時代のニーズに合わせた学習意欲を向上させるための実践的な組込みシステム教育教材の開発...
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専攻科特別研究発表。東京ドロウイング株式会社と共同開発。現在、石川高専にて45台導入されて授業にて使用中。TRANSCRIPT
時代のニーズに合わせた学習意欲を向上させるための 実践的な組込みシステム教育教材の開発
石川高専専攻科
電子機械工学専攻２年 小島有貴
指導教員 越野 亮
はじめに
複雑化する組込みソフトウェア開発
４兆円を超えるソフトウェア開発費
兆円
平均成長率は過去5年で15.2％
不足する組込み技術者は6万9千人
経済産業省， 2009年版組込みソフトウェア産業実態調査報告書より
はじめに
組込み製品開発おけるソフトウェア開発規模の拡大
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
2006 2007 2008 2009
ソフトウェア開発費
Z80ボード
PICボード
１９９３年
２００６年
石川高専でのこれまでの取り組み
開発経緯
LEGOロボット
2005年
学習者の興味関心を得られない教材
マルチメディア処理への未対応
実社会で主流でない開発環境や開発手法
現在の教育教材の問題点
LEDやボタンのみなどの乏しい入出力インタフェース
画像や音声などのマルチメディア処理ができない
PIC やZ80 などのマイコンを用いた実際とずれた学習
Ｅ＋ (E plus)
Embedded + Education + Easy 組込み 教育 手軽さ
Ｅ＋(E Plus)概要
MESボード ルネサスエレクトロニクス
SH2 (7084) 80MHz SDRAM：32MByte SDスロット,イーサネット
Ｅ＋(E Plus)概要
LED×８個，ボタン×８個
Ｅ＋(E Plus)概要 タッチパネル搭載
2.2インチフルカラーLCD
Ｅ＋(E Plus)概要
MP3・WAV デコーダIC
音声入力
Ｅ＋(E Plus)概要
各種センサを搭載
温度，照度，可変抵抗，赤外線，距離
Ｅ＋(E Plus)概要
8bitＤＡＣ 圧電ブザー
Ｅ＋(E Plus)概要 ブレッドボード領域 拡張用 I/O
Ｅ＋(E Plus)概要
① マルチメディア処理対応、学生の意欲喚起できる教材
Ｅ＋の特徴
画像表示プログラム 音楽再生プログラム
Ｅ＋(E Plus)概要
② 実社会で主流のCPUやツールによる実践的内容
Ｅ＋の特徴
SuperH SH2ファミリ 統合開発環境HEW
Ｅ＋(E Plus)概要
③ ボード１枚で実験まで行える効率的な教育教材
Ｅ＋の特徴
距離センサ 温度センサ 照度センサ
赤外線センサ
可変抵抗 圧電ブザー
LED / スイッチ
Ｅ＋(E Plus)概要 スタートアップマニュアル
（全23ページ）
・E+の概要
・開発環境の構築 ・プログラム転送/実行
Ｅ＋(E Plus)概要 基本マニュアル
（全34ページ）
・組込みシステム概論 / マイコン制御の概論 ・搭載モジュール解説 ・サンプルプロジェクト解説
Ｅ＋(E Plus)概要 応用マニュアル
（全13ページ）
・応用サンプルプロジェクトの解説
評価実験
対象：電子情報工学科３年 ３８名
コンピュータアーキテクチャ
事前プレゼンテーション
学生の興味関心をアンケート調査
• ＡＲＣＳ動機付けモデル
– Attention 注意
– Relevance 関連性
– Confidence 自信
– Satisfaction 満足
評価実験
教育前
教育後
ジョン・ケラーが提唱した動機付けを説明するための理論。 学習者の教育効果を高めるために必要な要素のモデル。
• ＡＲＣＳ動機付けモデル
– Attention 注意
– Relevance 関連性
– Confidence 自信
– Satisfaction 満足
評価実験
A：注意 このボードによる応用例は面白いか
A1：知覚的喚起 このボードでできることは予想以上だったか
A2：探究心の喚起 このボードに好奇心をそそられたか
A3：変化性 このボードでできることは変化に富んでいるか
R：関連性 このボードの技術は自分に関係のある技術と思うか
R1：親しみやすさ このボードは気軽に触ってみたいと思うか
R2：目的志向性 このボードでの学習内容は将来役にたつと思うか
R3：動機との一致 このボードで学習できる内容を身に着けたいと思うか
教育前
評価実験
質問項目 従来教材 Ｅ＋
応用例は面白いか 4.24 4.34
出来ることは予想以上か 3.84 4.24
好奇心を持ったか 3.89 4.21
変化に富んでいるか 3.87 4.24
自分に関係があるか 3.92 4.13
気軽に触りたいか 3.92 4.13
将来役に立つか 4.26 4.26
身につけたいと思うか 4.03 4.26
平均値 4.00 4.23
従来教材に比べて，Ｅ＋の方が高い評価を得た。
5段階評価
Ｅ＋ Ver 2
Ｅ＋の改良
USBシリアル変換実装 モードセレクトスイッチ
リセットスイッチの実装
利便性・操作性を改善
まとめ
• 時代のニーズに合わせ，実践的な内容を学ぶことができ，学習者の意欲喚起できる組込み教育教材の開発を行った。
• アンケート調査によって，学習者の興味関心を高められていることを実証した。
• 現在行っている学生の自由演習のサポートを行いつつ，さらにドキュメントを充実させていく。
時代のニーズに合わせた学習意欲を向上させるための 実践的な組込みシステム教育教材の開発
石川高専専攻科
電子機械工学専攻２年 小島有貴
指導教員 越野 亮