ISSN 2189-5309

Research Reports of
National Institute of Technology, Tokyo College
No.５3, Mar. 2022

東京工業高等専門学校

研

究

報

第 53 号
2022.3

告書東京工業高等専門学校研究報告書 第53号

目次
南出 大樹，柏原 藍

1

数学相談室・補講等フォローアップの実施報告と今後の展望
安富 義泰，井口 雄紀，小中澤 聖二，佐々木 優，波止元 仁，南出 大樹, 市川 裕子

8

遠隔授業と対面授業との関連－ アンケートから見える遠隔方式の長所と短所 －

波止元 仁

18

東京高専ウェルネスセンター(学生相談室)のソーシャルワーカー活用実践報告－ コーディネーターとの連携から、学生支援及び支援チームの組み立てを考える －舩戸 美智子，前嶋 深雪

25

y-x グラフの可視化へ向けた単振動の実験器の製作－ 正弦波的な信号源の制御・開発と駆動装置の模索 －

藤井 俊介

35

Sakurako HIROIKE

49

小中澤 聖二，安富 義泰

58

八田 直紀，黒田 一寿

68

鈴木 慎也, 小林 礼実, 青野 順也

76

有向グラフにおける隣接行列の余因子展開に対応するグラフの操作

Manifestation of Alignment on a Japanese Online Discussion Forum
数学総合演習への学生のニーズと今後に向けた改善
COVID-19 流行時の高専におけるストレスマネジメント教育の試み－ 計量テキスト分析によるプログラム評価 －東京高専における遠隔授業の取り組み－ 文系科目（英語，社会，国語）を例として（２）－遠隔授業におけるオンライン形式ワークショップの導入と評価－ 対面形式ワークショップとの比較による検討 －

黒田 一寿

86

齊藤 浩一，森 悠人

95

小泉 隆行

101

情報共有モーバイルマルチホップネットワーク
田中 晶，中村 悠哉，内田 恭矢，河村 碧生，栗原 秀弥，
坂本 蒼樹，寺川 優汰，本間 玄太，三國 蒼介

108

透析治療用止血バンドのずれ防止具の開発
教育用塑性加工シミュレータの開発

八王子、多摩地域の湧水や地下水の化学分析とバイオマス生産への影響調査
庄司 良，栗原 佳奈

117

コロナ禍における『はざまる工房』の公開講座への積極活用
中村 源一郎，熊澤 匠真，向川 拓臣，永吉 真知子，松岡 敏，
羽鳥 広範，新田 武父，庄司 良，玉田 耕治

125Research Reports of National Institute of Technology, Tokyo College No.53

CONTENTS
Operations on Digraphs Corresponding to the Cofactor Expansion
Hiroki MINAMIDE, Ai KASHIHARA

1Report on Implementations of Counselling Services and Supplementary Lessons in Mathand their Future Prospects
Yoshiyasu YASUTOMI, Yuki IGUCHI, Seiji KONAKAZAWA, Yuuki SASAKI，
Jin HATOMOTO, Hiroki MINAMIDE, Yuko ICHIKAWA

8The Relation Between Remote and Face-to-Face Classes－ Merits and Demerits of Remote Teaching Methods from Questionnaires －18

Jin HATOMOTO

A Report on the Effective Use of a School Social Worker in the Wellness Center at the National Instituteof Technology, Tokyo College－ Cooperation with the Coordinator about Student Support and the Assembling of the Support Team －Michiko FUNATO, Miyuki MAESHIMA
Realizing Harmonic Oscillation (H.O.) Instruments for Education－ Development of Wave Sources and H.O. Driving Instruments －25

Shunsuke FUJII

35

Sakurako HIROIKE

49

Needs of Students for the Complehensive Exercises in Math and Improvements for the Future
Seiji KONAKAZAWA, Yoshiyasu YASUTOMI

58

Stress Management Education in a KOSEN during the COVID-19 Epidemic－ Program Evaluation by Quantitative Text Analysis － Naoki HATTA, Kazutoshi KURODA

68

Practice, Advantages, and Problems of Online Classes at the National Institute of Technology,
Tokyo College; English, Social studies, Japanese : Part Ⅱ
Shinya SUZUKI, Remi KOBAYASHI, Junya AONO

76

Introduction and Evaluation of Online Workshops in Remote Classes－ Through Comparison with Face-to-Face Workshops －Kazutoshi KURODA

86

Hirokazu SAITO, Yuto MORI

95

Manifestation of Alignment on a Japanese Online Discussion Forum

Development of a Slip Preventer for a Dialysis Hemostatic Band

Development of Metal Forming Simulation Software for Educational Use

Takayuki KOIZUMI

101

Effective Information Sharing Mobile Multihop Networks
Akira TANAKA, Yuya NAKAMURA, Kyouya UCHIDA, Aoi KAWAMURA, Shuya KURIHARA,
Aoki SAKAMOTO, Yuta TERAKAWA, Genta HONMA, Sousuke MIKUNI108

Chemical Analysis of Spring Water and Groundwater in the Hachioji and Tama Areas and Investigationof their Effects on Biomass Production
Ryo SHOJI, Kana KURIHARA

117

Active Use of “Hazamaru Kobo” for Open Lecture During COVID-19
Gen-ichirou NAKAMURA, Takuma KUMAZAWA, Takumi MUKOUGAWA,
Machiko NAGAYOSHI, Satoshi MATSUOKA, Hironori HATORI,
Takenori NITTA, Ryo SHOJI, Koji TAMADA

125

東京工業高等専門学校研究報告書

第 53 号，2021

有向グラフにおける隣接行列の余因子展開に対応するグラフの操作
南出大樹 ∗ , 柏原藍 ∗∗グラフの固有値を求める過程において，隣接行列の固有多項式を求める必要がある。しかし，グラフが複雑になるほど，その計算は困難となる。そこで，余因子展開に対応するグラフの変化を考察し，視覚的な理解を試みた。本稿
では，これを操作として用いることで，隣接行列の余因子展開という代数的演算を経由せずに幾何学的な操作のみで固有多項式が求まることを示す。
（キーワード：有向グラフ、隣接行列、余因子展開、固有値、グラフ操作）

Operations on Digraphs Corresponding to the Cofactor Expansion
Hiroki MINAMIDE∗ , Ai KASHIHARA∗∗In the process of ﬁnding the eigenvalues of a graph, it is necessary to ﬁnd the characteristic polynomial of theadjacency matrix. However, the more complex the graph is, the more diﬃcult it becomes to calculate. To solve
this problem, we considered the change of the graph corresponding to the cofactor expansion. In this note, we
introduce that the characteristic polynomial can be obtained by only geometric operations.
(Keywords: Directed Graph, Digraph, Adjacency Matrix, Cofactor Expansion, Eigenvalues, Operation)
1.2 隣接行列

1 序論 -各種定義-

隣接行列は，有限のグラフを表すために使われる

1.1 グラフとは正方行列である。この行列の要素は，頂点の対が隣数学のグラフ理論とよばれる分野では，対象の相互接しているか否かを示す。グラフとその隣接行列の関係を表した図形を扱う。ここで対象とは，頂点と固有値および固有ベクトルとの間の関係はスペクト呼ばれる抽象物であり，互いに関係のある頂点の対

ラルグラフ理論において研究される。本稿では，表は辺と呼ばれる。点または丸で表した頂点の集合に

現の簡略化のため，隣接行列に関して一般的に用い

線または矢印で辺を描き加えた図形をグラフという。

られない次のような定義を採用する。

辺には無向辺と有向辺の 2 種類が存在する。例え

定義 1.1. 頂点の集合を V = V0 ∪ V1 , V0 ∩ V1 = ∅ば，頂点を人だとして，知り合い同士に辺を結ぶと，とし，v0 ∈ V0 に対してのみループ v0 → v0 を認め無向グラフが生成される。また，Twitter のアカウン

る。グラフ (V, E) に対応する隣接行列 A とは，そのトを頂点として，フォローしているアカウントに向成分 aij を次で定める #V 次正方行列である。

かって有向辺を結ぶと有向グラフが生成される。
抽象的に，グラフ G は順序対 G = (V, E) で表現



0





1
aij = −λ



0



1

される。ここで V は頂点を要素とする集合である。
また，E は頂点の対から成る集合とし，その要素を辺と呼ぶ。x ̸= y に対して (x, y) = (y, x) とする時は無向グラフ，(x, y) と (y, x) を区別する時は有向グ
ラフとなる。これより，頂点 i から頂点 j の向きの

i = j, i ∈ V0 , i → i ∈/E
i = j, i ∈ V0 , i → i ∈ E
i = j, i ∈ V1
i ̸= j, i → j ∈/Ei ̸= j, i → j ∈ E

辺を辺 i → j と表す。また，辺 i → i のように，同じ頂点から辺が出入りしていることをループと呼ぶ。

本稿では視覚的に，V0 の要素を ◦，V1 の要素を •辺は頂点 x と y を結び，x や y に「接続する」と言と表す。また，V0 = ∅ である時には，この隣接行列い表す。

の行列式は，通常の意味での固有多項式と一致することに注意しておく。

＊一般教育科＊＊物質工学科1

東京工業高等専門学校研究報告書（第 53 号）

これより述べるグラフ操作は，3 つの手順により構

例 1.2. 図 1 に示すグラフの固有多項式は，成される。初めに，余因子展開を行う行や列に対応

det(A) = λ4 − 1

するように，橙色で示す着目点や着目辺を決定する。
次に，着目点の除去や着目辺の縮約を行うと同時にとなる。

展開によって消える成分に相当する頂点や辺をグラ
フ上から除去する。最後に着目点の除去や着目辺の縮約回数から固有多項式を求めるという流れである。
着目点や着目辺を決定する際に，グラフがいくつか複製される場合があるが，それぞれのグラフの行列
図1式を求めた後に，適切な係数をかけたものを足し合4 角形での例

わせることで，元のグラフの固有多項式を求めるこ

1.3 頂点の除去とができる。

頂点 v ∈ V1 を除去するとは，v を V0 に移す操作

2 余因子展開とグラフの変化である。(v ∈ V0 であった場合は，何もしない。)

1.4 辺の縮約

ここでは例として，図 5 に示す有向グラフの固有

辺 i → j の縮約とは，辺 i → j を消して，頂点 i と多項式を余因子展開により計算し，それに伴うグラ頂点 j を同一視する操作のことを指す。図 2 に，赤フの変化を考察する。初めに，第 6 行に関する展開

