特 集

学修者本位の教育の実現、学びの質の向上を目指した大学教育のDX構想（その２）金沢工業大学におけるデジタルトランスフォーメンションの取組み
金沢工業大学
副学長

鹿田正昭

山本知仁

金沢工業大学
工学部ロボティクス学科教授

鈴木亮一

金沢工業大学
工学部情報工学科教授

１．はじめに(左から鹿田、山本、鈴木）ーメーション）の力を借りて学生一人ひとりの学「7,000人の学生には7,000通りのカリキュラびに応じた教育実践に踏み込むことにしました。

ムがあっても良い」。この発言は十数年前に金沢本学の大澤敏学長は、2021年新年の教職員向工大学園前理事長泉屋利郎氏が学内のある集まり

け挨拶で「今年は教育のDXが急速に進むことかで発した言葉です。当時より私立大学には多様なら、反転授業を含めた対面授業と遠隔授業の組み学生が入学しており、学力にも大きな差がありま合わせを最大限に引き出す、Education Technologyした。筆者の一人は前理事長の発言に「確かに、を駆使して、今までとは次元の違う格段に高い教多様な学生に対して全員が同じカリキュラム（同育効果を生み出すことが必要」と述べられ、特に一学年、同一学科）で教育していることに問題はな「学生一人ひとりの学びに応じた教育への転換」

いのだろうか」と疑問に思ったことは事実です。と「場所と時間の制限を超えた学びの場の創出」

しかし、入学生が多様だからと言って、個々のを教育DXの実施目標にすると宣言されました。

学生に合ったカリキュラムを作ることは不可能で周知のように、文部科学省は2020年秋に「デあり、教育課程においてもそのようなことは許さジタルを活用した大学・高専教育高度化プラン」れません。当時はAI、IoT、AR,VRなどのキーワ（Plus-DX）の公募を開始したことから、「学修者ードは一部のエキスパートでは利活用されていた本位の教育の実現」に対して「DXによる学生一かもしれませんが、大学教育という観点からはメ人ひとりの学びに応じた教育実践」と「学びの質ジャーではなかったと記憶しています。ビッグデの向上」に対して「DXによる時間と場所の制約ータに相当する学生の成績や活動履歴、その他のを超えた学びの場の創出」を申請し、両者ともに教育指導上のデータはあったとしても、有効に活採択されました。また、2021年10月には、コロ用されることはありませんでした。

ナ禍において対面実施が不可能なオープンキャン

上述の「教育指導上のデータ」について、本学パスに対応するため、xRワーキンググループをでは以前から修学アドバイザーが修学指導に係る立ち上げ、種々のデジタル機器を駆使したデジタデータ（例えば、自己成長シートを作成するため

ルオープンキャンパスを実現させるとともに一部の一週間の修学上の履歴など）を活用し修学指導の対面授業や遠隔授業（ハイブリッド、ハイフレに活用していた事例はありますが、その他に存在ックス、オンデマンドなど）にも適用を開始しまする多くのデータに紐づけられて総合的に学生した。

個々人の修学上の特性を十分に把握することはで

本稿では、2021年４月に教育DXを強力に推進きていませんでした。この問題を解決し「7,000するために立ち上げた「教育DX推進委員会」が人の学生には7,000通りのカリキュラム」までは進めてきた取組みから、逐次集積している学生の実現できなくても、DX（デジタルトランスフォ

学習履歴、課外活動履歴および修学指導履歴など、22 JUCE Journal 2021年度 No. 4

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本取組みでは図１に示すように、本学に蓄積さ膨大なデータを活用した教育DXの活用事例につれてきたデータを統合して解析することで、全学いて紹介します。

生の修学プロセスを明らかにし、得られた結果を２．DXによる学生一人ひとりの学びに応じた教育実践

個々の学生の支援に役立てることを目指していま（１）取組みの概要

援を必要とする学生を特定し、支援が必要な理由す。それと同時に、整理されたデータを用いて支に基づいて適切なフィードバックをAIが提示する

これまで本学は、学生の学びの質を向上させるシステムを実現することも目指しています。

ために様々な情報システムを構築してきています。代表的なものには、学生が今、自分が学びの（２）データベースの統合についてどこに位置しているかを理解できる「KITナビ」、各科目のシラバスをベースとしたLMSである「e本取組みでは、まず学内に存在する複数のデーシラバス」、成績や修学状況を可視化する「自己タベースを統合することから行っています。現在、成長シート」などがあります。また学生の成績や、本学ではオンプレミス、クラウド上に基幹となる就職活動の状況を把握するための教職員向けシス複数のデータベースを有していますが、それらをテムも同時に開発されてきています。

