宮城教育大学 環境教育研究紀要

第 13 巻 (2011)

屋外教材提示システムの開発
鵜川義弘 *・齋藤有季 *・村松隆 *・溝田浩二 *The Development of the Outdoor Teaching Materials Presentation System
Yoshihiro UGAWA, Yuki SAITOU, Takashi MURAMATSU and Koji MIZOTA
要旨 : 体験型教育に必要不可欠な屋外教材を統合的に展示する先進的な総合案内システムとして、スマートフォン上で動作する AR 技術を採用し学内無線 LAN を利用して安価に利用できるシステムを開発中である。
キーワード：AR（拡張現実）、携帯端末（スマートフォン）、屋外教材、位置情報

リフレッシャー教育システムでは、これらの豊富な

1. リフレッシャー教育システム
リフレッシャー教育システムは、宮城教育大学キャ

野外教材を利用し、本学の教科教育、環境教育およびンパスと青葉山周辺から構成されるキャンパスミュー生活等のフィールドを活用する授業等において、実体

ジアムを舞台として、体験型教育の指導力向上を図る

験型の学習を進め、広い視野から確かな専門力と指導ためのシステムであり様々な屋外教材・施設を設置し、力を育成し、学校における体験型教育の諸課題に対処可動している。

できる教員を養成する。

現在、キャンパス内にはバタフライガーデン（図 1）・ヤギ飼育小屋・タナゴ池等の屋外施設が設置済みであり、今後はカブトムシガーデン・みつばちガーデン（図2）が設置予定である。加えて、青葉山周辺に生息する自然の動植物も重要な教材であると言える。

図２．みつばちガーデン

リフレッシャー教育システムには複数の教材、施設が関係しており、それらがキャンパス全体に点在しているため、これらを統合的に利用できるような先進的な総合案内システムが不可欠である。本論文ではこれらの屋外教材の提示、案内システムに情報通信技術

図１．バタフライガーデン（Information Communication and Technology 以下 ICT）*

宮城教育大学附属環境教育実践研究センター－7－屋外教材提示システムの開発を取り入れ、教員にとって指導しやすい、かつ児童・るが、看板に記載してある説明の変更が困難であるた生徒・学生にとって興味深く、分かりやすい教材を提め、季節変動など現状に応じた対応が出来ないという示できるよう開発中の、屋外教材提示システムについ問題や、看板と観察対象の動植物の距離がはなれていて述べる。

る場合、効果的な学習ができるとは言い難いという問題がある。

2. システム部の構築
2.1

概要

環境教育の分野では、野外に動植物等の実物教材があり、学習するにあたっては実際にフィールドに出て、動植物を観察する学習形態に勝るものはないが、既存の PC を利用した e-Learning では実際にフィールドに出て教材を観察しながらの学習は困難であった。既存の施設とこれから整備予定の屋外施設を ICT を利用して教材として活用したい。
今までの屋外での実習は、フィールドに出て、観察対象の動植物の前で説明者 ( 教員等 ) が児童・生徒に図３．看板による教材提示口頭で説明を行う形式が一般的であった。しかし、この方法では、その場に説明者がいなくては解説が難し

もうひとつは QR コード（二次元バーコード）を観く、多人数での授業の際は説明者の近くの生徒は十分

察対象の動植物近傍に設置した植物名ラベル（図 4）に説明を聴くことができるが、説明者から遠い生徒はに表示し、そこから図表を含む説明文書へのリンクを説明が聞き取りにくいという問題がある。これでは、設置したり、音声ガイド（図 5）を聞こえるようにす個人の学習進度に合わせて説明することが困難で児る方法である。この方法は、看板を利用する方法と違童・生徒の興味・理解を得にくいといえる。この問題

い植物名ラベルと観察対象の動植物の距離が近いためを解決するためには、少人数のクラスで授業を行うか、実物を見ながら説明を受けることができ、季節変動な説明者の数を増やす必要があったが、この方法は実際

ど現状に応じた対応が看板を設置する方法と比べて容の教育現場では現実的ではない。

易である。この QR コードを利用した教材はバタフラ

そこで、本論文では ICT を利用した AR アプリケー

イガーデンで活用されている。[1]ションと、携帯端末 ( スマートフォン・タブレットPC) を活用し、フィールドでの学習と e-Learning それぞれの優れている面を組み合わせた教材開発の検討を行った。

2.2

既存の屋外教材提示システム

これまでも本学の屋外教材・施設を紹介するためのシステムは存在し、改良が加えられてきた。
ひとつは屋外施設付近に説明用の看板を設置する方法である。（図 3）説明者がその場にいなくても、児童・生徒やフィールドに訪れた一般の方にも説明でき個人のペースで読むことができるので、前述した問題( 個人の学習進度に合わせることが困難 ) は解決でき

図４．QR コードを表示した植物名ラベル－8－宮城教育大学 環境教育研究紀要

2.5

第 13 巻 (2011)