色の辺を縮約した様子を示す。後に説明するグラフを行う。

操作では，両端が V0 の要素であるような辺の縮約しか扱わない。

図5
図24 角形を 2 つ連結させた有向グラフ

図 6 では，第 6 行の 0 でない成分に対応する 2 つ

辺の縮約のグラフを複製し，それぞれの成分に対応する点や
ここで，辺 i → j 縮約後の頂点 i, j のラベルは辺を橙色で示した。これらは余因子展開の際に係数

min(i, j) とするように約束しておく。

となる成分であり，着目点および着目辺と呼ぶ。ま

1.5 本稿で扱うグラフの条件

た，水色で示した成分は小行列を作る際に消される

先の定義に従うと，2 頂点間に存在する同じ向きの成分である。

辺は高々 1 本である。また，V1 に含まれる頂点に関するループも定義から外れる。そのため，図 3 に示すようなグラフは扱わない。

図3

本稿では扱わないグラフの例

また，図 4 左のグラフのように 4 辺が 1 頂点を共有していてもどの 2 頂点間にも同じ向きの辺が高々1 本であったり，右のグラフのように V0 に含まれる

図6

頂点に関するループを持つグラフは条件を満たす。

ステップ 1以上で得た分岐に従って，それぞれの行列式を計算していく。
図4

本稿で扱うグラフの例

2

南出，柏原：有向グラフにおける隣接行列の余因子展開に対応するグラフの操作

2.1 分岐 (1)2.2 分岐 (2)

2.1.1

2.2.1
図 6(2) の項は，次のように計算される。

図 6(1) の項は，次のように計算される。

−λ 1
0
0
0
0 −λ 1000 −λ 10(−1)6+6 (−λ) 0100 −λ 10000 −λ(−1)6+3

この行列式は，図 6(1) の頂点 6 (橙色の着目点) と

−λ 1
0
0
0 −λ 00001
01
0 −λ 1
0
0
0 −λ

0
0
0
0
1

頂点 1 に接続する辺 (水色) を消したグラフの隣接行列の行列式に (−1)6+6 (−λ) = −λ を掛けたものと完全に一致している。

この小行列は，図 6(2) のグラフに対して，頂点3, 6 と辺 2 → 3 (水色) を除去し，辺 6 → 3 (橙色の着目辺) を縮約して作られた図 9 のグラフの隣接行列に，列の基本変形を 2 回行うことで一致する。この基本変形によって，(−1)2 が掛けられるため，それぞれの行列式は等しい。よって，余因子展
図7開で現れる項は，図 9 に示した隣接行列の行列式にステップ 2(−1)2 (−1)6+3 = −1 を掛けたものと一致している。

2.1.2
その後，図 7 における行列に対して，第 5 行に関する余因子展開を行うと次の行列になる。

5+5

(−1)

−λ 1
0
0
0 −λ 10(−λ)
00 −λ 1
1
0
0 −λ

図9

ステップ 42.2.2

この行列式は，先程と同様に，図 8 の頂点 5 (橙色

続いて，図 9 のグラフの隣接行列を第 3 列に関すの着目点) と頂点 5 に接続する辺 (水色) を消したグる余因子展開を行うと，次の項を得る。

ラフの隣接行列に (−1)5+5 (−λ) = −λ を掛けたものと完全に一致している。一連の操作後，頂点 1, 2, 3, 4を用いた 4 角形（例 1.2）が残ったことが分かる。

(−1)5+3−λ 1
00 −λ 0
0
0
1
1
0 −λ

0
0
0
1

この小行列は，図 10 において，頂点 5 (水色) を除去し，辺 5 → 3 (橙色の着目辺) を縮約してできたグラフの隣接行列に，列の基本変形 1 回行回行ったものに等しい。そのため，先に述べた項は，図 10 に示した隣接行列の行列式に (−1)1 (−1)5+3 = −1 を掛図8けたものと一致している。

ステップ 33

東京工業高等専門学校研究報告書（第 53 号）

列の行列式に (−1)1+1 (−λ) = −λ を掛けたものと一致している。

図 10ステップ 52.2.3
図 12さらに，図 10 下のグラフの隣接行列に対して第 3列に関する余因子展開を行うと，次の項を得る。

(−1)4+3ステップ 72.2.5
最後に得られた隣接行列の行列式は −λ であるが，−λ 1 00 −λ 000 1

これは，図 13 に示すように頂点 2 を除去したグラフの隣接行列の行列式に (−1)1+1 (−λ) = −λ を掛ける

この行列式は，先程と同様に，図 11 において，頂と一致すると考えることが出来る。

点 4 と辺 4 → 1 (水色) を除去した上で，辺 4 → 3(橙色の着目辺) を縮約して得られるグラフの隣接行列の行列式に，(−1)4+3 = −1 を掛けたものと一致し
ている。

図 13

ステップ 82.3 固有多項式の算出
2.1 節より，図 6(1) のグラフに対し，着目点の除去操作を 2 回行った後，頂点 1, 2, 3, 4 を用いた 4 角形が残った。このグラフの固有多項式は例 1.2 より

λ4 − 1 である。よって，図 6(1) のグラフの固有多項
式は(−λ)2 × (λ4 − 1) = λ6 − λ2であると分かった。また，2.2 節では図 6(2) のグラ
図 11ステップ 6フに対し，着目辺の縮約を 3 回，着目点の除去操作を2 回行うことで最終形となった。これより，図 6(2)2.2.4のグラフの固有多項式は，

図 11 の下に示すグラフの隣接行列を第 1 列に関する余因子展開を行うと，次のようになる。

(−1)1+1 (−λ)(−λ)2 × (−1)3 × 1 = −λ2

−λ 0
0 1

と求まる。以上より，図 5 に示す 4 角形を 2 つ連結させたグラフの固有多項式は，余因子展開によってこの行列式は，図 12 において，頂点 1 (橙色の着(λ6 − λ2 ) + (−λ2 ) = λ6 − 2λ2目点) と辺 1 → 2 (水色) を除去したグラフの隣接行

4

南出，柏原：有向グラフにおける隣接行列の余因子展開に対応するグラフの操作と算出された。次章で，これらの計算が幾何学的な例 3.2. また，図 15 に示す例に，頂点 1 が含まれる

操作のみで得られることを示す。

1 列目を余因子展開した場合を示す。この場合も同様に 3 つグラフが複製され，頂点 1 が着目点，頂点 1

3 グラフ操作に入る向きの辺が着目辺となっている。

本章では，グラフの変化を一般的にグラフの操作として定義し，それらの操作を繰り返すことで固有多項式が求まることを説明する。2 章で見た通り，頂点や辺を余因子展開に基づく法則で除去することで，グラフの簡易化を目指す流れを念頭に置いて読まれたい。

3.1 手順 1: 着目点/着目辺の決定
ある頂点 v ∈ V を選択し，A, B のいずれかを行う。

A(1) v ∈ V1 の時，v と全ての辺 v → t のそれぞれが，着目点/着目辺となるようなグラフを複製
図 15

する。

(2) v ∈ V0 の場合，t ̸= v であるような辺 v → t

3.2 手順 2: 着目点/着目辺に対する操作

全てをそれぞれの着目辺とするようなグラフを

3.1 節で決定した着目点の除去や着目辺の縮約を

複製する。



ある頂点を含む列の成分行う。



例 3.1. 図 14 は，頂点 1 が含まれる 1 行目で余因子

3.2.1 着目点に対する操作

展開した例である。0 でない成分に対応する 4 つの着目点を v とする。

v に接続している全ての辺を除去する。


グラフが複製され，頂点 1 が着目点に，頂点 1 から出ていく辺が着目辺となっている。

例 3.3. 次の図 16 は，頂点 1 を着目点とする余因子
展開によって，隣接行列における 1 行目と 1 列目が消える様子を表す。グラフ上では，頂点 1 に接続する 6 本全ての辺が除去されることに対応する。

図 14ある頂点を含む行の成分

B(1) v ∈ V1 の時，v と全ての辺 t → v のそれぞれが，着目点/着目辺となるようなグラフを複製
する。

図 16

(2) v ∈ V0 の場合，t ̸= v であるような辺 t → v
全てをそれぞれの着目辺とするようなグラフを
複製する。





5

頂点の除去





東京工業高等専門学校研究報告書

3.2.2 着目辺に対する操作

（第 53 号）

程は全て，幾何学的な操作のみで構成されていることに注意しておく。

着目辺を i → j とする。
両端の頂点 i, j と，r ̸= j, s ̸= i を満たす辺

4 命題の証明

i → r，s → j を除去し，辺 i → j を縮約する。


4.1 着目点の操作に関して

例 3.4. 図 17 は，行列における (4, 1) に着目した展成分において余因子展開した際に出現する係数が −λ開によって，隣接行列における 4 行目と 1 列目が消であり，それに伴い消去される行番号と列番号が一える様子を表す。これは，着目辺 4 → 1 に接続して致していることから，計算と完全に一致する。

いる頂点 4, 1 および，頂点 4 から出ていく辺と頂点

4.2 着目辺の操作に関して頂点の除去操作については，頂点に対応する対角

1 に入ってくる辺が全て除去される操作に対応する。

命題を示すためには，着目辺の縮約によって出来た隣接行列の行列式と，対応する余因子展開の項を比較する必要がある。ここでは，余因子展開により行と列が消去された小行列と，着目辺の縮約により得られた行列が基本変形により移り合うことと，その回数を確かめることで証明とする。

4.2.1 小行列と隣接行列
辺の縮約後の頂点のラベルは min(i, j) とする。
辺 i → j を縮約すると，頂点 i，頂点 j ，辺 i → t，
辺 t → j ，辺 i → j が消え，辺 j → t，辺 t → i，辺図 17

j → i であったものが残る。

辺の縮約

3.3 固有多項式の算出
図 18(1)(2)(3) のいずれかのグラフ，もしくは固有多項式が既に知られているグラフ (4) に変形されるまで頂点の除去や辺の縮約を繰り返す。

図 18

図 19

縮約後に辺 j → t が残る例

図 20

縮約後に辺 t → i が残る例

図 21

縮約後に辺 j → i が残る例

操作後のグラフ

命題. 各連結成分が図 18(1) − (4) だけで構成されるまで操作を行う。その操作内で，着目点を除去した回数を a，着目辺を縮約した回数を b とする。分岐後に得られる固有多項式の対応項は以下のように計算される。ただし，(4) の固有多項式を P であるとする。

