| 研究課題/領域番号 |
22K02933
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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 | 旭川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
森川 一 旭川工業高等専門学校, システム制御情報工学科, 准教授 (20239635)
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| 研究分担者 |
三井 聡 旭川工業高等専門学校, システム制御情報工学科, 教授 (00219669)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 工学実験指導書 / 実験スキル学習コンテンツ / 実験スキル確認問題 / 教育ICT化 / eラーニング / 高等専門学校モデルコアカリキュラム / 実験スキル / オンライン実験室 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
国立高専機構が策定した高専MCCに準拠した「実験スキル」(高専生が各専門分野で統一的に獲得すべき実験スキル)に対応した簡易な電気・電子回路遠隔実験システムの開発を進めてきた．本研究では，これまでの開発を踏まえ，高等教育機関での教育ICT化推進の一翼を担うために「実験スキル」に対応する実用的な電気・電子回路遠隔実験システム“eラボ”を開発する．“eラボ”は，卒業までの実験スキル獲得状況を学生自身が把握可能なeポートフォリオとシームレスに連携するように配慮する．開発した“eラボ”利用者と対面実験者との「実験スキル」獲得の差異を比較・検討し，遠隔教育での実験スキル獲得の教育効果向上策も実践研究する．
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| 研究実績の概要 |
本研究は，対面での電気電子実験で獲得すべき実験スキルをオンライン実験でも獲得可能となるような学習コンテンツを含むオンライン実験システムの開発を目的とする．初年度は，コロナ禍による電子部品供給不足等の影響により，研究の中心となるサーバ，ワンボードPC等の中核機器の納品が年度末ぎりぎりになってしまったため，当初予定したサーバ，ワンボードPCへのソフトウェアの導入・各種連携・データ移行が一切実施できなかった．
このため，対面とオンラインでの実験スキル獲得の同等性を担保するための実験回路及びこれに対応した指導書の修正や，実験スキル獲得に必要な学習コンテンツ（HTML5動画）の拡充，スキル獲得状況判定のスキル確認問題及びアンケートの作成等を中心として研究を進めた．実験回路の修正では，電源電圧や測定電流などに制約が生じてしまうオンライン実験の条件を明らかにし，これに対応できるように対面実験で使用する素子や回路の共通化を図った．これに伴い，対面とオンラインで同一構成の回路を取り扱うこととなり，実験指導書では操作手順こそ多少異なるものの，概ね共通化が図られた．学習コンテンツは，PowerPointをベースとして，新規購入した合成音声ソフトウェアによる音声解説を付加した上で，必要に応じてテロップ表示させた．このようにして作成された学習コンテンツは，新規購入したHTML5変換ソフトウェアによりHTML5動画化して，LMSに掲載可能な形式に変換させた．さらに，将来的な実験回路の拡充を見越して，実験回路の動作状況を確認するためのWebカメラ固定に必要なステージを3Dプリンタで作成した．
オンライン実験の実験回路部分及び実験指導書は概ね完成できたので，今後は対応が遅れているサーバを中心としたソフトウェア・ハードウェア関係を連携させて，オンライン実験システム“eラボ”の完成を目指す．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
研究初年度は，本研究の中心となるサーバを新規導入し，“eラボ”システム中核部分のハードウェア及びソフトウェアを構築する予定であった．しかし，コロナ禍とこれに伴う半導体不足及び各種事務手続きの不手際により，実験システム“eラボ”の構築に必要なサーバPower Edge T550，Raspberry Pi 4Model B及びArduino MEGA等の中心機材が年度末の2023年3月下旬になって納入される状況となったため，サーバを中心としたシステム構築関係研究を全く進めることができなかった．これに加えて，2022年12月に学内ネットワークの構成において，各端末は静的（固定）なグローバルIPアドレスでファイヤーウォール経由により外部接続する形式から，各端末は動的（非固定）なプライベートIPアドレスでファイヤーウォール経由でもサーバは外部から接続できない形式に変更となった．このため，学内ネットワーク管理者と調整し，本研究の実施に必要な固定IPアドレスで対応する了解を得たものの，サーバの外部との通信は許可されない状況となった．
したがって，2022年度内では，対面とオンラインでの実験スキル獲得の同等性を担保するための実験回路及びこれに対応した指導書の改善や，実験スキル獲得に必要な学習コンテンツ（HTML5動画）の拡充，スキル獲得状況判定のスキル確認問題及びアンケートの作成等を中心として研究を進めた．学習コンテンツは，PowerPointをベースとして，新規購入合成音声ソフトウェアvoicepeakによる音声解説を付加した上で，新規購入HTML5変換ソフトウェアiSpring 11によりHTML5化して，LMSに掲載可能な形式として作成した．さらに，将来的な実験回路の拡充を見越して，実験回路の動作状況を確認するためのWebカメラ固定に必要となるステージを3Dプリンタにより作成した．
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| 今後の研究の推進方策 |
年度末の2023年3月に本研究の中心となるPower Edge T550，Raspberry Pi 4Model B及びArduino MEGA等の中心機材が納品されたので，2022年度内に実施予定であったサーバへの各種ソフトウェアのインストール及びソフトウェア間の連携から迅速に実施する．システム構築関係に関しては，当初計画よりも1年近く計画が遅延しているので，遅滞を取り戻すべく，できるだけ速やかに対応を進める．サーバ安定稼働が確認された時点で，既存サーバのデータを移行すると共に，連携したソフトウェア間で各種コンテンツの連携を図る．2022年度に作成した学習コンテンツをサーバに掲載すると共に，学生の理解状況を確認しながら学習コンテンツの拡充を図る．
実験指導書の一部は，対面及び遠隔に対応できるように前年度中に内容改訂を図ったため，これを用いて2023年度の前期期間中（2023年9月末まで）に，遠隔実験を実施する．遠隔実験実施後には，アンケートを実施し対面群と遠隔群での回答結果の差異を確認して実施上の問題点を把握すると共に，スキル獲得の同等性を実現するために必要な改善を検討して，その結果を反映させるべく，できるだけ速やかにシステムの実装改善を図る．
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