位置情報測位システム

今回利用する AR アプリケーションは、現在の位置がどこかを元に、その近傍にある情報を提供する。現在 AR アプリケーションが利用している位置情報測位システムには以下のものがある。
・GPS
米国の軍事衛星が提供する位置情報システム。
・無線 LAN アクセスポイント（以下、アクセスポイント）による位置測位システム
GPS を持たない機器や、衛星の電波が届かない建物の中、地下などで、無線 LAN のアクセスポイント

図５．音声ガイド再生画面が出している電波を元に、位置を特定するための方2.3法。アクセスポイントを利用した位置測位システムは、AR とはAR とは Augmented Reality= 拡張現実の略語で、現アクセスポイントの MAC アドレスと電波から位置を実環境にコンピュータを用いて情報を付加提示する技測定するシステムである。PlaceEngine や Skyhook,術、および情報を付加提示された環境そのものを指す。

locky.jp 等のサービスが公開されている。GPS は屋外

本論文では AR 技術を利用し、携帯端末のカメラでで空が見渡せる場所以外では正確な位置測位が困難で撮影した映像に位置情報を元に情報を付加することがあるが、アクセスポイントを利用した位置測定システできる、セカイカメラ・Layar・junaio の 3 つのアプ

ムは、屋内でも位置測位が可能であり、付近にアクセリケーションを利用して開発・検討を行なった。各アスポイントが多数存在し、利用するサービスのデータプリケーションの詳細は後述する。

ベースに登録されている等、条件次第では GPS より誤差を少なくすることができる。

2.4

これにより、屋外・屋内をシームレスに動き位置情

携帯端末の選定

本研究では、個人または少人数のグループで 1 台ず報に即した教材を利用し学習することができる。

つ携帯端末を利用し、AR アプリケーションを利用し宮城教育大学内には無線 LAN の環境が整っているて学習してもらう事を目標としている。授業の中で児ためアクセスポイントの情報を元に位置測定を行うこ

童・生徒・学生個人保有の携帯端末を利用する事は望とができる。また、アクセスポイントによる位置測位

ましくない。そのためには、少なくとも１クラス分程システムはアクセスポイントの MAC アドレスと電波度の携帯端末を購入しなくてはいけない。また、学校

強度情報さえあればいので、実際にネットワークに接教育で利用するため、携帯端末の通信料などのランニ続されていないアクセスポイントを多数設置することングコストが最小限にしなくてはならない。
そのため、によって、より精度を高くすることができると考えら以下の機能が搭載されている携帯端末を選定した。

れる。電源供給用のソーラーパネルと安価なアクセス１．AR アプリケーションが利用出来る OS

ポイントの組み合わせで、屋外に設置することが出来

２．背面カメラ

れば、簡易アクセスポイント灯台として位置測定の精３．GPS度向上に利用出来るのではと考えている。

４．方位センサーまたは地磁気センサー
・LLA(Latitude Longitude Altitude) マーカー

５．SIM カードを抜いて使用できる

junaio では位置情報を含んだマーカー通じて、その６．無線 LAN 通信機能
これらの基準を満たした機種を数種類購入し開発・場所がどこであるかを読み込んだ端末に通知することができる。

検討を行った。

－9－

屋外教材提示システムの開発

2.6

また、各アプリケーションの特徴と教材表示画面を各 AR アプリケーションについて

今回、開発・検討を行った AR アプリケーションは以下に示す。

セカイカメラ・Layar・junaio である。教材の情報入力を教職員等が行う場合と、企業に依頼する場合の特徴を、表 1、表 2 にそれぞれ示す。

表 1．各アプリケーションの特徴

セカイカメラ

位置測定技術情報入力方法LayarGPS
地磁気センサー
無線 LANjunaioGPS地磁気センサー
無線 LANLLA マーカー

セカイカメラ対応端末 を 携 帯 し、 入 力 したいデータがあるその場で入力を行う。

「みんなの L a y a r」を利用し、Web ブラウザ上から入力を行う。
または、PHP 等がインストールされたサーバを用意し P C で情報入力を行う。

j u n a i o 対応端末を携帯し、入力したいデータがあるその場で入力を行う。または、PHP 等がインストールされたサーバを用意しPC で情報入力を行う。
GLUE は「GLUE Channel Creator」という W e b ブラウザ上で動作するインターフェースで入力可能。

利用不可

サーバを用意し、P C で入力を行う場合のみ利用可能「C h a n n e l」と呼ばれるフィルタ機能に相当する機能が利用可能

フィルタ機能表 2．教材作成を委託した場合の特徴

セカイカメラコスト

情報入力方法

フィルタ機能初期：数十万円
月額：数十万円

Layar
初期：１５０万円
月額：１０万円

PC から入力可能なインターフェースが提供される
以下のデータが揃えば AR アプリへの情報入力も企業で代行可能な場合もある。
・情報 ( テキスト・写真・音声データ等 )・教材の座標 ( 緯度・経度 )入力した情報は「オーソライズドタグ」と呼ばれるエアタグとなり、フィルタ機能の利用可
能

junaio「コンテンツ」と呼ばれるフィルタ機能に相当する機能が利用可能－ 10 －

コンテンツ作成代理店は見つかっていない宮城教育大学 環境教育研究紀要

2.6.1

第 13 巻 (2011)