Y(−λ)a (−1)b ×

i:連結成分

Ci ,


(1)



(2)
Ci =

(3)



(4)

−λ
0
1
P

証明. 次章で行う。
最後に，全ての分岐によって得られた固有多項式の対応項を全て足し合わせることによって，元のグ

そのため，min(i, j) 行の成分は (j, t)，min(i, j) 列

ラフの固有多項式を求めることが出来る。以上の行

6

南出，柏原：有向グラフにおける隣接行列の余因子展開に対応するグラフの操作の成分は (t,i)，(min(i, j),min(i, j)) は (j,i) となる。

P1 = λ4 − 1

よって，i>j の場合は行の基本変形を，j<i の場合は

P2 = λ6 − 2λ2列の基本変形をすることで，縮約後の行列が余因子

Pn = λ2 Pn−1 − Pn−2展開をした小行列に一致することが分かる。
これを求める際，余因子展開で求めると複雑な行列

4.2.2 小行列式と隣接行列の行列式の計算をしなければならないが，グラフ操作を用い

4.1 節で述べた基本変形の回数は，|i − j| − 1 回のると，2 つのグラフに分岐した後に 1 環減ったグラフ

列または行の入れ替えとなる。従って，余因子展開にと 2 環減ったグラフに変形されることで，漸化式の現れる小行列式と着目辺の縮約によって得られる隣関係を捉えやすい上に，証明も簡単に記述できる。

接行列の行列式には，(−1)i−j−1 のずれがある。そのため，余因子展開の順列も考慮すると，着目辺の縮謝辞

約によって出来た隣接行列の行列式と対応する余因

東京工業高等専門学校一般教育科の井口准教授に子展開の項は

は，草稿の段階から議論を行うと共に建設的な意見を多く頂戴しました。ここに，感謝の意を表します。

(−1)(i−j−1)+(i+j) = (−1)2i−1 = −1

（２０２１年１２月２４日

を掛けることで一致する。

4.3 連結成分が複数の場合連結成分が複数出た場合，次のようなブロック行列



A
O

O
B



になるため，行列式は，det(A) det(B)となるから命題が成立する。

5 応用例
ほとんどの場合，行列の固有多項式は余因子展開を用いることで早く求められる。しかし，命題における (4) を応用すると，行列同士の関係を視覚的に捉え，証明することが容易になる。例を次に示す。
例 5.1. 図 22 で示すような 4 角形が n 環連結したグラフの隣接行列の行列式 Pn は，次の漸化式を満
たす。

図 22

4 角形が n 環連結したグラフ

7

受理）

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

数学相談室・補講等フォローアップの実施報告と今後の展望
安富義泰＊，井口雄紀＊，小中澤聖二＊，佐々木優＊，
波止元仁＊，南出大樹＊，市川裕子＊＊
東京高専数学科では，定期試験前に「数学相談室」を開室している。前回の定期試験で力を発揮できなかった学生や課題の提出状況の芳しくない学生に定期試験前に集まってもらい，通常の授業で理解の追い付かなかった点について質問を受けたり，未提出課題に取り組む時間と場所を提供するなどの学習指導を行っている。近年では，学校全体の取り組みとして，定期試験後に成績不振学生向けに「補講等フォローアップ」も始まった。本稿では，学生に実施した数学相談室と補講等フォローアップに関するアンケートを通じて，それらへの学生からの評価を得ると共に，今後の展望について議論する。
（キーワード：数学相談室，補講等フォローアップ，今後の展望）

Report on Implementations of Counselling Services and Supplementary
Lessons in Math and their Future Prospects
Yoshiyasu YASUTOMI*, Yuki IGUCHI*, Seiji KONAKAZAWA*,
Yuuki SASAKI*, Jin HATOMOTO*, Hiroki MINAMIDE*,
Yuko ICHIKAWA**,The Department of Mathematics of Tokyo KOSEN has given students counselling services in Math before regularexaminations. We call students who had bad records in the previous examination and haven’t submitted their homework
before regular examinations, answer questions about contents which they couldn’t understand in Math classes, andprovide the time and space to do their homework. In recent years, we also have supplementary lessons as scholastic
activities. In this paper, we get evaluations about them through a student questionnaire, and discuss future prospects fortheir implementations.
(Keywords: counselling services in Math, supplementary lessons in Math, future prospects)

1.

受けたり，未提出課題に取り組む時間と場所を提供するなどの学習指導を行うものである。
また，近年では，学校全体の取り組みとして，「補講等フォローアップ」という名称で定期試験における成績不振学生向けの補習を行っている。
これは，数学科目のみならず，一般教育科や専門学科の幅広い科目で実施されている。開講時期
は，概ね定期試験の 2 週間後から 4 週間後までの期間のうちの約 2 週間で，1 科目およそ 2 回の補習が割り当てられている。ただし，限られた期間内で実施されるため，より優先度の高い科目に絞＊東京高専一般教育科 ＊＊東京高専一般教育科・KOSEN-KMUTT 併任

はじめに
東京高専数学科では，平成 22 年度重点配分経費「低学年数学学習法指導プログラム」により「数学相談室」を開室して，主に低学年学生（1 年から 3 年）に対して数学学習法指導を行っている 1)。
これは，概ね定期試験の 2 週間前から直前までの期間のうちの約 1 週間に開室し，前回の定期試
験の数学科目で力を発揮できなかった学生や課題の提出状況の芳しくない学生に集まってもらい，授業中に理解できなかった内容についての質問を

8

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
込むにあたっては，春休み明け試験の結果と課題の提出状況を参考にした。
次に「中間試験前の数学相談室はある方がよいか」を聞いてみた。学生からの回答は以下の通りである（表 2，図 2，表 3，図 3）。

られた上で実施される。
本稿では，学生に対して実施したアンケートを通じて，定期試験前に開室される「数学相談室」と定期試験後に開講される「補講等フォローアッ
プ（数学科目）」についての学生からの評価を得ると共に，今後の実施に向けた展望について議論する。

表 2 中間試験前の数学相談室開室（参加学生）
中間試験前の数学相談室はある方がいいですか。
（参加学生）
2年

2.

学生アンケートの実施
2021 年度において，1 年生は独自のスケジュー
ルで補習を行っていたため，数学相談室は 2 年生および 3 年生を対象に開室した。したがって，2 学
年 405 名に対し，数学相談室および補講等フォロ
ーアップについての学生アンケートを実施したと
ころ，397 名から回答があった。以下，前期中間試験前の数学相談室，前期中間試験後の補講等フォローアップ，前期末試験前の数学相談室について，学生アンケートの結果を記す。
2.1. 前期中間試験前の数学相談室について
先述の通り，数学相談室は，前回の定期試験で力を発揮できなかった学生や課題の提出状況の芳
しくない学生に定期試験前に集まってもらい開室しているため，学生全員が参加するというわけではない。
したがって，まずは「前期中間試験前の数学相談室に参加していたかどうか」を聞いてみた。学生からの回答は以下の通りである（表 1，図 1）。
2 年・3 年ともに，およそ 1 割の学生が前期中間試験前の数学相談室に参加した。対象学生を絞り

3年
5
12
1
0

絶対あった方がいい
あってもいいなくてもいいなくした方がいい

合計
5
19
1
0

10
31
2
0

図 2 中間試験前の数学相談室開室（参加学生）
表 3 中間試験前の数学相談室開室（不参加学生）
中間試験前の数学相談室はある方がいいですか。
（不参加学生）2年絶対あった方がいい
あってもいいなくてもいいなくした方がいい

51
119
13
0

3年
36
120
14
1

合計
87
239
27
1

表 1 数学相談室の参加状況（中間試験前）
前期中間試験前の数学相談室に参加しましたか。
2年
参加した
18
参加していない
183

3年

合計

25
171

43
354

図 3 中間試験前の数学相談室開室（不参加学生）
前期中間試験前の数学相談室に参加した学生の95％が「数学相談室は絶対あった方がいい」「数学
相談室はあってもいい」と回答しており，数学相談室の開室を好意的に捉えている事が分かった。

図 1 数学相談室の参加状況（中間試験前）

9安富，井口，小中澤，佐々木，波止元，南出，市川：
数学相談室・補講等フォローアップの実施報告と今後の展望
にとっては数学相談室への参加が負担となっていまた，前期中間試験前の数学相談室に参加してる事が分かった（表 4，図 4）。
いない学生の 92％も「数学相談室は絶対あった方がいい」「数学相談室はあってもいい」と回答して
表 5 中間試験前の数学相談室への評価の理由
おり，自身が参加していないとしても，教育シス（不参加学生）テムとしての数学相談室の開室を希望している事が分かった。
その理由を教えてください。
（不参加学生）合計
その理由についての回答が以下の通りである。
表 4 中間試験前の数学相談室への評価の理由（参加学生）
その理由を教えてください。

（参加学生）
授業で分からなかった所が分かったから
授業の時よりも質問しやすかったから宿題に取り組む時間が増えたから
春試験より中間試験の成績が上がったから勉強する意欲が湧いたから
自学自習の習慣が身についたから
放課後に呼び出されたから特に中間試験の成績が上がらなかったから
その他
参加していないので分からない

合計
22
22
22
3
5
2
8
3
2
3

授業で分からなかった所が分かるから授業の時よりも質問しやすいから宿題に取り組む時間が増えるから
春試験より中間試験の成績が上がるから勉強する意欲が湧くから
自学自習の習慣が身につくから放課後に呼び出されるから特に中間試験の成績が上がらないから
その他
参加していないので分からない

114
111
53
8
27
21
11
6
12
167

図 5 中間試験前の数学相談室への評価の理由（不参加学生）図 4 中間試験前の数学相談室への評価の理由（参加学生）
前期中間試験前の数学相談室に参加した学生の約 5 割が「授業で分からなかった所が分かったか
ら」
（51％）
，
「授業の時よりも質問しやすかったか
ら」
（51％）
，
「宿題に取り組む時間が増えたから」（51％）と回答しており，概ね数学相談室開室の主旨は学生に伝わっていると思われる。一方，「春
休み明け試験よりも前期中間試験の成績が上がったから」と回答した学生は 7％しかおらず，成績不振学生の成績アップという点においては，数学
相談室開室の目的が十分に達しているとは言えない。今後はいかにして参加学生の成績アップに繋
げるかの改善が必要である。
また，19％の学生が「放課後に呼び出されるか
ら（なくてもいい）」と回答しており，一部の学生

