SDGsの分類 - 4. 質の高い教育をみんなに

37件の研究シーズが見つかりました
中西 真悟

スキップ型重み付きGibonacci数列を得るための修正パスカル三角形の演算アルゴリズム

パスカルの三角形の構造を修正するだけで様々な数列が作成できるだけではなく，その初項や二項の設定を変えた一般形を示すための演算アルゴリズムを紹介します．そのためにスキップ型にモデリングする数列の発想が大切になります．線形代数を用いてエレガントに演算できる方法が分かりました．また，その原理にシフト演算が欠かせないことも分かりました．それでは，お楽しみにください．

藤元 章

「人類の危機への挑戦」をテーマにした課題解決型授業

[概要]　大阪工業大学の工学部では，PBL（ProblemあるいはProject-Based Learning）を基軸とした教育カリキュラムを実施しています。1年次では各学科の専門分野に関連した課題の実験・実習的なPBLを行い，2年次生には物理学，地球科学，生物科学の分野横断型PBLを提供しています。2015年度から2018年度まで「火星移住計画」を題材にして， 2019年度から2022年度まで「太陽系ツアー」を題材にして進めてきました。そして， 2023年度からは，惑星・宇宙の枠を飛び出して，「人類への危機への挑戦」をテーマにしたPBL型授業を進めています。

木村 哲士

超弦理論から見た時間・空間・物質の双対性

アインシュタインの相対性理論により、時間・空間・物質は互いに影響を及ぼしているとされました。この視点は現在の観測結果と矛盾していません。しかしながら、我々はこの世界が何故「時間は１つ」「空間は３方向」「物質はクォークとレプトン」「質量の起源はヒッグス粒子」「力は４種」で構成されているのかをいまだ説明できていません。

中西 真悟

セカンダリーの貴金属比が奏でる数理情報デザイン

セカンダリーの貴金属比を類似比と読み替えてお楽しみください．黄金比とピタゴラスの定理を魅了させるケプラー三角形に、一般化されたフィボナッチ数列を応用した新たな貴金属比の類似比の魅力を提案しました。発表後に定義式には第2類似比がカッパー比、第3類似比がニッケル比と1990年代後半に命名されていたことがわかったのですが、命名者も際立った数学的・芸術的魅力は言及しませんでした。一方で、従来の貴金属比の第4貴金属比にもカッパー比、第5貴金属比にもニッケル比が記載されることがあり、名称の由来や情報とその信憑性に確信を持てませんでした。したがって、発表時のコンセプトの通りに従来の第2貴金属比である白銀比、第3貴金属比である青銅比を基準に対比しながら今回の発表を公開して、ご閲覧いただく皆様のご意見を聴くことにしました。科学・技術ならびに芸術の世界に役立つ発展に繋がれば嬉しいです。ところで、白銀比に必要な直角二等辺三角形と、ペル数列の代わりにヤコブスタール数列を活用した貴金属比の類似比には、従来の貴金属比とは導出こそ異なるけれども、とても美しい数理と芸術の可能性が隠されていました。貴金属比の類似比の幾何学的特徴を調べながら、有名な数学者の功績を加えて調和させていくと、その美に魅せられます。下記は、提案から1年間の成果のギャラリーです。ご堪能ください。

安達 照

新しいテクノロジーを使った物理実験開発と物理教育への応用

　スマートフォン（スマホ）の加速度センサーを用いたアプリケーション "DiracmaA"や”DiracmaJump" を開発し、種々の力学実験への応用可能性を明らかにした。誰もが持っているスマホに内蔵されている加速度センサーを用いることで、実験室に限らずどこででも実験が可能となる。本装置を用いて、鉛直投げ上げ運動、水平投射運動、人のジャンプの運動を測定した。

矢野 浩二朗

VR伴大納言絵巻

初等、中等教育の国語科においては、古典作品の歴史や背景を学びながらそれを楽しむ態度を育成することが求められているが、現実には古典に親しみを持つ児童や生徒は多くないのが現状である。そこで本発表では、我々が開発している絵巻物「伴大納言絵巻」の上巻の没入型インタラクティブコンテンツについて紹介する。このコンテンツでは、絵巻中の人物を切りだしてポリゴン化し、仮想空間内の絵巻に配置している。ユーザーはヘッドマウントディスプレイを通して絵巻を鑑賞し、仮想空間内で絵巻にユーザーが近づくと人物がアニメーションし、シナリオに従って発話できるようにすることで各々の人物が絵巻の物語の中で何をしているのかを理解できるようにした。このコンテンツを活用することで、絵巻物の内容理解、および興味関心が向上することが期待される。