本 取 組 み で は 、 ク ラ ウ ド 上 （ Oracle Cloud

一方、これらのシステムは必要性が生じたときInfrastructure上）に、デイリーで全てコピーし、に、その都度開発されてきているため、システムデータレイクを構築することとしました。このデ間のデータ連携が十分でなく、IR等に利用されるータレイクには2004年からのデータが蓄積され、ときには、各システムのデータが個別に解析されテーブル数は約470、項目数は１万を超える数とてきました。その結果として、例えばある学生がなっています。その後、匿名化された学生IDに紐どのような入試プロファイルで入学し、その後、づける形でコピーされたデータを整理し、様々などのように成長したのか、もしくはどのような科解析を行うことができるデータマートを構築して目で躓いたのか、最終的にどのような企業に就職います。ユーザは基本的にはこのデータマートのしたのかといった、大域的な解析が十分に行われデータを解析する実装となっており、個人情報にてきませんでした。

はアクセスできないようにしています。

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図１ DXによる学生一人ひとりの学びに応じた教育実践の概要

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以上の統合作業は2021年中に終了しており、現在ユーザは、日々更新される全修学データを用した。これらの成果は、本学にとって大変意義のあることだと考えています。

いて解析を行えるようになっています。
（４）データを活用した退学者の予測について（３）統合されたデータの解析について

本取組みでは、整理されたデータを機械学習用

本取組みでは、統合されたデータベースを利用のデータとして利用することで、AIを使った修学して既に様々なデータ解析を行っています。例え支援システムの構築も行っています。特に現在は、ば、１年次のGPAと入学時の成績プロファイルのある学期までの成績データと出席率のデータを利関係、各学年のGPAと次年時のGPAの関係、卒業用し、ある学生が次の学期に退学するかどうかの時のGPAと就職先の平均年収の関係など解析を行予測を行っています。今までのところ、深層学習っています。これらの解析結果として、入学時の的なアプローチを利用することで、約９割の確率成績プロファイルと１年次のGPAには相関関係がで退学者を予測できるようになっています。同時

あまりないのに対し、各学年のGPAと次年時のに、学習済みのモデルに対しSHAP（SHapley

GPAの間には強い相関関係があること、卒業時のAdditive exPlanations）を適用することで、退学GPAと就職先の平均年収にはあまり相関関係がなする場合にどの科目が最も影響があるかについていことなどが明らかになっています。

も学生ごとに明らかにしています。

また、各学生がどの科目で最も躓いているかを、現在、これらの理由に基づいた適切なアドバイ全科目の得点分布を解析することで明らかにし、スを「自己成長シート」に自動で提示するシステ

その科目のLearning Analyticsを行うことで、概ねムを構築中であり、今後それを実際に運用して評どこの単元で躓いているかについても明らかにし価を行っていく予定となっています。また、よりています。現在、これらの解析結果を受け、該当成長していくための支援を必要としている学生の科目の運用方法が改めて検討されたり、またこの特定も今後行い、学生のよりよい成長を支援する科目をよりスムーズに履修できるようにするためシステムの構築も行う予定です。の、アダプティブラーニングのシステムの構築が進められたりしています。
データベース内には学生が１年次に記述する１週間の行動履歴に関するテキストデータが蓄積さ３．DXによる時間と場所の制約を超えた学びの場の創出（１）取組みの概要れており、このデータに対して自然言語処理を行

本学では、「持続可能な社会の構築」や「人間うことで、学生の定性的な学びの様子についても中心のモノ・コトづくり」といった、現在世界が解析を行っています。結果として、成績上位の学直面している問題や課題に対応できる人材を育成

生は「勉強」「授業」「企業」「就職」「研究」「活するために「分野を超えたコラボレーション力」動」「プロジェクト」「資格」といった、多くの単や「社会実装力」といった能力を身につける教育