10

前期中間試験前の数学相談室に参加していない
学生の回答は「参加していないので分からない」
が 47％と最も多くなっているものの，約 3 割が「授業で分からなかった所が分かるから」（32％），「授業の時よりも質問しやすいから」（31％）と回答しており，ここでも教育システムとしての数学相談室の必要性を感じている事が分かる（表 5，
図 5）。
最後に「中間試験前の数学相談室の適切な開室
時期と開室期間」を聞いてみた。学生からの回答
は以下の通りである。
前期中間試験前の数学相談室に参加した学生の91％が「数学相談室開室は現在と同じ試験 1 週間
前から直前がいい」「数学相談室開室は試験 2 週間前から直前がいい」と回答し，また，前期中間
試 験 前 の 数学 相 談室 に参 加 し て いな い 学生 の84％が「数学相談室開室は現在と同じ試験 1 週間
前から直前がいい」「数学相談室開室は試験 2 週間前から直前がいい」と回答しており，開室期間

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
また，前期中間試験前の数学相談室に参加した
2 年生のみが「数学相談室開室は試験 2 週間前から直前がいい」と回答した割合が 1 番高くなっており，開室時期は試験直前としながらも，より長い期間の開室を希望している事が分かった。

に違いはあるものの，現在と同じく試験直前の数
学相談室の開室を希望している事が分かった（表6，図 6，表 7，図 7）。
表 6 中間試験前の数学相談室の適切な時期と期間（参加学生）
中間試験前の数学相談室の適切な時期と期間を教えてください。
（参加学生）
2年
3年
試験1週間前から直前
520
試験2週間前から直前
95
試験2週間前から1週間前
3
0
試験3週間前から1週間前
1
0
その他
0
0

2.2.
合計
25
14
3
1
0

図 6 中間試験前の数学相談室の適切な時期と期間（参加学生）

ついて
先述の通り，近年では，学校全体の取り組みとして，「補講等フォローアップ」という名称で定期試験における成績不振学生向けの補習を行っている。したがって，こちらも学生全員が参加するというわけではない。また，概ね定期試験の 2 週間
後から 4 週間後までの限られた期間で開講されるため，全ての科目で実施されるというものでもない。
先程と同様に，まずは「前期中間試験後の補講
等フォローアップに参加していたかどうか」を聞いてみた。
学生からの回答は以下の通りである（表8，図 8）。こちらも，2 年生・3 年生のおよそ 1 割の学生が前期中間試験後の補講等フォローアップに参加した。
表 8 補講等フォローアップの参加状況
中間試験後の補講等フォローアップに参加しましたか。
2年
参加した
10
参加していない
191

表 7 中間試験前の数学相談室の適切な時期と期間（不参加学生）
中間試験前の数学相談室の適切な時期と期間を教えてください。
（不参加学生）
2年
3年
試験1週間前から直前
95
93
試験2週間前から直前
55
55
試験2週間前から1週間前
25
18
試験3週間前から1週間前
5
3
その他
3
2

前期中間試験後の補講等フォローアップに

3年
29
167

合計
39
358

合計
188
110
43
8
5

図 8 補講等フォローアップの参加状況
次に「中間試験後の補講等フォローアップはある方がよいか」を聞いてみた。学生からの回答は以下の通りである。
前期中間試験後の補講等フォローアップに参加した学生の 98％が「補講等フォローアップは絶対あった方がいい」「補講等フォローアップはあってもいい」と回答しており，補講等フォローアップ

図 7 中間試験前の数学相談室の適切な時期と期間（不参加学生）

11安富，井口，小中澤，佐々木，波止元，南出，市川：
数学相談室・補講等フォローアップの実施報告と今後の展望
前期中間試験後の補講等フォローアップに参加の開講に対する高い学生のニーズがある事が分かした学生の 5 割強が「中間試験でできなかった所った。また，前期中間試験後の補講等フォローアが分かったから」（56％），
「宿題に取り組む時間がップに参加していない学生の 90％も「補講等フォ増えたから」（59％）と回答しており，概ね補講等
ローアップは絶対あった方がいい」「補講等フォロ
フォローアップの目的は達していると言える。一ーアップはあってもいい」と回答しており，自身
方，「中間試験より期末試験の成績が上がったから」が参加していないとしても，学校の取り組みとしと回答した学生は 26％しかおらず，成績不振学生ての補講等フォローアップの開講を希望しているの成績アップという点においては，補講等フォロ
事が分かった（表 9，図 9，表 10，図 10）。
ーアップの機能を十分に果たしているとは言えない。今後はいかにして参加学生の成績アップに繋
表 9 補講等フォローアップ開講（参加学生）
中間試験後の補講等フォローアップはある方がいいですか。
げるかの改善が必要である。
（参加学生）
2年
3年
合計
また，26％の学生が「放課後に呼び出されるか絶対あった方がいい
5
12
17
5
16
21
あってもいいら（なくてもいい）」と回答しており，一部の学生
なくてもいい01
1
0
0
0
なくした方がいいにとっては補講等フォローアップへの参加が負担となっている事が分かった（表 11，図 11）。
表 11 中間試験後の補講等フォローアップへの評価の理由（参加学生）
その理由を教えてください。

（参加学生）

図 9 補講等フォローアップ開講（参加学生）
表 10 補講等フォローアップ開講（不参加学生）
中間試験後の補講等フォローアップはある方がいいですか。
（不参加学生）2年3年絶対あった方がいい
57
47
115
102
あってもいいなくてもいい19
16
なくした方がいい
02

中間試験でできなかった所が分かったから
授業の時よりも質問しやすかったから宿題に取り組む時間が増えたから
中間より期末試験の成績が上がったから勉強する意欲が湧いたから
自学自習の習慣が身についたから
放課後に呼び出されたから特に期末試験の成績が上がらなかったから
その他
参加していないので分からない

合計
22
17
23
10
8
3
10
0
2
0

合計
104
217
35
2

図 11 中間試験後の補講等フォローアップへの評価の理由（参加学生）

図 10 補講等フォローアップ開講（不参加学生）
その理由についての回答が以下の通りである。

12

前期中間試験後の補講等フォローアップに参加
していない学生の回答は「参加していないので分からない」が 51％と最も多くなっているものの，3 割強が「中間試験でできなかった所が分かるから」（35％）と回答しており，ここでも学校の取り組みとしての補講等フォローアップの必要性を感東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
表 13

じている事が分かる（表 12，図 12）。
表 12 中間試験後の補講等フォローアップへの評価の理由（不参加学生）
その理由を教えてください。

（不参加学生）中間試験でできなかった所が分かるから授業の時よりも質問しやすいから宿題に取り組む時間が増えるから中間より期末試験の成績が上がるから勉強する意欲が湧くから
自学自習の習慣が身につくから放課後に呼び出されるから特に期末試験の成績が上がらないから
その他
参加していないので分からない

合計
125
75
30
20
24
21
6
4
10
183

図 12 中間試験後の補講等フォローアップへの評価の理由（不参加学生）
最後に「中間試験後の補講等フォローアップの適切な開講時期と開講期間」を聞いてみた。学生からの回答は以下の通りである。
前期中間試験後の補講等フォローアップに参加した学生の 82％が「補講等フォローアップ開講は現在と同じ試験返却 2 週間後から 4 週間後がいい」「補講等フォローアップ開講は試験返却 1 週間後から 3 週間後がいい」と回答し，また，前期中間試験後の補講等フォローアップに参加していない
学生の 89％が「補講等フォローアップ開講は現在と同じ試験返却 2 週間後から 4 週間後がいい」「補講等フォローアップ開講は試験返却 1 週間後から3 週間後がいい」と回答しており，開講時期に違いはあるものの，2 週間程度の補講等フォローア
ップの開講期間があった方がよいと考えている事が分かった（表 13，図 13，表 14，図 14）。
また，「いつでも/常に開講した方がよい」という回答も 3 件あり，補講等フォローアップの主旨を超えたニーズも見られた。

13

補講等フォローアップの適切な時期と期間（参加学生）

中間試験後の補講等フォローアップの適切な時期と期間を教えてください。
（参加学生）
2年
3年
合計
試験返却2週間後から4週間後
61723
試験返却2週間後から3週間後
2
2
4
試験返却1週間後から3週間後
1
89
試験返却1週間後から4週間後
0
2
2
1
0
1
その他

図 13

補講等フォローアップの適切な時期と期間（参加学生）

表 14

補講等フォローアップの適切な時期と期間（不参加学生）

中間試験後の補講等フォローアップの適切な時期と期間を教えてください。
（不参加学生）2年
3年
合計
試験返却2週間後から4週間後
108
106
214
試験返却2週間後から3週間後
16824
試験返却1週間後から3週間後
57
47
104
試験返却1週間後から4週間後
9
4
13
その他
1
2
3

図 14

補講等フォローアップの適切な時期と期間（不参加学生）

2.3. 前期末試験前の数学相談室について
前期末試験前においても，数学相談室を開室した。したがって，先程と同様に，まずは「前期末試験前の数学相談室に参加していたかどうか」を

安富，井口，小中澤，佐々木，波止元，南出，市川：
数学相談室・補講等フォローアップの実施報告と今後の展望分かった。また，2 年生の方が 3 年生よりも，よ聞いてみた。学生からの回答は以下の通りである
り期末試験前の数学相談室の必要性を感じている（表 15，図 15）。こちらも，2 年生・3 年生のおよ事が分かった（表 16，図 16）。
そ 1 割の学生が前期末試験前の数学相談室に参加
前期中間試験前の数学相談室に参加していないした。
学生の 91％も「数学相談室は絶対あった方がいい」
表 15 数学相談室の参加状況（期末試験前） 「数学相談室はあってもいい」と回答しており，自身が参加していないとしても，中間試験前の数
前期末試験前の数学相談室に参加しましたか。
2年
3年
合計
学相談室と同様に期末試験前の数学相談室の必要
参加した
10
30
40
参加していない191
166
357
性を感じている事が分かった（表 17，図 17）。
表 17 期末試験前の数学相談室開室（不参加学生）
期末試験前の数学相談室はある方がいいですか。
（不参加学生）2年絶対あった方がいい
あってもいいなくてもいいなくした方がいい