中西 真悟

貴金属比とその関連数列によるシングル，ダブル，トリプル型の正三角形螺旋と正六角形螺旋

黄金比，白銀比，青銅比など貴金属比と関連するサブタイトルの数列を活用して，図余りと図足らずを許した場合の正三角形による螺旋図を考察しました．その結果，シングル，ダブル，トリプル型の正三角形螺旋図の特徴が分かりました．また，副産物として正三角形の特徴を有する正六角形の螺旋図も考案しました．どうぞお楽しみください！

真貝 寿明

宇宙物理学・相対性理論研究＋文理協働研究＋科学のアウトリーチ活動

アインシュタインが相対性理論を提唱して100年が経ち，技術が進化して，ようやく重力波・ブラックホールの直接観測ができる時代になりました．日本の重力波観測プロジェクトKAGRA（かぐら）の科学研究者代表を2017年から21年まで務め，一般向けの著作や講演も多く請け負っている教員が，この分野の解説を提供いたします．「相対性理論はどこまで正しいのか」「宇宙への理解は今後どう深まっていくのか」などをテーマに，歴史的・科学的どちらの視点からも可能です．

石川 恒男

一般教育科数学教室の教育

数学教室では専任教員7名にロボティックス＆デザイン学部専任教員1名と非常勤講師を加えて各数学科目の担当を行っている。まず、高大接続科目である「解析学I」「解析学I演習」という科目を設定し、教育センターと連携しながら担当するという形をとっている。講義と演習を連携した上で、必要ならば「学習相談」という自由に質問できる時間を設け、さらに、学習が不十分な学生に対しては教育センターでチューターによる対応を行い、「基礎力向上講座」も開講している。大学での数学教育については、１年次に「解析学 II」「解析学 II 演習」「解析学 III」「解析学 III 演習」「線形代数学 I」「線形代数学 II」を履修し工学で必要な微積分や線形代数の習得に力を入れる。これらの科目は学科によって履修時期や若干の内容の違いはある。次に、２年次以上に対しては「工学の基礎」「数理科学と教育」というカテゴリーで数学科目（別記）を担当し、講義に対応する演習科目は設定していないが、「数学教室学習相談」で質問の対応している。科目に関しては自由選択であり、微分方程式、確率統計、複素解析などの分野の科目を設定し担当している。研究については、個人研究を中心に行っている。

Mellor Andrew

Learning New Vocabulary

Students of English need to learn a lot of vocabulary. To be successful, they need to decide what vocabulary items to learn. As they choose which vocabulary items to study, considering the frequency of the vocabulary items in general use may be useful as well thinking about their own personal needs. They also need to decide which aspects of those vocabulary items to learn. and how to learn those vocabulary items. There are many aspects involved in learning vocabulary items related to form, meaning and use. Also they need to decide how to study vocabulary. This may include questions as to whether to learn items in isolation or context, whether to learn in semantic groups and how to reinforce and review learning.

中西 真悟

ニュートンの二項定理を活用した修正パスカルの三角形の考案

ニュートンの二項定理では、負のべき乗を級数として表現できます。これがパスカルの三角形に活用できることは意外と知られていません。本研究ではフィボナッチ数列とリュカ数列の表現に、この発想が欠かせないことを可視化するとともに、この両数列に関連する数列を修正パスカル三角形が見事に表現してくれることを紹介します。下記に示す修正された三角形をご覧いただきこの考え方のアルゴリズムって美しいなって感動してもらえたら光栄です。

横山 恵理

デジタル時代の〈源氏物語〉

黒澤翁満『源氏百人一首』（天保10年刊）に対し、TEI（Text Encoding Initiative）を用いてテキストデータ構築を行った。 『源氏百人一首』本文に対し、人物・巻名・地名のタグ付けを行うことによって可視化したり、IIIF画像・『源氏物語』本文・『源氏物語』注釈書内容・現代語訳へと情報を拡張したりすることによって、「デジタル時代の〈源氏物語〉読み」が可能となる。また、江戸時代の源氏物語享受（和歌配列や撰歌基準、注釈の特徴）が可視化され、テキストデータを通して、いにしえ人の『源氏物語』理解に近づくことができる。

