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Development of three-dimensional circuit deign learning system realizing visualization and alternative of actual experiences

开发三维电路设计学习系统，实现实际经验的可视化和替代

基本信息

批准号：
21K02917
负责人：
大島心平
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Oyama National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では短期間で効果的に知識を習得できる3次元回路設計学習システムの開発に取り組んでいる。本年度は，学習システムの操作方法及びそれを用いて３次元回路設計の基礎知識を習得するためのe-learning教材を開発した。この教材は項目ごとに細かく分割して作成した21本の動画で構成される。１本が20分以下の短い動画であるため，学習者は必要に応じて理解が十分でない項目に戻り容易に復習が可能である。また一部の教材については視聴のみでなく，その後に実際に学習システムで疑似的な試作実験を実施し，知識を習得できる形式とした。次に，教材と学習システムを用いてフィルタとインピーダンス変成器を複合した小型な高周波回路を題材に設定して教育実践を実施した。具体的には，チップ部品と基板上に構成したマイクロストリップラインを組み合わせて仕様を満たす回路を設計・試作・評価する学生実験であり，プリント基板はFR4基板を活用した。最初にe-learning教材を活用するとともにシステムを用いた疑似的な試作実験を通して基礎知識を習得し，次にコンテスト方式で設計課題に取り組む形式で実施した。この学生実験を通して学習システムの効果と修正すべき点を確認した。また，3次元回路設計の知識の習得に本システムを活用した2名の学生が，国際的な回路設計コンペティション（2022 APMC Student and Young Engineer Design Competition）に参加した。その結果，１名はPassive Trackで総合成績4位の優れた成績を収めることができ，ここでも学習システムの効果が確認できた。さらに，部品ライブライの改良を行うとともに，本システムが試作品の特性を再現する精度や高度な回路設計への本システムの適用の可能性についても調査した。

This study aims to acquire knowledge of short-term results, and to develop a three-dimensional loop design learning system. This year, e-learning materials were developed to learn the basic knowledge of three-dimensional circuit design and its application. The textbook is divided into 21 parts and composed of animation. 1 This is a short animation below 20 minutes. Learners are not necessary to understand. Items are easy to review. A part of the teaching material is divided into two parts: the first part is to observe the situation, the second part is to study the situation, the third part is to practice the situation, and the fourth part is to learn the knowledge. Second, the teaching material and the study method are used to set up a small high-frequency circuit Specifically, the components and substrate are composed of a composite circuit, a trial circuit, and a substrate. In the first place, e-learning textbooks are used in the form of a set of suspected tasks, basic knowledge is acquired, and the design methods are implemented in the form of sets. The students were able to confirm the results of the study. Two students participated in the 2022 APMC Student and Young Engineer Design Competition. The result of the game is that 1 Passive Track, 4 excellent track results, and 2 learning results are confirmed. In addition, the improvement of the component design and the investigation of the reproduction of the characteristics of the test works, the accuracy of the loop design and the feasibility of the application of the system were carried out.