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

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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。