井垣 宏

リアクション機能を備えたリモートモブプログラミング支援環境の検討

複数人でソフトウェア開発を行う手法の一つとして，モブプログラミングやペアプログラミングといったというものがある．モブプログラミングでは，開発者らは端末を操作するドライバと開発画面を見ながら意見を出してドライバをサポートするナビゲータと呼ばれる役割に分かれ，役割を短時間で交代しながら開発を進めていく． 本研究室では，コロナ禍の現状を受けて，このモブプログラミングをリモート環境で実施している．実際に対面からリモート環境に移行するにあたり，開発者間のコミュニケーションにおいて課題が有ることがわかった．そこで本研究では，モブプログラミングのそれぞれの役割に応じたコミュニケーション支援機能とリアクションが実行された際に記録する機能を検討している．

古樋 直己

映画・洋楽の英語教育への活用

英語の運用能力向上には、英語に接する時間の増加が必須である。たしかに、学習時間の増加がそのまま英語運用能力の向上につながるとも限らない。しかし，学習量を増やすことは不可欠である。これには、苦にせず接することができる素材が必要となる。元来、娯楽用に制作された映画や洋楽は、楽しみながら本物の英語に接することができるという点で優れている。ただ、本物であるからこそ、学校の英語との橋渡しの工夫が必要となってくる。

椋平 淳

共生社会の深化に資する演劇事業の企画・運営

高齢化や経済格差拡大などの社会環境の変化を背景に、劇場のもつ社会包摂機能が注目されている。特に公共の劇場が提供する事業には、単に舞台関係者や芸術愛好家に訴求する要素だけでなく、広く一般の人々の幸福感増進やコミュニティ活性化に資する多様な機能が求められる。個別の演劇事業の企画・運営や統括的な劇場運営・プログラムデザインのあり方、さらには共生社会の実現に向けた劇場を拠点とする地域貢献の方策について、実践的に探求する。

横山 香奈

ハワイにおける日系移民の成功要因に関する一考察

　ハワイでは、日系移民が他のアジア系エスニックグループに比して突出した成功を収めた。成功した背景理由として、「日本人は勤勉で我慢強かったからだ」と精神論に終始することが多いが、調査の結果、それ以外にも多角的要因が寄与していることが示唆された。 かつて海外へと移り住んだ日系移民の一例を参考に、今後、日本においても移民の教育問題について検討したりするなど、多方面に還元できるような研究に繫げていくことを目指す。

安留 誠吾

初等中等教育向けロボットプログラミング学習環境

2020年度から小学校においてプログラミング教育が必修化された。小学校では、ビジュアルブロックエディタを利用したプログラミングが想定されるが、中学校、高校では、テキストエディタを利用することになる。そこで、ビジュアルブロックエディタからテキストエディタへの移行をスムーズに行えるように、両エディタに対応したロボットプログラミング学習環境を開発した。また、教員の負担を軽減するための教員支援システムも開発した。

西山 由理花

近代日本における政党政治の形成と崩壊に関する研究

近現代日本の民主主義のあり方に関心を持ち、近代日本の政党政治について、特に政党政治家の人物研究という観点から研究を行っている。近代日本の政党政治の形成・崩壊過程の中心にあった人物に焦点を当てることで、政策や組織の成り立ちの背後にある教育や社会状況をも含めて近代日本社会を理解できると考える。

福安 直樹

自動発注問題を題材としたIT人材育成教材

ビッグデータ処理、人工知能、クラウドの各技術を融合して社会の具体的な課題を解決できる人材の育成を目指して、スーパーマーケットにおける自動発注問題を課題として設定したPBLを設計・実装しました。システムを構成する各要素技術のみならず、チームでコンセンサスを得る方法やその難しさ、役割分担による開発、そのためのコミュニケーションなども経験できるようにしました。これまでに延べ236名を対象に実施し、アンケート結果等からその有用性を確認しました。

中西 淳

言語理解AIを活用した「単語の使い分けマップ」の開発

英作文を書いていて「この英単語はこのタイミングで使っていいのかな？」と迷うことは多くの英語学習者に共通する悩みだと思います。一方，どの英単語がどの文脈で使用できるかどうかを調べるのは簡単ではなく，結果的に馴染みのある単語を繰り返し使ってしまう傾向にあることが様々な研究で報告されています。本研究では，英語学習者が様々な単語の適切な使い方を学習できるように，近年注目を集めている言語理解AI(GPT・BERT)を活用して，様々な用例や類語の関係性を視覚化することのできる「単語使い分けマップ」の開発を目指しています。

島野 顕継

高等学校普通教科「情報」の質向上を目的とした教材及び シラバスの作成

文部科学省高等学校次期学習指導要領解説情報編(平成30年度改訂)では，情報分野を学ぶ上で専門的な知識に触れ，それがどの様な仕組みであるかを知るための教育を重要視している．本研究では情報の科学的な理解を深め，情報分野に対する興味・関心を引き出すことをねらいとする高等学校情報科科目「情報I」で実際に活用でき，特定の環境を用意できる現場を助ける教材開発及びシラバスの作成を行った．

