自然科学系の実験実習はどこまでデジタルコンテンツ化できるのか、そのノウハウの探求

探索自然科学实验训练能在多大程度上转化为数字内容的诀窍

基本信息

批准号：
22H01052
负责人：
松本顕
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Juntendo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は次世代型３D-CG教材の作成/利用ノウハウを体系化することである。このために、学習する要素やデジタル化の難易度が異なると予想される「顕微鏡観察」「カエルの解剖」「化学の定性分析」の３つの実習内容を選定した。これらのデジタル化過程で、実習を構成する個々の学習要素のデジタル化の適・不適を分類し、対面実習で重点教育すべきものを選別して、デジタル教材の作成/利用ノウハウの体系化を行うことをめざす。また、ゲーム性の組み込みが、取り組み意欲や学習効率に与える影響も調査することとした。本年度は以下の３つの理由から「顕微鏡観察」コンテンツの作成に注力した。まず、本研究の実施以前から「顕微鏡観察」の３D-CGプロトタイプアプリの作成に着手しており、初年度の着手として取り組み易かったことが挙げられる。２つめの理由は、顕微鏡操作はメカニカルな機器操作が主体で、他の２つの実習内容と比較すると、インタラクティブな3D-CGの作成が容易と予測されたことである。3つ目として、操作の正確性や迅速性、標本同定などが、比較的ゲーミフィケーションに向くことがあった。まずはプロトタイプコンテンツの完成をめざし、ついで、学生被験者を募って試用アンケートに基づく改良を行った。学生被験者は8名で、視覚的なリアルさを求める意見と、コントローラーによる操作性の向上を求める意見が多かった。特に前者においては、顕微鏡だけではなく、背景（実習室や実験机）のリアルさを求める意見も多く、強い没入感が学習効果を高める可能性が示唆された。これは当初予想していなかった結果であった。アンケート結果を反映しつつ段階的に3種類のコンテンツを作成し、ゲーム要素を組み込んだ新規コンテンツの作成にも着手した。これとは別に残る２つの実習についても、コンテンツシナリオの作成、および、一部の機器や実験対象のCG化に着手した。

本研究的目的是将创建和使用下一代 3D-CG 教材的专业知识系统化。为此，我们选择了三个预计具有不同学习要素和数字化难度的实践培训主题：《显微镜观察》、《青蛙解剖》和《化学定性分析》。在这些数字化过程中，我们将根据构成培训的各个学习要素对数字化的适合性和不适合性进行分类，选择面授培训中应优先考虑的内容，并将创建和使用数字教材的知识系统化以此为目标。我们还决定研究纳入游戏元素对参与动机和学习效率的影响。今年我们重点打造“微观观察”内容，原因有以下三个。首先，在进行这项研究之前，我们已经开始创建一个用于“显微镜观察”的 3D-CG 原型应用程序，因此第一年很容易上手。第二个原因是显微镜操作主要是机械设备操作，相比其他两个实践培训内容，预计创建交互式3D-CG会更容易。第三，操作的准确性和速度、标本识别等都比较适合游戏化。首先，我们的目标是完成原型内容，然后我们招募学生受试者并根据试验问卷进行改进。有 8 个学生科目，其中许多人希望获得视觉真实感并提高控制器的可操作性。特别是在前一种情况下，有很多意见认为不仅需要显微镜，还需要背景（实验室和实验桌）的真实性，这表明强烈的沉浸感可以增强学习效果。这是一个意想不到的结果。我们在反映调查结果的同时分阶段创建了三种类型的内容，并且还开始创建融入游戏元素的新内容。另外，对于剩下的两堂训练课，我们已经开始制作内容场景，并为一些设备和实验对象制作CG。