サイバーセキュリティからアプローチする高専生に特化したトップダウン型教育の構築

• 研究課題/領域番号: 20K03113
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分09070:教育工学関連
• 研究機関: 木更津工業高等専門学校
• 研究代表者: 米村 恵一 木更津工業高等専門学校, 情報工学科, 准教授 (90369942)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: サイバーセキュリティ人材育成 / 高専生 / サイバーセキュリティ / 学習意欲の高さ / 没入感の深さ / サイバーセキュリティ教材開発 / サイバー攻撃とその対策 / 積極的サイバー防御スキル / 学習意欲 / サイバー攻撃 / ショートシナリオ / 高専 / 高専教育 / トップダウン型教育

研究開始時の研究の概要

ITの恩恵は、サイバーセキュリティに関する脅威を身近なものとした。この脅威に立ち向かうための技術の習得には広く深い専門性が必要であり、効果の高い教育方法の確立が急務である。高専は、早期一貫型実践的教育システムを有する。高専生は、学習意欲が高く学習時の没入感が深いという特徴を持ち、攻撃者の心理を体感することで優れた防御スキルを習得する没入型のサイバーセキュリティ教材との親和性が高い。この特徴を活かした高専生向けの教材を開発し、没入感の深さと学習効果との関係を解明する。そこから効果の高い学習方法に寄与する要因を検討することで、新たなトップダウン型教育手法を確立し、様々な教育機関への展開を目指す。

研究成果の概要

意欲の高さと没入感の深さが特徴である高専生と親和性の高いサイバーセキュリティ教材を開発・活用し、サイバーセキュリティ人材を効果的に育成する新しい教育モデルの確立を目指した。実践演習型講義の受講前後の知識・技術レベルに関する5段階の自己評価を学習スコアとし、興味や期待度から意欲スコアを定義し、連続プレイ時間と攻略要素の連続性から没入感の深さを分類した。複数の要因を持った講義の実践結果の分析から、没入感の深さに関わらず、意欲スコアの高さが学習スコアの向上に寄与するという結果を得た。以上より、意欲向上に寄与する事前学習を一連の教育モデルに組み込むことで学習効果を高める方法論を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高専生に特化して、サイバーセキュリティ分野への興味、講義に対する期待、講義後のスキルアップへの期待、サイバーセキュリティ分野を独学で学習することへの困難さからモチベーションスコアを定義し、様々なモチベーションスコア群における学習効果を分析した結果、モチベーションスコア75%以上であることが効果的な学習スコアの向上に寄与するという定量的な成果を得た。有効なモチベーションスコアを明確に得たことで、事前学習によってモチベーションスコアを高めるサイクルを教育モデルに組み込んだ方法論の提案に至っており、没入感の深さに依存しない学習効果は、むしろモデル適用対象の拡張による汎化の可能性を示唆する。

研究成果

• [学会発表] Motivation on Teaching Expert Development Projectby KOSEN Security Educational Community (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Yonemura, H. Kobayashi, S. Oyama, T. Fukuda, M. Hirano, K. Shiraishi, N. Hayashi, H. Moriyama, S. Okamura, S. Doi, T. Kaeriyama, R. Nakata, M. Hashimoto, J. Sato, H. Taketani, S. Yamada, S. Izumi, H. Okamoto, Y. Fujimoto, Y. Sakamoto, M. Maruyama, K. Noguchi, S. Kishimoto
  • 学会等名: EDUCON2023 - IEEE Global Engineering Education Conference（国際学会）
  • 国際学会
• [学会発表] Teaching Expert Development Project by KOSEN Security Educational Community (2022)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Yonemura, Hideyuki Kobayashi, Keiichi Shiraishi, Tatsuki Fukuda, Manabu Hirano, Hideaki Moriyama, Jun Sato, Hisashi Taketani, Shinya Oyama, Satoru Yamada, Satoru Izumi, Hiroyuki Okamoto, Youichi Fujimoto, Yoshinori Sakamoto, Kentaro, Noguchi, Seiichi Kishimoto
  • 学会等名: 2022 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON)
  • 国際学会
• [学会発表] Cybersecurity Teaching Expert Development Project by KOSEN Security Educational Community (2021)
  • 著者名/発表者名: Yonemura, K., Kobayashi, H., Sato, J., Taketani, H., Oyama, S., Yamada, S., Izumi, S., Okamoto, H., Fujimoto, Y., Sakamoto, Y., Noguchi, K. & Kishimoto, S.
  • 学会等名: EDUCON2021 - IEEE Global Engineering Education Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Cybersecurity Teaching Expert Development Project by K-SEC - On Organizing of Cyber Range (2021)
  • 著者名/発表者名: Yonemura, K., Kobayashi, H., Sato, J., Taketani, H., Oyama, Sakamoto, Y., Noguchi, K. & Kishimoto, S.
  • 学会等名: ISATE2021 - 14th International Symposium on Advances in Technology Education
  • 国際学会