたヘッドマウントディスプレイ型学習支援システムの開発を進めていく．さらに，実際に存在するように感じる仮想実験体験の学習効果を明らかにしていく．
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| 研究成果の概要 |
本研究では、実際の実験器具を用いた仮想化学学習支援システムの開発を行った。手の動作を赤外線カメラを用いて自動認識し、その結果を用いて仮想空間内の実験器具を操作し実験を行っていけるインタフェースを実装した。一方で手の認識できる空間内にすべての実験器具をそろえることが困難なことから、実空間で実験を行う際に必要な試薬などの選択機能を仮想的に実現した。さらにこれらのインタフェースを用いたイオン化傾向実験を通じた体験学習支援システムの実装やヘッドマウントディスプレイの導入および、仮想的にマクロ視点とミクロ視点を活用することで実験観察を進められる機能の実相を行い、被験者実験を通じた評価実験を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
コロナ過およびそれ以降における学習の形態として、個人単体で行える環境の必要性が学習の一形態として考えられる。そのため、本研究の成果のひとつである仮想空間で実際の実験器具を操作しながら仮想的に試薬を用いた実験を行える環境は、自宅でも指導要領に定められた実験を通じた学習を行える点に意義があると考えられる。また、本研究での検証実験を通じて、実験を伴う学習において正確な知識獲得が行えない原因として、複雑な実験を行う際に実験反応の変化に気づけない状況が頻繁に発生することが確認できており、この点は気づき学習の可能性につながることも期待できる。
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