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

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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。