49
129
13
0

3年
27
121
16
2

合計
76
250
29
2

図 15 数学相談室の参加状況（期末試験前）
次に「期末試験前の数学相談室はある方がよいか」を聞いてみた。学生からの回答は以下の通りである。
前期末試験前の数学相談室に参加した学生の97％が「数学相談室は絶対あった方がいい」「数学
相談室はあってもいい」と回答しており，中間試
験前の数学相談室にも増して期末試験前の数学相
談室の開室に対する高い学生のニーズがある事が

図 17 期末試験前の数学相談室開室（不参加学生）

表 16 期末試験前の数学相談室開室（参加学生）
期末試験前の数学相談室はある方がいいですか。
（参加学生）
2年絶対あった方がいい
あってもいいなくてもいいなくした方がいい

3年
6
3
1
0

合計
10
20
0
0

16
23
1
0

図 16 期末試験前の数学相談室開室（参加学生）

14

その理由についての回答が以下の通りである。
前期末試験前の数学相談室に参加した学生の 5割が「授業で分からなかった所が分かったから」と回答した他，前期末試験前の数学相談室に参加した学生の 4 割強が「授業の時よりも質問しやすかったから」（43％），
「宿題に取り組む時間が増えたから」（43％）と回答しており，概ね数学相談室
開室の主旨は学生に伝わっていると思われる。一
方，「中間試験より期末試験の成績が上がったから」と回答した学生は 15％しかおらず，成績不振学生の成績アップという点においては，期末試験前の数学相談室は中間試験後の補講等フォローアップ
よりも効果が低かったとも言える。今後はいかにして参加学生の成績アップに繋げるかの改善が必要である。
また，18％の学生が「放課後に呼び出されるか
ら（なくてもいい）」と回答しており，一部の学生にとっては数学相談室への参加が負担となってい東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
る事が分かった（表 18，図 18）。
前期末試験前の数学相談室に参加していない学生の回答は「参加していないので分からない」が49％と最も多くなっているものの，約 3 割が「授業で分からなかった所が分かるから」
（32％）
，
「授
業の時よりも質問しやすいから」（30％）と回答しており，ここでも教育システムとしての数学相談室の機能について十分に理解している事が分かる（表 19，図 19）。

図 19 期末試験前の数学相談室への評価の理由（不参加学生）表 18 期末試験前の数学相談室への評価の理由（参加学生）
その理由を教えてください。

（参加学生）
授業で分からなかった所が分かったから
授業の時よりも質問しやすかったから宿題に取り組む時間が増えたから
中間より期末試験の成績が上がったから勉強する意欲が湧いたから
自学自習の習慣が身についたから
放課後に呼び出されたから特に期末試験の成績が上がらなかったから
その他
参加していないので分からない

合計
20
17
17
6
8
3
7
0
4
0

最後に「期末試験前の数学相談室の適切な開室
時期と開室期間」を聞いてみた。学生からの回答
は以下の通りである。
前期末試験前の数学相談室に参加した学生の95％が「数学相談室開室は現在と同じ試験 1 週間
前から直前がいい」「数学相談室開室は試験 2 週間前から直前がいい」と回答しており，中間試験
前の数学相談室と同様に，期末試験直前の数学相
談室の開室を希望している事が分かった（表 20，
図 20）
。
表 20

期末試験前の数学相談室の適切な時期と期間（参加学生）

期末試験前の数学相談室の適切な時期と期間を教えてください。
（参加学生）
2年
3年
試験1週間前から直前
621
試験2週間前から直前
38
試験2週間前から1週間前
1
1
試験3週間前から1週間前
0
0
その他
0
0

合計

図 18 期末試験前の数学相談室への評価の理由（参加学生）
表 19 期末試験前の数学相談室への評価の理由（不参加学生）
その理由を教えてください。

（不参加学生）
授業で分からなかった所が分かるから授業の時よりも質問しやすいから宿題に取り組む時間が増えるから中間より期末試験の成績が上がるから勉強する意欲が湧くから
自学自習の習慣が身につくから放課後に呼び出されるから特に期末試験の成績が上がらないから
その他
参加していないので分からない

合計
114
106
41
11
25
20
5
8
9
176

15

図 20

期末試験前の数学相談室の適切な時期と期間（参加学生）

また，前期末試験前の数学相談室に参加していない学生の 87％も「数学相談室開室は現在と同じ
試験 1 週間前から直前がいい」「数学相談室開室

27
11
2
0
0

安富，井口，小中澤，佐々木，波止元，南出，市川：
数学相談室・補講等フォローアップの実施報告と今後の展望は試験 2 週間前から直前がいい」と回答しており， アップが成績向上・自学自習の習慣づけに役立つ
ためにはどうしたらよいか」を聞いてみた。具体
中間試験前の数学相談室と同様に，期末試験直前
的な記述のあった学生の回答 65 件（参加学生 7に数学相談室はあった方がよいと考えている事が件，不参加学生 58 件）のうち，複数名から挙がっ分かった（表 21，図 21）。
た意見をここに記す。
・「今のままでよい（17 件）」（参加学生 3 件，
表 21 期末試験前の数学相談室の適切な時期と不参加学生 14 件）
期間（不参加学生）
・「授業とは異なる問題や定期試験に関する
期末試験前の数学相談室の適切な時期と期間を教えてください。
（不参加学生）2年
3年
合計
情報を与える（12 件）」（不参加学生 12 件）
103
101
204
試験1週間前から直前
試験2週間前から直前
61
47
108
・
「日常的に開催し，また成績不振学生以外の
21
15
36
試験2週間前から1週間前
参加を促してピアサポートの場とする（8
試験3週間前から1週間前
3
2
5
3
1
4
その他
件）」（不参加学生 8 件）
・「成績だけでなく課題提出状況を加味して強制参加とする（8 件）」（参加学生 1 件，
不参加学生 7 件）
・
「開催期間や 1 日の開催時間を長くする（6件）」（参加学生 1 件，不参加学生 5 件）
・「授業で行った公式の導出や証明をもっと詳しく説明する（3 件）」（参加学生 1 件，
不参加学生 2 件）
・「授業では扱わない様なトピックを紹介する場とする（2 件）」（参加学生 1 件，不参
加学生 1 件）一方，
図 21 期末試験前の数学相談室の適切な時期と・「強制参加にして欲しくない（2 件）」（不参
期間（不参加学生）
加学生 2 件）という回答もあった。
3. 今後の実施に向けた改善と展望
これらの回答からも，やはり現状でも十分数学
今回の学生アンケートから，数学相談室は「授相談室・補講等フォローアップの意義や必要性は業で分からなかった所の理解を深める」，「宿題に理解されていると思われるが，「授業とは異なる問取り組む」ために必要な取り組みであり，補講等
題を用意する」「成績不振学生以外の参加を促してフォローアップも「中間試験でできなかった所がピアサポートの場とする」「開催期間を長くする」
分かる」様になるために必要な取り組みであるとなどは，今後の数学相談室・補講等フォローアッ
認識されており，両者ともに開室・開講に対するプ実施に向けての改善点の一部となろう。
学生のニーズが高い事が分かった。
一方，「定期試験に関する情報を与える」「公式
また，その開催時期や期間についても，現在との導出や証明を詳しくする」「
授業では扱えないが同じ数学相談室の「試験 1 週間前から直前」の開関連するトピックを話題として盛り込む」などは，室や，補講等フォローアップの「試験返却 2 週間
数学相談室・補講等フォローアップではなく，通後から 4 週間後」の開講が概ね適切であるという常の授業の改善点として活かす方がよいのではな事も分かった。
いだろうか。また，「日常的に開催する」「開催時
ただ，数学相談室における「試験 2 週間前から間を長くする」などは，数学相談室・補講等フォ直前」の様に期間を 2 倍長くして欲しいという希
ローアップの存在意義が薄れ，教員・学生双方の望や，補講等フォローアップにおける「試験返却負担の面からも実施は難しいと思われる。
1 週間後から 3 週間後」の様に期間はそのままにしたがって，今後，まずは「開催期間を長く」時期を前倒しにして欲しいという希望がある事もし，「成績不振学生以外の参加を促し」て，常に数分かった。
学相談室・補講等フォローアップの効果を高める
そこで，最後に「数学相談室・補講等フォロー

16

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
べく，改善を図っていきたいと思う。
謝辞
本調査を実施するにあたり，学生アンケートにご協力いただいた東京高専 2 年生・3 年生のみなさんに感謝いたします。
また，数学相談室・補講等フォローアップの運営にご協力いただいた総合教育支援センター，特に技術職員の長井佳海さんとＴＡの皆さんに感謝いたします。
参考文献
1) 波止元仁，齋藤四郎，原井敬子，藤川卓也：低学年数学学習法指導プログラム，東京工業高等専門学校研究報告書第 43(2)号，pp.4549，2012 年 3 月（２０２２年１月１３日 受理）

17

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

遠隔授業と対面授業との関連－ アンケートから見える遠隔方式の長所と短所 －波止元仁＊
本稿では著者が担当した遠隔授業で実施したアンケートから見える遠隔方式授業の長所と短所を紹介し，それらを基に遠隔授業と対面授業との対比を行い，相互の関連を調べる。
（キーワード：遠隔授業，遠隔方式）

The Relation Between Remote and Face-to-Face Classes－ Merits and Demerits of Remote Teaching Methods from Questionnaires －Jin Hatomoto*In this report, we introduce the merits and demerits from the point of view of the results of questionnaires for remoteteaching methods in remote classes. Under these results, we compare the merits and demerits of remote classes with thoseof Face-to-Face classes, and investigate the relation between them.
(Keywords: remote class, remote teaching method)

１．概要
2019 年度末に世界的に流行の始まった新型コ
ロナウィルスの影響により東京高専(以下，本校)においても 2020 年度から遠隔授業が本格的に実施されてきた。年度当初の数か月は完全遠隔授業であったが，その後は遠隔授業と対面授業が組み合わさった形で授業が実施されている。遠隔授業
が進むにつれ，対面授業とは異なった可能性を見出すようになってきた。
本稿の目的は，著者が担当した遠隔授業において実施したアンケート結果から見える遠隔授業の長所と短所を調べて，対面授業との対比を行い，相互授業の関連を調べることである。
本稿の構成は次の通りである：次の第 2 節では実施したアンケート質問項目を紹介し，第 3，4 節
でアンケート結果を紹介する。第 5 節ではそれらから見える著者に限定した遠隔授業の長所と短所を調べ，対面授業との対比・関連を調べる。まとめは第 6 節にて行う。