語がバランスよく出現するのに対し、成績下位のを実践しています。例えば、グループは「勉強」「課題」「授業」「生活」とい①

金沢市近郊の12大学等が連携する「産学った限られた単語が頻度高く現れることが明らか

連携プラットフォーム」を基盤とした、実社となり、成績下位の学生生活に余裕がない様子が会の問題に多様なチームで取組む教育伺えています。現在、このような解析の結果を受②「チームで問題発見解決に取り組むPBL科

け、どのような支援が学生にとってより効果的か目」と「実験・実習科目」を中心とした、実について改めて議論が行われています。

社会の問題に工学的なアプローチで取組む教以上のように、統合されたデータを解析することで、これまで明らかになっていなかった学生の育などがあげられます。

様子がわかるようになり、また解析結果に基づくコロナ禍の2020年度において、種々の遠隔コ適切な修学支援の方法が検討されるようになりま

ミュニケーションツールを利用してこれらの教育

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図２ 「DXによる時間と場所の制約を超えた学びの場の創出」の取組み概要を実施したことで、様々な問題や課題が明らかになりました。これまで対面で行っていた授業が遠隔で実施されたことにより、学生のキャンパスへの移動の制約がなくなるメリットは生まれたものの、コンピュータの画面を通して学生の理解度をうかがいながら授業ができないこと、作成した構造物のプロトタイプを手に取って観察できないことから、学生間そして学生教員間のディスカッションが深まらず、得られる成果が不十分になってしまうという課題が残りました。加えて、実験・実習科目においても、現象の観察やそれに基づく考察が深まらないという課題も明らかになりました。
本取組みでは、対面授業と遠隔授業の個々の利点を最大限に活かすためにDXを推進し、時間と図３ 産学連携プラットフォーム

場所（空間）の制約を超えた多様な学びの場を創出することを目指すとともに、これまで以上の質の高い学びができる教育環境の構築を目指します。本取組みの概要を図２に示します。
（２）産学連携プラットフォームを活用した多様なチームで取り組むコラボレーション教育

写真１ 多地点等身大接続システム

大学にはそれぞれ得意とする教育研究の分野があり、大学そして企業が連携し協力することで、システムを通して大きな実空間を共有し、社会問幅広い分野の学問を学ぶことができる、多様な学題の解決に一緒に取り組むことができる図３に示びの場である「産学連携プラットフォーム」が形す教育環境を構築しました。写真１に示す「多地成されます。これまで、大学間連携、産学・地域点等身大接続システム」で、学外の５つ大学と学連携は時間や距離、場所などの制約もあり、質的内の４拠点を結びました。この接続システムによと量的の双方の面において十分な実績をあげるこり、感染対策をしながら学生が個々の地点から授とができませんでした。そこで、多様な背景や専業に参加できることから、対面と遠隔の双方のメ門性をもつ学生たちが、遠隔コミュニケーションリットを活かした教育が実現できています。また、

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写真２ ヘッドセットを利用した遠隔討議

写真４ これまでの実験風景

写真３ アバターによる遠隔指導を受ける学生たち

アバターやヘッドセットも積極的に導入したことにより、遠隔討議や遠隔指導についても、従来に

図４ 機械系実験のコンテンツ化比べ距離や空間の制約を気にすることなく実現できています（写真２と写真３を参照）。
この他にも、大学間を結んで相互のプロジェク確認したり、設計した図面をリモートで3Dプリトを発表し意見交換するイベントや、他の大学のンタに出力して確認したり、様々な試みがなされ学生と多様性あるチームを組んで問題解決に取りています。

組む教育などに活用され、順調に成果があらわれています。

工学系の実験では、写真４に示すように、装置を学生が囲んで実験手順や安全についての注意の説明を受けます。これらの説明については、360（３）PBL科目と実験・実習科目の教育の高度化度カメラでデジタル化したり、コンテンツ化したと学びの質の向上りすることで、学生は自宅でその様子を繰り返しこれまで、PBL科目や実験・実習科目は対面で確認することができます。実空間では体験できな行うことが当然のことと考えていましたが、コロい起こりうる危険や、自己を仮想空間上で体験す

ナ禍においてすべてを対面で実施することはできることで、学生は一層の安全意識を持ち、倫理的ず、オンデマンド型や遠隔型の実験・実習をするな思考を深めることも可能となります。

