次世代のIoTスキルを持つ技術者育成のための教育プログラムの開発

• 研究課題/領域番号: 22K02907
• 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: 金沢工業大学
• 研究代表者: 南出 章幸 金沢工業大学, 基礎教育部, 教授 (20259849)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (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); 2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: PBL / IoT / 物理実験 / 技術者育成 / プログラミング教育

研究開始時の研究の概要

本研究は次世代のIoTスキルを持つ技術者育成のための教育プログラムの開発を目的とする。本研究では、多様化、高度化する IoT 機器を適切に利用できる次世代の IoT 技術者育成のための教育プログラムを開発する。そのためにアジア地域から高い評価を得ている日本発の高専教育に、理数系に対する教育の見直しとして国際的にも推進されているSTEM教育を統合した教育プログラムを開発し、物理・数学・工学を融合できる次世代の高度な IoT 技術者育成を目指す。

研究実績の概要

本研究は、次世代のIoTスキルを持つ技術者を育成するための教育プログラムの開発を目的としている。本研究では、これまでの技術者以上に次世代のIoT技術者育成には、現象に対して自ら問いを立て、原理を理解する教育が必要不可欠であると考え、物理実験からPBL活動を通じて物理現象と原理の理解、センサーの精度と応答速度の理解を促す教育プログラムを構築し、実践することを目的とする。最初は、代表者がこれまでに行ってきたレーザを使用した固体材料の評価を教育プログラムの題材として採用する予定であったが、新型コロナウイルスの流行により医療系技術が一般の方にも注目されるようになり、医療系技術テーマの方がより生徒の興味が出ることが考えられたため、テーマを変更した。具体的には、病院などで使用しているパルスオキシメータの測定原理を考慮して、光を体の組織に入射させ、その組織内を通過した光の吸収率から血液中の酸素飽和度を測定する実験を検討した。今年度は、必要な簡易実験ボックスの製作、光源とセンサーの購入と動作確認、測定対象の試料（生体ファントム）製作を行った。光源には、波長660nm、780nm、940nmの３種類のファイバマウントLEDを使用し、センサーにはこれらの波長帯をカバーするアバランシェフォトディテクタを選定し、測定試料の反射光と透過光を測定できるようにした。今後は、生体ファントムに血液を模したチューブを通し、そこを通過するヘモグロビンの測定実験を行い、学生実験のプログラムを構築する予定である。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

基礎的な実験装置を整備できたことから概ね順調と判断できる。

今後の研究の推進方策

構築した測定系を使って生体ファントム試料内の血液の測定法を確立し、学生実験プログラムを構築する。