2020 年度から 2021 年度前期までの遠隔授業の長所と短所を訪ねる質問項目を中心としたアンケー
トを実施した。クラス名等の詳細は省略するが，複数クラスにて実施し回答率は 9 割程度であった。
第 3 学年学生に限定した理由は，本学年生は 2019年度に本校へ入学し第 1 学年次に遠隔授業開始前の全面的な対面授業を経験してきているため，対面授業と遠隔授業との対比が行いやすいと考えたからである。
実施したアンケート質問項目は次の通りである：
１．遠隔授業で良いと思った点（自由記述），
２．遠隔授業で悪いと思った点（自由記述），
３．どの授業形態が良いと思うか（選択式）：
3-1 授業ノートなしの、板書が基本の対面授業，
3-2 授業ノートありの、スライドが基本の対面
授業，3-3 演習室での遠隔方式での対面授業，
3-4 遠隔授業，

2．アンケート
アンケートは 2021 年度に著者が本校にて担当
した第 3 学年学生の複数のクラスを対象として，＊一般教育科18

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
４．質問項目３．において何故そのように考えるのか（自由記述）。

については回答割合に準じて紹介し，内容に誤記等があっても修正はせずにそのまま記載する。

遠隔授業手法として，オンデマンド型のものや対面授業のようにオンタイム型で画面上に板書をしていくものと，画面上に板書をして解説する型のものから，アクティブラニングや反転授業等の様々な組み合わせが挙げられる。上の項目 3-3 での遠隔方式とは次のものをさす：

3.1.遠隔授業の長所アンケート回答の中で割合が多かったものは次の３項目であった：

遠隔方式
・マイクロソフト 365 チームズを用いたオンタイ
ム型の方式により，対面授業での板書内容に相当する「授業ノート」を事前にアップロードして，
これを解説し録画をする。授業ノート解説後は演習や質疑応対含めた課題学習とする。

I.

授業ノートや録画機能が良い．何回も見返せるので復習がしやすい．自分のペースで学習することが出来る．
（73%）

II.

落ち着いた環境で勉強ができる．(17%)

III.

通学・帰宅時間を有効活用できる．(9%)

学生の記述内容
・授業ノートが分かりやすいので後日自分のノートを見返した時に復習がとてもやりやすいと感じました。

本校では定期試験後の一週間は遠隔授業を対面授業で行う決まりのため，著者の遠隔授業クラスについてはその間の対面授業はコンピュータ演習
室にて遠隔方式授業を実施した。複数科目担当のクラスにおいては，項目 3-2 と 3-3 の授業を実施した。項目 3-3 の授業しか実施していないクラスについては，過去に受けたことのある項目 3-2 の授業を想定して回答してもらった。項目 3-4 での遠隔授業とは，遠隔授業日に遠隔方式により実施
する授業のことをさす。尚，項目 3-1 での対面授業の第 3 学年学生に対する著者の担当クラスでは
実施してはいないため，現在までに受けた対面授業を想定して回答をしてもらった。

・板書の課題ができたことで問までしっかり解く
ようになった・例題をノートにまとめることは、最初は要らな
いと思っていたが解き方が理解しやすくなってとても良かった。初見で解くのが難しい問題だけでもいいから続けてほしいです。
・授業ノートがとにかくわかりやすいです。手間はかかると思いますが、これからもぜひ行っていただきたいです。

3．遠隔授業について
第 2 節でのアンケート回答で多く見られた遠隔授業の長所として，授業ノートと録画などの記録機能を評価する意見が多かった。また，授業ノー
トの事前配付や記録機能のお陰で授業中は安心して解説を聞けたこと，分からないところを自分のペースや理解度で何度も見返して理解を深めることができたとする点も高評価であった。
遠隔授業の短所としては，学生自身の集中力を保つことが難しい，学生同士でコミュニケーショ
ンが取れない，という意見が多かった。

・別タブで授業ノートを見ながら進められるので理解しやすい。
・ノートを再確認できることと授業ノートと先生のスライドを 2 画面で見られること・後でゆっくり考え直せる・ファイルにノートがあるので書き漏らしたとこ
ろも見れる
・授業スライド、動画が残るので 1 度聞いただけでは理解できない部分を復習することができる。
自宅で受講できるので疲れない。

遠隔授業の長所と短所
ここではアンケート項目１，２について，回答の割合が多かったものを挙げる。尚，学生の記述

19

波止元：遠隔授業と対面授業との関連
アンケート回答の上位の割合を占めたものは次の５項目である：・ファイル形式で見ることができるため，進んでいってしまってもノートが取れる．

Ⅳ．怠けがち，やる気が起きない，授業に集中しづらいことがある．
（28%）

・資料が見やすい、見返せること。プリントと違い紛失する心配はない。

Ⅴ．教員と学生，学生間でのコミュニケーションが取りづらい．友達に会えない．(25%)

・毎回ノート提出という形式での課題が出る点。
・授業スライド、動画が残るので 1 度聞いただけでは理解できない部分を復習することができる。
自宅で受講できるので疲れない。

Ⅵ．特にない（24%）

・説明が丁寧で、課題の量が適度であるところ

回答Ⅳ．は自宅で受ける遠隔授業は周りに誘惑するものが多く集中できない，対面授業での雰囲
気がないために学習意欲が湧かないとする理由が多かった。回答Ⅴ．についても対面授業での雰囲
気や級友と共に学ぶことが学習意欲にもつながっていることを表す結果となった。

Ⅶ．通信トラブルへの不安．（11%）

・波戸元先生のノート pdf は非常にわかりやすく理解ができるため，これからもおいていただけると助かります！
・授業ノートが分かりやすくて見やすいため理解するのにとても助かっています。

学生の記述内容
・家だとあまり集中できない・ノートをじっくり書けるので気持ちに余裕を持ちながら授業を受けられました。(対面に比べ)・授業のスイッチがなかなか入らないことがある。

・板書の課題ができたことで問までしっかり解く
ようになった・やはり対面より緊張感がないので集中力がもたない時がある

・録画を見返せるので授業用内容が理解しやすかった点。整理されたノートを pdf として見れるので，対面時よりもノートのノートとしての役割が増えた。

・周りに人がいないので気が引き締まらないところ・周りに自分しかいないのでいろいろなものに気が散ってしまう。

・後から授業を見直せる。自分のペースで勉強できる。

・生活リズムが乱れる

・自分が一番集中できる環境で学習ができる

・自分で自分自身をコントロールしなければならない。感情の起伏がない

・通学時間がないためほかのことに充てられる。
自宅で受けるため、気持ちに余裕がある。休み時
間でできることの幅が広い

・先生に直接質問できない。友達と相談できない。
画面ばかり見て疲れる(線形に関しては 1 限目なのでそんなに影響はないが遠隔授業全体を通して)。

・たまに数学の深いところまで踏み込んで教えてもらえたのが興味深かったです・先生側と生徒側での意思疎通がとりずらい
3.2．遠隔授業の短所

20東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
・登校して実際に質問できるので対面なら何でもいい。

・友達に相談することが難しい(ちょっとしたことなら LINE などで聞くことはできる)・対面授業の方が集中できるということと、スライドだと目が疲れるため個人的には板書の方が好・特に悪いところや不便な点は感じませんでした。 ましいから。
・友達に会えない

・実際に書きながら説明してもらえるほうが遠隔よりも怠けることがなくなる

・通信障害が起きると授業を受けられない
・電波が悪いと、モチベーションが下がる。
・ちゃんと出席 form を送れているか不安

項目 3－2 に対する学生の記述内容

・接続が不安定だと何もできなくなる

・対面授業で陥りがちなノートをとることだけに集中せず、理解のために時間をさけるから。

4．希望する授業形態とその理由
質問項目３のアンケート結果は次のようになった：

・授業ノートがあれば復習に使えるし、対面授業のほうが集中できるから。
・遠隔でも対面でも構わないけれど、自分が板書をとるスピードが遅いためスライドや先生の作成したノートなどを up してくださるととてもありがたいです。

3-1 授業ノートなしの、板書が基本の対面授業（8％）
3-2 授業ノートありの、スライドが基本の対面授業（9％），

・板書で手一杯になることがなく、先生の話に集中して聞けて授業ノートが見直せる環境が好まし
いかなと思いました。

3-3 演習室での遠隔方式での対面授業（10％），3-4 遠隔授業（72％），
遠隔授業を希望する学生が 7 割程度いた一方で，対面授業を希望した学生は 3 割程度いた。対面授業を希望すると回答した学生の 2/3 は授業ノートを映し出して対面授業をして欲しい，という結果であったので，全体の 7 割以上が遠隔方式の授業を希望し，9 割以上が授業ノートを活用した授業をして欲しい，との結果であった。

項目 3－3 に対する学生の記述内容

上の 4 つの項目を選んだ理由について，学生の記述内容は次の通りである：

・遠隔方式であればどちらもよい→自宅：登校しなくてよい,落ち着く、対面：生活が整う,集中しやすい・授業を見直すことができる上に、友達との議論もしやすいから。
・録画も残るし、分からなければその場で先生に聞けるから

項目 3－1 に対する学生の記述内容
・授業ノートがある対面授業 授業ノートがあったほうが学習しやすいのと、パソコンが手元にあると単純に授業ノートが見やすい、あとちょっとした計算が楽だったり単語の検索とかも気軽にできるから・すぐにわからないところを質問でき、４つの選択肢の中で最も自分が集中して授業を受けられると思ったため。

21

波止元：遠隔授業と対面授業との関連
・視力に配慮する必要がある教室での授業よりは、
各自 PC を使って授業を受けるほうが共に楽だと思う。また演習室の PC は使いにくい。よって家で受けたい。

項目 3－4 に対する学生の記述内容
・自分のペースで学習できる。

・１～２年で受けたような授業形式よりも、３年次に受けた遠隔授業の方がやりやすいと感じたから。

・授業ノートや録画が残る。
・授業資料がみやすいから。

・今までの遠隔授業にとても満足しているから・何度も動画を見直すことができるためです．私は授業ノートをとった上で，自分でもう一度見直して理解する必要があるためです．自分でしっかりと解釈するためには，ノートを取りながらの 1
度のみの対面授業では，ついていくので精一杯です．