セカイカメラセカイカメラは頓智ドット株式会社が提供するiPhone、Android、一部の au 携帯電話上で動作するAR アプリケーションである。
セカイカメラを起動すると、端末内蔵のデジタルカ
メラによって目の前の景色が画面上に映し出され、その場所に関連する「エアタグ」と呼ばれる情報 ( 文字・画像・音声 ) が重ねて表示される ( 図 6)。エアタグはユーザが携帯端末上で自由に付加することができ、ユーザ間で共有される。授業毎や教材毎にエアタグを表示するには継続的な資金が必要である。

図７．Layar

2.6.3junaio

junaio は metaio 社が提供する iPhone、Android で動作する AR アプリケーションである。
セカイカメラ・Layar と同じように、携帯端末画面上の目の前の景色に、その場所に関連する情報 ( 文字・画像・音声 ) が重ねて表示される。junaio の特徴的な点は「junaio GLUE」と呼ばれる画像を認識して情報
図６．セカイカメラを表示する機能である。この機能は画像に紐付けし、動画や３D 情報を表示することが出来る ( 図 8)。画2.6.2

像に紐付けして情報が表示されるため、屋内でも使用

Layar

Layar は Layar B.V. 社が提供する iPhone、Android ででき GPS 情報が正確でない場合も利用出来る。また、動作する AR アプリケーションである。

長期間に渡って変更される可能性の無い建物等に情報

セカイカメラと同じように、携帯端末画面上の目の前の景色に、その場所に関連する情報 ( 文字・画像・音声 ) が重ねて表示される ( 図 7)。Layar はコンテンツという名前で種類分けがされており、ホテルや駅を表示するコンテンツや、イベント毎にコンテンツを表示できる。個人ユーザが情報を登録するには「みんなの Layar」というコンテンツを使用する。しかし、授業毎や教材毎にコンテンツを作成するには継続的な資金が必要である。

－ 11 －を紐付けすることにより、学内施設紹介等にも使用できるのではと考えている。

屋外教材提示システムの開発の教材・問題配信などの作成も検討していく予定である。
AR アプリケーションを利用した教材提示システム
は表 2 に示したとおり、情報入力を企業に依頼する
場合には、高額な初期費用とランニングコストがかかる。これでは実際に教育現場に導入することは不可能である。幸いにも、junaio と Layar は自前で開発環境を用意すれば無料で利用できるようになるので、大学内にサーバを設置する予定である。

参考文献
図８．junaio GLUE

[1] 溝田浩二・遠藤洋次郎・小関秀徳・鵜川義弘「宮城教育大学バタフライガーデンにおける QR

3. 既存技術の更新・再利用

コードコード教材の活用」宮城教育大学情報

前述したとおり、QR コードを利用した教材は、音処理センター研究紀要 第 17 号 p p .9-12(2010)

声ガイドを聞くことができる URL を情報として持っており、通信機能を持った携帯電話等で音声ガイドを

ISSN1884-7773[2] 張海燕 「環境教育におけるマルチメディア教材の聞くことができる。現在日本で発売されている携帯電話はほとんどが QR コードを読み取ることができ、通開発研究」宮城教育大学 修士論文 (2008)[3] AR 解説 (2011 年 1 月 31 日アクセス )信機能を持っているためほとんどの人がガイドを聞く

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8B%A1%E5%BCことができる。

%B5%E7%8F%BE%E5%AE%9F

AR による教材は、今までのところ利用可能端末が[4] セカイカメラ (2011 年 1 月 31 日アクセス )限られ、現在普及している携帯電話と比べると一般的

http://support.sekaicamera.com/ja

ではない端末を利用するため、一般の見学者が気軽に[5] Layar(2011 年 1 月 31 日アクセス )http://www.layar.com/

説明や解説を受けることができない。そのため、見学者に通信料の負担がかかるが、従来の QR コードを利[6] junaio(2011 年 1 月 31 日アクセス )用した音声ガイドと AR による教材を並行して利用することが望ましいと考える。

http://www.junaio.com/[7] バタフライガーデン (2011 年 1 月 31 日アクセス )http://mizotalab.miyakyo-u.ac.jp/butterflygarden/

4. 今後の課題[8] PlaceEngine(2011 年 1 月 31 日アクセス )http://www.placeengine.com/

今年度は、使用する AR アプリケーションの情報収集、最適な携帯端末の選定、利用機器の充実を主に行っ[9] Skyhook(2011 年 1 月 31 日アクセス )た。今後は、実際に教材を作成する AR アプリケーショ

http://www.skyhookwireless.com/

ンの選定、位置測定の精度向上、実際に教材を配置し[10] locky.jp(2011 年 1 月 31 日アクセス )http://locky.jp/

講義等で利用・改善を行ってゆきたい。また、現在用意しているコンテンツはバタフライガーデンに関連した物のみであるが、今後はヤギやカブトムシ、みつばち、タナゴ等、充実させていく予定である。
さらに効果的に学習できる、特定の場所に近づくと自動的に教材の存在を知らせる事ができる Push 型で－ 12 －