濵田 悦生

新型コロナウイルスに関するオープンデータを利用した効果的な教育法

厚生労働省が提供する新型コロナウイルス感染症に関するデータはオープンデータである。2020年から2022年までの新型コロナウイルスの実データとしては大変貴重なものになっている。このデータは全国で収集された、PCR検査数、PCR陽性者数、重症者数、死亡者数などを含むが、単回帰モデルやシンプルな時系列モデルを適用することによって、学部3年生向けのPBL教材で使うことの出来そうな実例分析を作成することが見込まれる。学生にとっても非常に身近で切実なデータであり、その教育的効果は高いであろう。

横山 恵理

「古典×IT」で未来の学びを創出

画像コンテンツを用いて効果的な学習を支援するアプリケーションを開発した。提示された画像の細部を意識しつつ、ゲーム感覚で学習できる三つの機能を実現している。①一枚の画像ファイルをピースに分割して元の絵に戻すパズル機能。アノテーション機能も付与している。②画像(絵画資料)上に付箋を貼ることで、データ管理ができる。複数人の遠隔操作でも画面共有することが可能。③複数の画像を表示し、関係の深いものをマッチングする神経衰弱ゲーム。画像提示枚数の変化によって出題難易度を変更することも可能。いずれも遠隔授業に対応している。

中西 真悟

セカンダリーの貴金属比が奏でる数理情報デザイン2

セカンダリーの貴金属比を類似比と読み替えてお楽しみください．等角螺旋の特徴を直角三角形を用いて考察した結果、放物線、直線、点、円、カージオイドなど図として意味がある特徴が描けました。また、ケプラー三角形を2枚用いた直方体をケプラー直方体と呼ぶことにすると、これを応用して空間幾何学上に貴金属比の類似比の活躍が期待できることがわかりました。

宮脇 健三郎

ROSプログラミング研修のためのオリジナルロボット

ROS（Robot Operating System）はロボット制御ソフトウェアの効率的な開発を実現するツール・ライブラリ群のセットで，世界中でロボットの研究・開発に利用されています． 本シーズはROSを通じたロボットのプログラミング研修に適したオリジナルのロボットを提供するものです．このロボットはハードウェアの構造も比較的分かりやすいように設計されているため，ソフトウェアの研修を終えた後に自分自身でロボットを構築する手助けとなります． 実際に提案するロボットを使ったROSの技術セミナーを開催し，参加者からは好意的な評価を得ています． また，大阪工業大学情報科学部でもPythonやC++によるロボット制御プログラミングを学ぶための教材としてゼミやPBL（Project Based Learning）で活用しています． ゼミやPBLにおいては小型の車輪移動ロボットと中・大型のロボットを使い分け，効率的に学習を進められるように配慮しています． 市販の大型ロボットは高価なものが多いですが，独自に設計・製作したロボットは低コストで手軽に利用可能です． ４足歩行ロボットや車輪移動型ロボットに装着するアーム等も製作しており，様々な研修用ロボットの製作ノウハウを有しています．

中西 淳

大規模言語モデルが切り拓く新しい語彙学習法

現在、外国語学習者向けの語彙選択問題の自動生成・評価システム(CAVES)を開発しています。CAVESは、語彙の使い分けトレーニングに特化した学習支援システムです。大規模言語モデルを活用しており、GPTによる無限の問題生成と学習者レベルに合わせた調整、BERTによる確率に基づいた詳細な採点が特徴です。システムの使用方法は簡単で、単語選択、難易度設定、問題生成、解答、評価の流れで進みます。今後の精度向上により、語学学習の効率化と個別化が期待されています。

田岡 育恵

オクシモロンの謎―意味の矛盾と伝達効果

オクシモロンとは「小さな巨人」のように反対の意味が同じ対象に適用されるレトリックである．「小さくて大きいものは何だ？」とすれば「なぞなぞ」にもなり得るが，字義通りに考えれば反対語が共起しているのだから矛盾することになる．しかし，実際には意味解釈に支障は来さない．それどころかこのレトリックならではの伝達効果がある．オクシモロンの構造，伝達効果は私の研究テーマの一つである．

山内 建二

情報処理技術に関する教育環境の研究

　現代社会では、プログラミングはさまざまな分野で必要不可欠なスキルとなっており、教育機関ではプログラミング教育についての重要性が増しています。 　また、プログラミングは、情報科学の分野だけでなく、ビジネスや医療、芸術など幅広い分野で活用されています。そのため、プログラミングを効果的に学ぶための環境の整備が必要とされています。

