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2016 年度 実施状況報告書

IoT連携によるサイバーフィジカルな学習環境の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K01150
研究機関釧路工業高等専門学校

研究代表者

野口 孝文  釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (20141856)

研究分担者 千田 和範  釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (30342562)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードIoT / 学習環境 / サイバーフィジカルシステム / 試行錯誤 / プログラミング / 協調学習
研究実績の概要

アラン・ケイがコンピュータ上のツールやデータを自由に組み合わせたり編集したりするダイナブックのコンセプトを提唱してから40 年になるが,未だ実現できていない.さらに,我々の周りにはコンピュータが組み込まれた様々な機器があるが,それらをコンピュータ上のツールと自由に組み合わせることもできていない.コンピュータ上の教材や実世界の機器を自由に組み合わせ編集が可能になれば,これまでにない自由度の高い学習環境が実現できると考えられる.
本研究では,実世界にある様々な機器をネットワークで連携しコンピュータ上のオブジェクトと対応できるようにする.学習者自身が試行錯誤しながらコンピュータ上でシステムを組み上げることによって,学習者が思考した仮説を試行錯誤しながら検証することができるサイバーフィジカルな学習環境を実現する.
本年度は,電気工学実験で行っている実験で用いられている実験装置のIoT化とこれを利用したサイバーフィジカルな学習環境を実現した.実現に当たっては,マルチメータとラズベリーパイ,RFID,これまでに開発してきたIntelligentPadシステムを用い自由に装置やアプリケーションを組み合わせることができるシステムを構築した.また,開発した手法を別の工学実験で行っている「LEGOを用いたロボットの製作と制御」に適用することでより自由度の高い試行錯誤ができる見通しを得ることができた.
成果は学会の研究会等で発表を行っている.そのときに得た他の研究者からの評価および意見をもとに,次年度以降システムの改良を行う予定である.

現在までの達成度 (区分)
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

当初の計画通り,汎用的な計測装置であるデジタルマルチメータや電源装置のIoT化を実現し,電気工学分野で行う実験の中で利用できるシステムを実現した.さらに,電気工学分野で行っているメカトロニクスの実験で用いているLEGOマインドストームの装置についてIoT化の目処を付けることができている.本装置をコントロールするサイバースペース上のプログラムとIoT化された実世界上のコントロ-ラを自由に組み合わせることでこれまでにない自由度の高いシステムを目指すことが可能になった.これによって,当初の予定以上に自由度の高いシステムを実現できると考えている.

今後の研究の推進方策

前年度では,計測装置のIoT化とそれを組み合わせた実験方法の実現を目指していたが,実世界においても試行錯誤が容易なLEGOシステムをIoT化することでより自由度の高い学修支援システムができる可能性が広がった.今後は,この28年度で得た成果を進展させる.当初の計画では,学生実験装置をIoT化することで自由度の高い協調学習の支援ができることを目指したが,28年度で得られた知見により個別学習と協調学習の両方を支援するシステムが実現できると考えている.本研究は,個々の学習で十分システムに関する知識を得て,その後協調学習でより深く学ぶといった学習を可能にする.
また今後は,システムの実現と外部への発表を積極的に行う予定である.

次年度使用額が生じた理由

学内の行事等により,研究発表の日程が合わなかったため旅費に残額が生じ,次年度に繰り越した.

次年度使用額の使用計画

次年度の研究発表の旅費に充てる.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うちオープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] 協調作業を支援するIoTを用いた学習環境2017

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,千田和範,稲守栄
    • 雑誌名

      教育システム情報学会研究報告

      巻: Vol.31,No.5 ページ: pp.57-58

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] LEGOを用いた協調学習支援システムのための操作環境の開発2017

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,千田和範,稲守栄
    • 雑誌名

      情報処理学会第79回全国大会報告

      巻: 第4分冊 ページ: pp. 4-435-436

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] IoT 連携によるサイバーフィジカルな学習環境2016

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,千田和範,稲守栄
    • 雑誌名

      教育システム情報学会全国大会報告

      巻: CD-ROM ページ: pp.149-150

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ペアプログラミング手法に基づく実験・実習ナビゲーションシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      稲守栄,千田和範,野口孝文
    • 雑誌名

      教育システム情報学会全国大会報告

      巻: CD-ROM ページ: pp.135-136

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 複数校横断型理科教育プログラムの効果を向上させるための実験支援システムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      千田和範,稲守栄,野口孝文
    • 雑誌名

      教育システム情報学会全国大会報告

      巻: CD-ROM ページ: pp.137-138

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] プログラムの思考過程をトレースできる教材ロボット2016

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,梶原秀一,千田和範,稲守栄
    • 雑誌名

      34回日本ロボット学会学術講演会報告

      巻: RSJ2016AC1D3-02 ページ: p. 2

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] IoTを基盤としたサイバーフィジカルな学習支援環境の開発2016

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,千田和範,稲守栄
    • 雑誌名

      人工知能学会第78回先進的学習科学と工学研究会報告

      巻: SIG-ALST-B505 ページ: pp.12-15

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] LEGOを用いた協調学習支援システムのための操作環境の開発2017

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,千田和範,稲守栄
    • 学会等名
      情報処理学会第79回全国大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2017-03-17
  • [学会発表] 協調作業を支援するIoTを用いた学習環境2017

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,千田和範,稲守栄
    • 学会等名
      教育システム情報学会研究会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2017-01-07
  • [学会発表] IoTを基盤としたサイバーフィジカルな学習支援環境の開発2016

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,千田和範,稲守栄
    • 学会等名
      人工知能学会第78回先進的学習科学と工学研究会
    • 発表場所
      慶応大学
    • 年月日
      2016-12-12
  • [学会発表] A Cyber-Physical Learning Environment Combined with IoT2016

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Noguchi
    • 学会等名
      ISIP'2016
    • 発表場所
      the university of Lyon, France
    • 年月日
      2016-11-03 – 2016-11-04
    • 国際学会
  • [学会発表] プログラムの思考過程をトレースできる教材ロボット2016

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,梶原秀一,千田和範,稲守栄
    • 学会等名
      34回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2016-09-07
  • [学会発表] ペアプログラミング手法に基づく実験・実習ナビゲーションシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      稲守栄,千田和範,野口孝文
    • 学会等名
      教育システム情報学会全国大会
    • 発表場所
      帝京大学(宇都宮)
    • 年月日
      2016-08-30
  • [学会発表] 複数校横断型理科教育プログラムの効果を向上させるための実験支援システムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      千田和範,稲守栄,野口孝文
    • 学会等名
      教育システム情報学会全国大会
    • 発表場所
      帝京大学(宇都宮)
    • 年月日
      2016-08-30
  • [学会発表] プログラミング導入教育のための直感的な命令セットを持つロボット2016

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,千田和範,稲守栄
    • 学会等名
      教育システム情報学会全国大会
    • 発表場所
      帝京大学(宇都宮)
    • 年月日
      2016-08-29
  • [学会発表] 直感的動作命令から構成的に学ぶロボットを用いた計測制御教材の開発2016

    • 著者名/発表者名
      野口孝文,梶原秀一,千田和範,稲守栄
    • 学会等名
      ロボティックス・メカトロニクス講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-06-10
  • [学会発表] 構成オブジェクト数を指標としたクラスタリング手法の提案2016

    • 著者名/発表者名
      野口孝文
    • 学会等名
      人工知能学会全国大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(小倉)
    • 年月日
      2016-06-08

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公開日: 2018-01-16  

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