ことが求められました。本学で実施するPBL科目

また、仮想空間内で実験できるコンテンツの制においても、遠隔コミュニケーションシステムを作も行っており、試行的に一部の実験・実習科目通したチーム活動を行い、課題解決のためのアイにおいて運用しています（例えば図４を参照。機

デアを深化するためにも、アバター、VR・ARヘ

械系で行っている振動実験のデジタルコンテン

ッドセットやデジタルコンテンツを体系的に導入ツ）。このようなコンテンツを併用して活用するし、この問題に対する解決に取り組んでいます。

ことで、学生一人ひとりが実験装置を保有し、実仮想空間でお互いのモデルやプロトタイピングを験パラメータや材料を変更して、仮想空間内で実26 JUCE Journal 2021年度 No. 4

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験することができるようになります。に採択されたことから、従前より本学が進めてきこれまでは、対面の授業のみで現象の観察を行た「教育DX」をより具現化し、多様化しているっていましたが、自宅で繰り返し実験ができるこ学生の修学に対応した試みのいくつかについて紹と、レポートにまとめながら結果を確認して考察介しました。本学ではコロナ禍前より「DXによできることから、使用した８割の学生から「実験る学生一人ひとりの学びに応じた教育実践」とコンテンツは役に立った」という評価が得られま「DXによる時間と場所の制約を超えた学びの場のした。

創出」を掲げた取組みを実践してきました。奇し学生たちが作成したプログラムをシミュレータ上で動作確認した後、実際の装置に実装して動作

くも新型コロナ感染症によりこれらに係る教育DXが一段と加速することになりました。

させる場面では、シミュレーションと実機の動作「DXによる学生一人ひとりの学びに応じた教の差をARヘッドセットで確認することができる育実践」では修学情報に加えて、学生の様々な情ようになります。実空間と仮想空間の双方におい報を匿名化し、AIが提示するシステムから「自己て理解を深めることが可能となり、学びの質が向成長シート」に自動で提示するシステムを構築し上していくことが期待されています。ています。また、「DXによる時間と場所の制約を超えた学びの場の創出」ではPBL科目においてア（４）期待される成果

バター、VR・ARヘッドセットやデジタルコンテ「DXによる時間と場所の制約を超えた学びのンツを体系的に導入し、遠隔でその様子を繰り返場の創出」の取組みを通して、次の成果が期待でし確認するとともに、実空間では体験できない事きます。

象を仮想空間で体験できることも可能になりまし①

ポストコロナ時代において対面授業と遠隔た。

授業の双方のメリットを活かしたベストミッ

加えて、本学が幹事校となっている、金沢市近クスな授業運営方法が構築され、学生たちの郊の12大学が参画する「産学連携プラットフォ学びの質が向上することーム」を活用し、SmoothSpace2を用いた連携が対面授業のコミュニケーションと同等の臨始まっています。さらに、石川県外の大学との授場感ある学習環境が構築され、学生たちの学業の共同運営および単位互換についても検討を始ぶ意欲が増進することめました。

②

専門分野が異なる学生や世代の異なる社会

今後は「7,000人の学生には7,000通りのカリ人、さらには海外の学生と共に多様性あるチキュラムがあっても良い」という理念のもとに教ームで問題解決策を創出する経験ができるこ

育DXを活用した教育改革を進めていく予定です。

③

本取組みは2021年４月に設置した教育DX推進と実空間と仮想空間を融合した空間で実社会委員会に所属する教職員の多大なご支援とご協力の問題解決策を議論し、さらにはプロトタイを得て遂行されていること、また、具体的な授業プを製作して、社会実装により評価検証がで運営の試行には多くの教職員の支援、ならびに連きること、携していただいている大学の協力を得ています。

④

年度毎に実施されるアンケートやデジタルコン

ここに記して深甚なる謝意を表します。

テンツを導入した科目に対しての成績の変化、学生の満足度やLMS内の自己成長シートなどを分析し、本取組みの実現による教育効果の測定と検証を今後も継続的に進めて行きます。

４．おわりに
本稿では文部科学省が公募した「デジタルを活用した大学・高専教育高度化プラン」（Plus-DX）

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