情報科学の基礎概念理解向け“万人のための情報学”指向なIoT学習パッケージの開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H03074
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 香山 瑞恵 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (70233989)
• 研究分担者: 不破 泰 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00165507) ; 久住 憲嗣 九州大学, システムLSI研究センター, 准教授 (10380685) ; 小形 真平 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (10589279) ; 舘 伸幸 名古屋大学, 情報学研究科, 研究員 (30710256) ; 永田 奈央美 静岡産業大学, 情報学部, 准教授 (50582293) ; 萱津 理佳 長野県立大学, グローバルマネジメント学部, 准教授 (70242667) ; 布施 泉 北海道大学, 情報基盤センター, 教授 (70271806) ; 國宗 永佳 千葉工業大学, 情報科学部, 教授 (90377648) ; 永井 孝 ものつくり大学, 技能工芸学部, 准教授 (90835175)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 情報教育 / アルゴリズム / モデリング / 計測・制御 / 通信 / 教材 / 学習パッケージ / 地域コミュニティー

研究実績の概要

2020年度には、以下の研究活動を行った。AB手続き領域では、電子基板作成と美術作品作りの活動を取り入れたプログラミング教材を開発した。熊本・埼玉・長野の各県において、小学２年生～高校３年生を対象にサイエンスイベントと正規授業が実施された。また、算数・数学でのデータサイエンス単元を対象としたブロックプログラミング教材を開発した。中学３年生を対象とした正規授業が実施された。ABモデル領域では、Studuinoデバイスとmicrobitデバイスをベースにしたロボット向けのUMLプログラミング教材を開発した。埼玉・長野の各県において、小学５～高校３年生を対象にサイエンスイベントと正規授業が実施された。IS計測・制御では、温度・照度・湿度・気圧・酸素濃度・二酸化炭素濃度の計測教材を開発した。各教材での計測結果は教育用IoT基盤で統合され、ブラウザベースのアプリで計測結果を確認できる。ここでの計測結果は、AB手続き領域の教材で利用可能である。IS通信では、中学校技術科向け教材を開発した。中学１～３年生を対象にサイエンスイベントが実施された。
また本年度には、これまで開発してきた教材群を教育用IoT基盤の元に柔軟かつ包括的に連携させる仕組みを具体化した。ここでは教材デバイスがインターネットに接続している場合のみならず、接続してない場合にもローカル端末内にデータ（センサデータやプログラム成果等）を蓄積し、可視化を行う。この場合は、教材がインターネットに接続した際にクラウド上のストレージに関連データがマージされ、そこからの可視化参照が可能である。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 初学者向けプログラミング基礎教育における可聴化を用いた多重ループの効果的な学習方法 (2021)
  • 著者名/発表者名: 時田 真美乃、不破 泰
  • 雑誌名: 教育システム情報学会誌 巻: 38 ページ: 49～54
  • DOI: 10.14926/jsise.38.49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating the Motivation Effects of a Research Activity Support System Function (2020)
  • 著者名/発表者名: SATO Hiroaki、KUNIMUNE Hisayoshi
  • 雑誌名: Proc. of IEEE TALE2020 巻: 2020 ページ: 987-990
  • DOI: 10.1109/TALE48869.2020.9368465
  • 査読あり
• [雑誌論文] Work in Progress-IoT Devices Sharing System Using Smart Contract (2020)
  • 著者名/発表者名: Wentao Tang, Kenji Hisazumi
  • 雑誌名: Proc. of the Asia Pacific Conference on Robot IoT System Development and Platform 2020 巻: 2020 ページ: 61-62
  • 査読あり
• [雑誌論文] Landscape of Architecture and Design Patterns for IoT Systems (2020)
  • 著者名/発表者名: Washizaki Hironori、Ogata Shinpei、Hazeyama Atsuo、Okubo Takao、Fernandez Eduardo B.、Yoshioka Nobukazu
  • 雑誌名: IEEE Internet of Things Journal 巻: 7 ページ: 10091～10101
  • DOI: 10.1109/JIOT.2020.3003528
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Tool to Manage Traceability on Several Models and Its Use Case (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaiya Haruhiko、Tatsui Shogo、Hazeyama Atsuo、Ogata Shinpei、Okubo Takao、Yoshioka Nobukazu、Washizaki Hironori
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: 176 ページ: 1449～1458
  • DOI: 10.1016/j.procs.2020.09.155
  • 査読あり
• [雑誌論文] A model transformation approach to constructing agent-oriented design models for CPS/IoT systems (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Hiroyuki、Ogata Shinpei、Aoki Yoshitaka、Kobayashi Kazuki
  • 雑誌名: Proc. of the 35th ACM/SIGAPP Symposium On Applied Computing 2020 巻: 35 ページ: 815-822
  • DOI: 10.1145/3341105.3374033
  • 査読あり
• [学会発表] コンテナ型仮想化によるモデリング教育用コンパイルサーバ利用の考察 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中野敬久・香山瑞恵・永井 孝・大宅剛生
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告(教育工学)
• [学会発表] 情報のディジタル化に関するセミプラグド教材における協調活動機能の提案 -Let's Go Go! マジカル・スプーン V3 の設計・開発- (2021)
  • 著者名/発表者名: 香山 瑞恵，丸山 凌凱，向田 一成，舘 伸幸，永井 孝，二上 貴夫
  • 学会等名: 教育工学会2021年春季全国大会
• [学会発表] オンライン/オフラインに対応したIoTベースの情報管理システムとその時系列グラフ設定機能の提案 (2021)
  • 著者名/発表者名: 浅野 晶, 香山 瑞恵, 永井 孝, 加藤 孝明
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告(教育工学)
• [学会発表] 情報のデジタル化教材に対する協働性を意識した汎用化の研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 丸山凌凱，向田一成，香山瑞恵，舘伸幸，永井孝，二上貴夫
  • 学会等名: 教育システム情報学会2020年度学生研究発表会
• [学会発表] 情報のデジタル化に関するセミプラグド教材の研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 向田一成，丸山凌凱，香山瑞恵，舘伸幸，永井孝，二上貴夫
  • 学会等名: 教育システム情報学会2020年度学生研究発表会
• [学会発表] ビジュアルプログラミング環境ATにおけるC言語記述の混在を可能にする機能の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平野晶, 國宗永佳
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告(教育工学)
• [学会発表] IoT 技術者育成のための PBL を用いた教育プログラムの開発－第 4 報 教育プログラムの実施－ (2020)
  • 著者名/発表者名: 土江田 織枝, 千田 和範, 赤堀 匡俊, 稲守 栄, 髙 義礼, 香山 瑞恵
  • 学会等名: 教育システム情報学会2020年度全国大会
• [学会発表] IoT を用いた宿題提出機能を持つプログラミング学習環境 (2020)
  • 著者名/発表者名: 野口 孝文，布施 泉，梶原 秀一，千田 和範，稲守 栄
  • 学会等名: 教育システム情報学会2020年度全国大会
• [備考] [通信・符号化教材] Let's Go Go! マジカル・スプーン教材
  • URL: https://magicalspoon1-dcf88.web.app/
• [備考] [UMLプログラミング教材] S-Clooca
  • URL: https://mdd.shinshu-u.ac.jp/
• [備考] 教育用IoT基盤
  • URL: https://iotproject-692ca.firebaseapp.com/