Development and evaluation of a WebXR system using real environment scans for engineering experiment education

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本研究の目的は、工学実験教育の高度化のためにWebXRを用いた仮想実験システムを開発し、その教育効果を検証することである。2022年度は、2021年度に開発したシステム（プロトタイプ）のアップデートを行い、工学実験システムの教育効果を引き続き検証した。具体的には、高専2年生を対象とした工学実験での教育実践と前提知識が異なる専攻科学生に対してWebXR工学実験システムの検証を行った。また、LMSには事前・事後テストを追加し、スコアとアンケートによって評価した。検証の結果、事前・事後の確認テストからは、理論値の算出や原理の理解が進んでいることが確認できた。特に、前提知識が異なる学生に対しては、全学生の事後テストのスコアが一定基準に到達できていることから、テーラーメード教育としての可能性を示すことができた。また、アンケートからはシステムの操作性やXRの活用について肯定的な意見が得られた。さらに、テーマの違いによる学習効果の傾向を検証するために、別の実験テーマ（相反の定理の実験）を体験できるWebXR工学実験システムを試作し、被験者に体験してもらいアンケートにより評価した。またHMD（Head Mounted Display）やコントローラを活用した教育システムを開発し、有用性を検証した。これらの検証から、WebXRの導入容易性のメリットを活かしつつ、学習対象によってはHMDなどのデバイスにも対応してく必要があることがわかった。また、工学実験ではシステムとの対話的な操作が重要であるということがわかった。前年度に引き続き、3Dスキャンデータを活用したモデリングやデータダイエットを行い、工学実験システム内に再現する実験器具を追加し、さらにオンキャンパスでの工学実験環境を再現するために全方位画像を導入した。