バーチャルリアリティ技術を駆使した小学校児童向け視覚体験型放射線教育教材の開発

利用虚拟现实技术开发基于视觉体验的小学生辐射教育教材

• 批准号: 21K02941
• 负责人: 小倉 巧也
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hokkaido University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K02941/
• 关键词: 放射線; 教育教材; 仮想現実; 放射線教育; バーチャルリアリティ; 理科教育; 科学教育; 教材開発; VR：Virtual Reality

本研究は，放射線に関する基本的な概念を小学生児童へ無理なく導入するために，直感的理解を支援する視覚・体験型の仮想現実放射線教育教材の開発を行うことを目的としている．なお，12歳以下の児童について，ヘッドマウントディスプレイ（以下，HMD）を使用した3D立体視を含むバーチャルリアリティ（以下，VR）体験は，斜視や不同視を引き起こす懸念があることが報告されており，それを受けて本研究では，HMDを使用せずに操作・視覚体験可能な仮想現実教材の開発を進めている．HMDを使用することなく仮想物体を現実空間に表示する技術として，拡張現実（以下，AR）がある．ただし，このAR技術は仮想物体を現実空間に表示するのみに留まり，VR体験の大きな特徴である「仮想空間内に置かれた物体を自由に操作できる」という点が実現されない．そこで研究代表者は，放射線源や遮へい材等の操作によって生じる結果および現象を立体表示するAR教材を複数種類開発し，これら教材のARマーカーを現実空間内で操作することによってHMD無しで仮想物体の疑似的操作を可能にした，オリジナルな仮想物体操作手法を考案した．2022年度は，当初の研究実施計画の通り，2021年度に実施した北海道及び福島県の小学校教諭に対する質問紙調査の結果から教材ニーズが高かった「放射線の種類」「放射線の飛程距離」「放射線の透過性」「放射線の防護（遮蔽）」について，教育的支援を実現する仮想現実教材の開発を進めた．

本研究的目的是开发支持直观理解的视觉和体验式虚拟现实辐射教育材料，以便轻松向小学生介绍有关辐射的基本概念。据报道，对于 12 岁以下的儿童，虚拟现实 (VR) 体验，包括使用头戴式显示器 (HMD) 进行 3D 立体观看，可能会导致斜视和屈光参差。为此，我们正在开发虚拟现实体验。无需使用HMD即可操作和视觉体验的现实教材。增强现实（AR）是一种无需使用头戴式显示器即可在现实空间中显示虚拟对象的技术。然而，这种AR技术仅显示现实空间中的虚拟物体，并没有实现自由操纵放置在虚拟空间中的物体的能力，而这正是VR体验的一大特点。因此，课题负责人开发了多种类型的AR教材，以三维方式展示辐射源和屏蔽材料操作所产生的结果和现象，通过在现实空间中操纵这些教材的AR标记，可以实现虚拟物体的呈现。我们设计了一种原始的虚拟对象操作方法，可以对对象进行伪操作。 2022年，按照原研究实施计划，2021年对北海道和福岛县小学教师进行的问卷调查结果重点关注“辐射类型”、“辐射范围”和“辐射” ”，对教材的需求很高，我们着手开发虚拟现实教材，为“透明”和“辐射防护（屏蔽）”提供教育支持。

项目成果

放射線に関するリカレント教育のための預託実効線量解析

致力于辐射复训教育的有效剂量分析

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本理科教育学会東北支部大会発表論文集
• 作者: Tamai Teruyuki;Murai Keita;Kawada Kazuo;保屋野 雄太，小倉 巧也，長南 幸安
• 通讯作者: 保屋野 雄太，小倉 巧也，長南 幸安