Development and Evaluation of Educational Systems with Augmented Reality and Sensors for Physics (Circuits / Dynamics) Experiments

用于物理（电路/动力学）实验的增强现实和传感器教育系统的开发和评估

• 批准号: 18K02907
• 负责人: 塩澤 秀和
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tamagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K02907/
• 关键词: 拡張現実感（AR）; 教育支援システム; 物理実験; フィジカルコンピューティング; 力学実験; 回路実験

本研究課題では、力学や回路などの物理の学生実験で用いる装置に小型のセンサーを取り付け、実際に測定した力のベクトルや電圧などの物理量を、AR（Augmented Reality；拡張現実感）技術を用いてカメラ映像にリアルタイムに重ね合わせて可視化することで、学習者のより直感的な理解を促すシステムを開発・評価することを目的としている。既に令和3年度までに力学実験支援システムについては、M5StickCというIoT（Internet of Things）向け端末とゲームエンジンのUnityを用いてシステム全体の再構築を行い、Apple iOS、 Google Android、Microsoft Hololensという複数のシステムへの対応と多数のセンサー端末への対応を実現した。これは、ゲームエンジンの物理シミュレーション機能を活用し、仮想的に質量等の物理パラ メータを変更した場合のコンピュータシミュレーション結果を、現実の映像に重ねてAR表示する機能も備えている。これを踏まえて、令和4年度には、さらに学生実験としてのコンテンツを開発し、学生を被験者とした評価実験を行なって論文にまとめることを計画し、研究に取り組んできた。しかしながら、新型コロナウイルス対策の影響が続いていたこともあり、多数のユーザを集めてシステムを実際に使用してもらうことでシステムを改善し、さらに評価実験（ユーザスタディ）を行なって、学会発表や論文としてまとめることができなかった。このような状況であるため、研究期間をさらに1年間延長し、今後、回路実験用のシステムを完成させるとともに、教材コンテンツを開発して使用評価を行い、学会等で発表していく予定である。

This research topic で は, mechanical や loop な ど の physical の students be 験 で with い る device に small の セ ン サ ー を take り pay け, determination of the event be に し た force の ベ ク ト ル や electric 圧 な ど の quantities を, AR (Augmented Reality; Company, zhang を now be feeling) technology with い て カ メ ラ image に リ ア ル タ イ ム に heavy ね close わ せ て visualization す る こ と で, learners の よ り な understanding towards を promote す シ ス テ ム を open 発 · review 価 す る こ と を purpose と し て い る. Both に make and 3 year ま で に mechanics be 験 support シ ス テ ム に つ い て は, M5StickC と い う IoT (Internet of Things) to the け end と ゲ ー ム エ ン ジ ン の Unity を with い て シ ス テ ム all の line build を い again, Apple iOS, Google Android, Microsoft Hololens と い う plural の シ ス テ ム へ の 応 seaborne と most の セ ン サ ー end へ の 応 seaborne を be presently し た. こ れ は, ゲ ー ム エ ン ジ ン の physical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン function を use し, 仮 think に quality の physical パ ラ メ ー タ を - more し た occasions の コ ン ピ ュ ー タ シ ミ ュ レ ー シ ョ を ン results, now be の image に heavy ね て AR said す も る function for え て い る. Tread こ れ を ま え て, make and 4 year に は, さ ら に students be 験 と し て の コ ン テ ン ツ を open 発 し, students were 験 を と し た review 価 be 験 を line な っ て paper に ま と め る こ と に を plan し, research group take り ん で き た. し か し な が ら, new コ ロ ナ ウ イ ル ス policy の polices influence が 続 い て い た こ と も あ り, most の ユ ー ザ を set め て シ ス テ ム を be interstate に use し て も ら う こ と で シ ス テ ム を し, さ ら に review 価 be 験 (ユ ー ザ ス タ デ ィ) line を な っ て, learn 発 table や thesis と し て ま と め る こ と が で き な か っ た. こ の よ う な condition で あ る た め, during the study period を さ ら に extended し 1 years, in the future, loop be 験 with の シ ス テ ム を complete さ せ る と と も に, textbooks コ ン テ ン ツ を open 発 し て use review 価 を line い, learn で 発 table し て い く designated で あ る.

项目成果

AR技術とセンサーを用いた物理実験教材の開発

利用AR技术和传感器开发物理实验教材

• 发表时间: 2018
• 作者: 塩澤秀和;鎌本萌;松本祐衣;Piya Pongsapitaksanti;益川弘如;伊藤優・曽我聡起;二階堂裕子;ポンサピタックサンティ ピヤ;塩澤秀和
• 通讯作者: 塩澤秀和

AR技術とセンサーを用いた物理実験教材のコンテンツ開発

利用AR技术和传感器进行物理实验教材内容开发

• 发表时间: 2019
• 期刊: 第44回教育システム情報学会全国大会論文集
• 作者: 塩澤秀和;松本祐衣;西村明（長谷千代子・別所裕介・川口幸大・藤本透子編）;ポンサピタックサンティ ピヤ;曽我聡起，川名典人;益川弘如，白水始;長瀬修;Piya Pongsapitaksanti;塩澤秀和
• 通讯作者: 塩澤秀和

ARによる可視化を利用したロボット型プログラミング教材

使用 AR 可视化的机器人编程材料

• 发表时间: 2020
• 期刊: 第45回教育システム情報学会全国大会論文集
• 作者: 塩澤秀和

ARを用いたロボットプログラミング学習支援の提案

使用AR的机器人编程学习支持提案

• 发表时间: 2019
• 期刊: 情報処理学会 マルチメディア，分散，協調とモバイルシンポジウム論文集（DICOMO 2019）
• 作者: 塩澤秀和;松本祐衣
• 通讯作者: 松本祐衣

小型ロボットへのAR表示を用いたプログラミング教材の提案

利用AR显示的小型机器人编程教材提案

• 发表时间: 2019
• 期刊: 日本バーチャルリアリティ学会 第68回サイバースペースと仮想都市研究会論文集
• 作者: 塩澤秀和;鎌本萌;松本祐衣
• 通讯作者: 松本祐衣