5．考察
アンケート結果から見える著者に限定した遠隔授業の長所は遠隔方式における授業ノートや授業
録画，課題提出・返却状況等のすべての記録がとられていることである。この記録機能により学生は実際の授業を資料と共に自分の都合でいつでも授業を受けられる状態となる。自律・自立の成熟した学生にとっては学習意欲に正の作用を働かせる良い教育方法の一つとして捉えることが出来る。
実際に第 3，4 節でのアンケート回答からは，授業ノートと録画を見返すことで理解が深まった，との意見から，数学研究１,2)やその身近な応用例の一端に触れた話は興味深かった，との意見まで様々なものが見られた。
尚，数学研究やその身近な応用例に関する話をする理由は，学生が「数学はそのようなところに現れるのか」と驚くとともに，「それではどうしてそのようなことがいえるのか」，「その系として他にどんなことが成立するのか」と数学の面白さの一部を垣間見て興味を示しているように感じられるからである。
著者の場合は，
自分の研究に因み，
実数の特徴づけ（連分数展開とガウス写像）やパイコネ変換（何故パン屋さんはあのようなこね方をするのか）などの身近にありつつも，実は深い解析が必要とされる話を微分積分で扱う極限・微分・積分から確率統計で扱うポアソン分布（極限近似）4)・混合性１,2)・中心極限定理 3)などに関連させてハイライトを簡素に紹介した。板書が中心となる対面授業では板書（授業ノート）解説後の残り時間を演習時間として割り当てることで精一杯となり，上で挙げたような研究に因んだ応用例の話は殆どできなかった。遠隔方式での授業ノートの活用により著者が行う板書時間が省かれたため，普段の演習に加えてこのような話ができる自由度と時間も十分に確保できた。これも遠隔方式

・授業録（授業録画：著者訳）があり、かつ、通学時間を節約できる遠隔授業は授業形態として最高だから。
・この 2 年間の家庭での遠隔授業で困ることが無かったから。自分のペースで板書ができるから。
・静かに自分で受けることができる、板書する時間を確保しやすい、分からないところは解ける友達に聞くことができる
・自分のペースでできて,わからないとこらがあったときに聞くことができるから.
・前期と後期前半を遠隔授業で受けて、とても良い授業形態だと思ったから
・自分が一番慣れた環境が勉強に集中しやすいか
ら・登下校の時間が無くなるため、課題や復習の時
間を簡単にとれるから。
・対面授業での板書は遅いのがよくないと思いました。演習室でやるよりは自宅のほうが電池の心配がないと思いました。授業ノートありの、スライドが基本の対面授業は遠隔授業と同じぐらいいいのではないか思っています22東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）の利点の一つであったと思う。つまりは，学生にとっては板書時間が省かれて板書されたもの（授業ノート）がベースに解説が始まり，特にその全ての記録が残る（遠隔方式の録画機能）ことにより，安心して演習に取り組むことができて，その上でいろいろな話が聞ける・いろいろなことができる自由度が，良い意味で確定的に増したわけである。学生が解説を集中して聞けてその後すぐに演習に取り掛かれることも遠隔方式の利点の一つとして捉えられる。演習課題については，著者は対面授業に近い内容が良いと考えて，授業ノートのまとめを課題として課していたが，そもそも配付されている授業ノートが十分に纏まっているので学生個人によるノートまとめは不要ではないか，との学生談もあり，ノートまとめ課題を含む遠隔授業における課題については現在検討中の課題である。
一方でアンケートから見える遠隔授業の短所は対面授業での授業空間がない（授業の空気感が感じられない，対人コミュニケーションが取りづらい）ことである。これらは自律・自立の未成熟な学生や，友人と学び合い，教え合いながら理解をしてきた学生にとっては学習意欲の低下や学習の孤立化を生み出しやすい側面をもつ。実際に，アンケート回答はそのような学生に対する学習の孤立化傾向を浮き彫りにした。対人コミュニケーシ
ョン不足によりその傾向はさらに強くなっていく。
このような学生に対しては遠隔や対面での個人指導により対応をしたが，このようなことを教員側が肌で感じにくいことが，遠隔授業の基本的で根本的な問題の一つとして挙げられると思う。
他方において遠隔授業の短所から見える対面授業の長所は，何よりもその授業空間であり，その中に含まれる対人コミュニケーションである。逆に遠隔授業の長所から見える対面授業の短所は，解説や板書の記録が残らないことである。その結果として，解説を聞き逃すと他人に聞くしかなくなる，板書に精一杯で解説を十分に聞けない，といったことへの対応が必要となる（これらは別の見方をすれば対面授業の長所であるともいえる）。
以上のことを踏まえて著者に限定した遠隔授業と対面授業の比較をするとき，学生たちにとっては対面授業での授業空間が授業機能としての大きな役割を果たしていることが分かる。即ち，授業で感じられる雰囲気や教員・学生間でのコミュニ
ケーションやその空気感が学生の学習意欲や学習

23

活動に正の方向に大きく作用している。
他方で，意外にも学生からの評価が高かった授業が遠隔方式の対面授業である。
その理由として，
この授業は対面授業と遠隔授業の長所を取り入れ，二つの授業の短所を取り去った授業として捉えられたからではないか，と考えられる。この授業では，対面授業での授業空間の中で遠隔方式による記録機能が活用出来る。そこで多く見られた光景
は，学生たちは教員解説の共有画面上での授業ノートとは別に学生個々に閲覧用の授業ノートを開き，これを教員の解説と併用して活用しながら，多くの学生同士で教えあっていたことが挙げられる。これを対面授業で例えるならば，教員によりリアルタイムに書かれた板書と，教員により既に消し去られた板書を 2 枚同時に見比べつつ学生同士で即時に議論ができる状態である。学生個々のパソコン画面上で教員の解説が行われていき，解説時間とその後の演習時間がはっきりと分かれているので，板書が中心となる対面授業と比べて学生は教員の説明箇所を見失いにくく，教員の発声を聞き取りやすい。これらのことは，板書が中心となる対面授業における種々の問題への一つの解決法としても理解できる。
6．纏め
アンケート結果から見える著者に限定した遠隔授業の長所と短所は次のとおりである（決して一般的な事を述べているわけではない）。
何よりの長所は遠隔方式による授業ノート・授業録画が活用できることである。授業ノートの活用により板書時間が省かれ，授業の自由度が増したことも長所の一つである。これらにより，学生は一層自学自習がしやすい環境となる。短所は対面授業の授業空間がない（雰囲気や空気感を感じられない，対人コミュニケーションが取れない）ことである。
遠隔授業を実施する上では，この欠損による学生の学習意欲の維持は課題の一つである。また，リ
ラックスした環境で授業が受けられることは遠隔授業の長所であるが，同時に集中力が途切れやす
い環境ともなるため遠隔授業の短所でもある。
アンケートから見える対面授業の長所と短所は，それぞれ上で述べた遠隔授業の短所と長所の双対的な内容が相当する。特に対面授業がもつ授業空間（雰囲気や空気感を感じられる，対人コミュニ
ケーションが取れる）の存在は学生の学習意欲に正の作用を働かせる。

波止元：遠隔授業と対面授業との関連
一方でアンケート結果から見える遠隔授業と対面授業の長所と短所の比較をするとき，それぞれの授業の長所を活かせる授業の一つとして挙げられるものが，遠隔方式の対面授業である。本授業
では，対面授業での授業空間の中で遠隔方式授業の種々の長所を活かすことができる。このことは第 3,4 節でのアンケート結果からも肯定的に理解できる。コロナ終息後の対面授業では本授業形態を実施して更なる検討を行っていきたい。
遠隔授業は，実施せざるを得なかった当初の大変な状況から一変して，その短所の克服を課題としつつ長所を活かした新しい授業運営や科目教育の可能性を与えていることは皆が認識しているところである。これらについても，放課後の個人指導や数学相談室 5)等との関連を含め，今後の検討
課題としていきたい。
謝辞
遠隔授業を実施するにあたって多くのご理解とご協力をいただいた数学科の皆様にお礼を申し上
げます。
参考文献
1) J.Hatomoto,
Mixingproperties
forinvertible maps with weak hyperbolic
product structure, Far East J. Math. Sci
29(2), 257-310 (2008)
2) J.Hatomoto, Central limit theorem forinvertible maps with weak hyperbolic
product structure, Far East J.Math.Sci
29(3) (2008), 729-752.
3) Jin Hatomoto, Decay of correlations forsomepartially
hyperbolic
diffeomorphisms.Hokkaido Math. J. 38(1)(2009), 39-65.
4) J.Hatomoto, Poisson limit distribution
for diffeomorphisms with weak hyperbolic
product structure, preprints.
5) 波止元仁，齋藤四郎，原井敬子，藤川卓也，「低学年数学学習法指導プログラム」東京工業 高 等 専 門 学 校 研 究 報 告 書 ， 第 43(2) 号(2012), 45-50.
（２０２２年１月１３日 受理）

24

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

東京高専ウェルネスセンター（学生相談室）のソーシャルワーカー活用実践報告―コーディネーターとの連携から，学生支援及び支援チームの組み立てを考える―舩戸美智子＊，前嶋深雪＊＊
スクールソーシャルワーカー（SSW）については，学校で活用できる人的資源としての導入がスクールカウ
ンセラー（SC）より大幅に遅く，その役割の共有が進んでいないという現状がある。学生支援に関して，SC
のみならず，SSW と協働する必要があることは指摘されているが，SSW 活用の促進のためには，SSW の専門性の理解と実際の現場で行った SSW とのチーム支援の体験が必要である。本研究では，SSW 活用ケースを紹介しつつ，実際のコーディネーターと SSW の連携について，チーム支援の視点で分析及び報告を行う。
（キーワード：コーディネーター，SSW，チーム支援，合理的配慮）

A Report on the Effective Use of a School Social Worker in the Wellness
Center at the National Institute of Technology, Tokyo College―

Cooperation with the Coordinator about Student Support and theAssembling of the Support Team ―Michiko FUNATO＊ , Miyuki MAESHIMA＊＊

School social workers (SSW) have been introduced much later than school counselors (SC) as a human resource that canbe utilized in schools, and their roles have not yet been shared. In order to promote the use of SSWs, it is necessary tounderstand the expertise of SSWs and to experience team support with SSWs. In this study, while introducing cases of
SSW utilization, the actual collaboration between coordinators and SSWs was analyzed and reported from the perspectiveof team support.
(Keywords: Special Needs Education Coordinator, School Social Worker (SSW), Team Support, Reasonable
Accommodation)

1.

