「フィールドで持ち歩く実験室」：MEMSで創り出す最小の生態学実験室

“现场便携式实验室”：利用MEMS打造的最小生态实验室

基本信息

批准号：
22K19797
负责人：
岡田昌也
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は，科学者育成という新しい教育目標を取り込んだ新GIGAスクール実現の礎を創ることを目的とする．このために，本研究は，MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)技術によって「最小の生態学実験室」を創り出し，これを学習者がフィールドで持ち歩き，学習するための知能拡張技術を開発することとしている．この目的を達成するために，本研究はソフトウェア開発およびハードウェア開発の両面から取り組んでおり，今年度，以下の研究を行った．(1) 「フィールドで持ち歩く実験室」をソフトウェア的に実現し，フィールドでの知能拡張技術を駆動させるコンポーネントとして，実世界学習を対象としたラーニングアナリティクス技術を開発した．具体的には，学習者が，実世界での経験を自己調整する過程を，位置情報をもとに自動推定する計算論的ラーニングアナリティクスを開発した．この技術は，フィールドにおける学習者の内的計算過程に適応し，学習者が経験を通した記号操作を自己決定・自己調整することを促すセンサデータ駆動型学習支援技術の礎となる．(2) 「最小の生態学実験室」の基本的原理を，ハードウェア的に構成するBioMEMSを，微細加工技術によって試験実装し，これをアウトドアフィールドに持ち出して，実際にサンプルを採取するなどの機能テストを行った．この機能テストを通してBioMEMSの設計と実装を改良することで，次年度以降のインハウス実験，アウトドア実験に向けた準備を進めた．

这项研究的目的是为实现新的 GIGA 学校奠定基础，该学校纳入了培养科学家的新教育目标。为此，本研究旨在利用MEMS（微机电系统）技术创建一个“最小生态实验室”，并开发智能增强技术，让学习者随身携带并从中学习。为了实现这一目标，本研究从软件和硬件两个方面进行开发，今年我们进行了以下研究。 (1)我们利用软件实现了“现场便携式实验室”，并开发了用于现实世界学习的学习分析技术，作为驱动现场智能增强技术的一个组件。具体来说，我们开发了计算学习分析，可以自动估计学习者根据位置信息自我调整现实世界体验的过程。该技术是传感器数据驱动的学习支持技术的基石，适应学习者在现场的内部计算过程，鼓励学习者通过经验自我决定和自我调节符号操作。（2）利用微细加工技术，在硬件上测试实现了构成“最小生态实验室”基本原理的BioMEMS，然后将其带到户外现场并实际采集样本进行了功能测试。通过这次功能测试改进了BioMEMS的设计和实现，为明年开始的室内和室外实验做好了准备。