辻本 智子

認知言語学的手法を応用した英語前置詞教材の開発

英語習得において、しばしば躓きの原因となる多義語の前置詞であり、また認知言語学における多義語研究が前置詞に関して最も進んでいることから、認知言語学の知見を生かした中学生向けオンライン教材『アニメで学ぶ 英語前置詞ネットワーク辞典』を開発した。認知言語学で言う「スキーマ図」のアニメ化がポイントである。

水谷 泰治

図形アニメーションに基づいた学習用並列プログラミング環境の提案と演習の実施に向けた教材の開発

マルチコアCPUの性能を最大限に活用してプログラムを高速実行するためには並列プログラムを作成する必要がある。しかし、一般に並列プログラミングの学習は初学者にとっては容易ではない。その理由として、並列プログラミング自体が難しいことに加え、初学者には馴染みの薄い数値計算問題を題材とすることが多いこと、大規模な計算でない限り並列化の効果を実感しにくいことなどから、初学者の興味を維持しにくいことが考えらえる。本研究では並列化の効果を体感しやすく、かつ、平易な教材を扱える並列プログラミングの学習環境としてProcessing言語を用いた図形アニメーションプログラムのための並列化フレームワークを提案する。また、本環境を用いた並列プログラミング演習を実施するための教材も開発する。

谷 保孝

古第三紀神戸層群凝灰岩層の層序学的・記載岩石学的研究

　本研究では，兵庫県三田盆地に分布する神戸層群凝灰岩層をより精密に区分し，それらの凝灰岩層の記載岩石学的性質を明らかにする．野外調査では凝灰岩層の岩相や分布を，鏡下観察では凝灰岩層の軽石斑晶鉱物の組み合わせを記載する．必要に応じて黒雲母などの化学組成も測定する．また，本研究による凝灰岩層序区分に基づいた地質図の作成も進める．本研究の成果は，神戸層群分布域で発生する地すべりに関する課題などを考察する上でも重要な役割を果たすことが期待される．

中西 真悟

直角三角形が活躍する正弦波螺旋と等角螺旋の関係や、パスカルの蝸牛形の考察

英語版のWikipediaによると、マクローリンが見つけた正弦波螺旋は螺旋と名付けられているが、螺旋とは関連がないものとして知られていたようです。しかし、等角螺旋の性質を調べると等角螺旋に関連する直角三角形を用いることにより説明できることがわかりました。同様にその関連する直角三角形がある時点で反転させるときにもパスカルの蝸牛形の幾何学的特徴が説明できました。本研究で紹介する画像を見ながらその様子を楽しんでください。

中西 真悟

標準正規分布の幾何学的対称性

連続な確率変数の確率密度関数の積分形は、0から1までで評価できる累積分布関数です。では、累積分布関数を積分するとき、積分形の関数の一階の導関数は、累積確率として0から1までの傾きになります。つまり、直角三角形を用いた三平方の定理による評価が可能になります。そこで、標準正規分布の幾何学的対称性を応用しながら三平方の定理を用いてみると、新たな確率評価基準が思考できます。

吉田 福蔵

教育センター実施の基礎学力調査により「分析できた新入生学力」

18歳人口が減少する中, いろいろな入試区分で入学した新入生の基礎学力を分析・把握することは, 大学の役割である. 大阪工業大学の工学部の8学科では, 1年次に物理を履修することが推奨されているため, 教育センターでは高校3年間の学びで培った数学と物理の力を, 入学時の基礎学力として調査する目的で「新入生学力確認テスト」を実施している. 現在は, 新入生学力確認テストを多角的に分析し, これを大学全学科の情報として共有することの重要性を認識し, 教育センターから発信している.

神田 智子

ユーザの視線行動に適応した エージェントの視線行動の開発と評価

シャイな人間は対話相手の視線に敏感であり，注視されることを嫌うということが示されている．本研究は実験参加者の視線行動に適応するエージェントの視線行動の開発と評価を目的とする．具体的には，対話中のユーザの視線行動をアイトラッカーで取得し，過去15秒間にユーザがエージェントの目を注視していた割合を基に対話エージェントがユーザの目を注視する割合を適応させ，ユーザと類似した凝視量を保ちながら視線行動をとる対話エージェントを開発した．評価実験では，シャイなユーザグループに対話のストレスの軽減効果および対話エージェントへの親近感の向上効果が見られた．