はじめに
令和 2 年 5 月に総務省行政評価局から「学校における専門スタッフ等の活用に関する調査結果報告書」が出され，文部科学省への勧告が行われている。総務省による本報告書は文部科学省が目指している「チームとしての学校」における人的資源――特に，スクールカウンセラー（SC）やスクールソーシャルワーカー
（SSW）
に関して
（以下
「SC」
「SSW」と表記）――の活用状況について調査し，課題を明らかにした上で，今後の活用のあり方についての提言が含まれている。現在，SC 及び SSWの活用に関しては 3 分の１の国庫補助を受けていることからも，教育活動の充実と教員の負担軽減
及び関係行政の改善に資する活用が求められてしかるべきである。
本報告書から引用した次の【所見】*1は，SC・SSWの活用調査を踏まえ，総務省から文部科学省への勧告として提示された内容である。これは，現段階での SSW 活用における現状と課題を明確に示しているものであり，高等専門学校（以下「高専」＊一般教育科 ＊＊ウェルネスセンター*1

総務省行政評価局（2020）pp．36「文部科学省における国費負担のＳＣ及びＳＳＷに係る教委等の取組の把握状
況」のあとに，「所見」として記述されている。

25

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）と表記）の SSW 活用もこの観点を踏まえつつ，今後の SSW 運用を構築していかなくてはならないこ
とを導く。
【所見】
したがって、文部科学省は，国費負担のＳ
Ｃ及びＳＳＷの更なる効果的な活用を促進する観点から、
教育現場の負担にも配慮しつつ、次の措置を講ずる必要がある。
① ＳＣ及びＳＳＷの専門的職務及び具体的な役割について、理解を促進する取組事
例及び個別の活用事例を把握し、教委及び学校との共有を図ること。
② ①に当たっては、ＳＣ及びＳＳＷの配置形態が分かるように整理すること。
③ ①に当たっては、ＳＳＷの個別の活用
事例について、ケース会議の開催など児童生徒への支援に関する一連の取組内容とともに、当該取組ごとのＳＳＷが担った具体的な役割及び連携調整を図った関係機関が分かるように整理し、共有すること。
④ 情報共有を目的として各教委に報告を求めてきたＳＣ及びＳＳＷの活用に当たっての課題について、必要に応じて、原因を把握し、解決策を検討し、教委及び学校と共有すること。
（下線部筆者）③は特に SSW に特化して言及した内容となっており，SSW の活用事例が集積されつつはあるが，その取り組みがまだ広くは知られていないことを伝えている。東京高専ウェルネスセンターでは，
SSW 活用が始まって今年度で 6 年目を迎え，SSW が支援にかかわった具体的事例を実践報告としてまとめることの本稿の意義にもつながってくる。
2.

東京高専校内支援体制
東京高専では，｢障害者差別解消法｣が平成 28(2016)年に施行されたことに合わせ，高専機構からの援助を受け，学内の支援体制が強化された。
それまでは，SC２名で週４日のカウンセリングを中心に運営を行っていたが，本校が国立の機関であることから「障害者差別解消法」の合理的配慮が義務化され，その対応が急務となった。そこで翌年から SC は３人体制となり，毎日カウンセリ
ングが受けられるようになった。さらに SSW が新
たに 1 名加わった。インテークは保健室の看護師が従来からその役を担ってきたため，そのまま継続し，精神科医も新たに校医として加わり，都度助言を求めた。また，コーディネーターは学内に精通している者のほうが都合がよいと考え，専任教員が担当した。さらに 2017 年には高専機構から「障害者差別解消法に基づく対応要領」が示され，それに基づいて障害者支援が本格的に実施されていくことになった。
その春からは，身体障害による車いすユーザーの学生が入学し，入寮希望もあったため，寮室の一部改修や動線のバリアフリー化も急遽行われた。
本校のような実験実習を軸にしている工学系の学校にとって，それまでは安全面から考えても障害者の受け入れは不可能だと考えられていた。法
律の施行前にも精神障害が疑われる学生が在籍していたことがあったが，その学生の保護者からは支援の要請もなかったため，在籍中はその学生が有する能力を最大限に尊重しつつ，教員間でできうる支援を手探りで行ったというのが実情であった。いわば教員の資質や経験に頼ってきたところが大きい。
現在では，ウェルネスセンターとして従来の学生相談室と保健室を含む体制で専門家のスタッフ
8 名を擁し，専任教員 2 名がコーディネーターとして専門家と学生・教職員をつなぎながら，心身の健康面を総合的に支えている。専門家が増員されただけではなく，SC の他，SSW が新たにスタッ
フとして加わることにより，学生の体調不良や成績不振の原因をさぐる眼も広がった。
それまで「さぼっている」「やる気がない」と捉えられていた学生たちが想像以上に困難な状況を抱えていることがわかった事例も少なくない。
ここでは，SSW と協働しながら教員がコーディ
ネーターしての役目を担うことの利点と問題点について提示していく。
2.1.

教員がコーディネーターとして存在することの意味
本校では精神科医・SC・SSW と専門家は揃ってはいるが，残念ながら非常勤職員である。勤務す
る時間数が限られているため，学校の仕組みや本校の動向をはじめ，学科や科目の状況，学生のふだんの様子に至るまでを把握するには限界がある。
そこで，学生と専門家とをつなぐコーディネー

26舩戸・前嶋：東京高専ウェルネスセンター（学生相談室）のソーシャルワーカー活用実践報告
ター役を専任教員が担うことになった。新体制発
足当初は，コーディネーターも外部の専門家に依頼することを検討したが，つなぎの役目を全うするためには，内部事情に詳しい教員のほうが適していた。
本校でのコーディネーターとしての主な役目は次の通りである。
① SSW と学生との面談に同席し，学生の困り感を共有する。
② 特別支援の必要性があるかどうか等，
今後の支援のあり方を協議する。
③ SC，精神科医，保護者，担任，学科長等との共有が必要な場合は，つなぎ役となり情報を伝える。
また必要に応じて，チーム会を開催する。
④ SSW の面談者予約の調整を行う。
⑤ 特別支援を希望する学生に対しては，保護者とともに SSW との面談をセッティングし，支援の方
向を話し合う。
また，
それを基に支援計画を作成。
学生・保護者に了解を得た上で，科目担当の教員に対して，配慮依頼を作成・配付し説明を行う。
教員がコーディネーターを担う上で利点になるのは，学校の仕組みを理解していることが大きい。
具体的に学内で誰にどのような支援を依頼するかを即時に判断することができる。また SSW の見立てにより学生に課される努力目標についても，学内で声かけしながら見守ることができる。また教員としても被支援者の学生を授業の中で観察する
ことにより，困り感の具体的な度合いも計ることが可能である。また，その学生に関わる教員からの情報も得やすく，担任との調整も図りやすい。
このように，通常学内で学生や教員と関わっている教員が，コーディネーターとして学生・保護者と支援の担い手である SC・SSW・教員，または外部支援担当者をつなぐことには大きな意義があるのである。
問題点としては，教師としての仕事をこなしながら全学年に渡って支援を調整していくには，時間が足りないことである。学内全体の人員削減の動きも進んでおり，現在はセンター長を兼ねてコーディネーターの仕事も行っている。ウェルネス
センターに関わる教員の確保も課題である。
2.2. 学生理解の方法
SSW を迎えてこれまでの学生相談室の体制と大きく変わったと感じるのは，やはり学生への見方である。学業不振の学生に対しては，なぜできな27

いのかを深く考えるようになった。
学生を支援していくにあたり大事なことは，学生をいかに把握できるかということにある。本校
では，特に中学卒業後の学生が 5 年もの長きにわたり在籍し，その間に大きく成長する。学生が高専に入学してからどんな特性が見えたか，学習活
動はスムーズに進んだか，コミュニケーションはとれているか，提出物は滞っていないか等，どこに困難さを抱えているかは多くの教員の眼で観察されている。教員は支援の専門家ではないものの，
学生理解は経年で観察していくことによってある程度は深まっていく。
特に一般教育科では，一学年 5 学科(5 クラス)の授業を 1 人の教員が担当したり，1 年次から 3年次までの間で複数年同じ学生を担当したりすることも多く，学業不振が目立つ学生やクラス内で気になる学生を経年で把握することができる。
問題は，それをどのように教員間で共有するかということだ。特に３年次までの把握と４年・５年次での把握に差が生まれている。
1 年次は専門学科が決まっていない混合学級である。担任は一般教育科の教員が担当し，専門科
目はほとんどないため，専門学科の教員には 1 年
次で特性のある学生情報は伝わりづらい。4 年次
で初めて専門学科の学生の授業を持つ教員も少なくないため，そこから学生との信頼関係を形成することが困難になっている。
「社会実装」や「卒業研究」，進路相談の時点になって，学生の特性を理解できないまま指導に迷う教員が多いのも，それまでの学生への把握が不足していることによるものと考えられる。
それを解決するためには，やはり専門学科の教員にも 1 年次からの学生と深く関わりを持ち，困難を抱えている学生についての情報を共有することが大切である。例えば，従来のように専門学科の教員が担任として加わることも一案であろう。
2.3. 高専教員の立ち位置の特殊性「障害者差別解消法」施行後は，困難を抱える学生の支援が年々増加している傾向にある。本校
では，学業や学校生活の上で支援を必要とする場
合は「特別支援」の願いを申請することにより，合理的配慮を受けることができる。
以下の【表１】
は，その特別支援が申請された件数を示している。

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）【表１】 本校における特別支援申請者数
年度
2017
2018
2019
2020
2021
人数
3
8
10
11
14
(2021 年 12 月現在)するばかりである。
そのように指導がどうしてもうまくいかない場
合は，ウェルネスセンターの SC・SSW につなげ，専門家の見立てを尋ねることも有効である。その上で支援や指導を行うほうが学生にとっても救い
特に発達障害に関わる学生が増えていることは， になることが多い。
また近年は学びも多様化し，リカジョ育成の強教員の間でも認識されているところであろう。近化に伴い女子の入学者も増加傾向にある。学生全
年では学業不振が続く学生に関しては，教務主事
体の 2 割を超える年もあり，各学科で女子学生の主導の下，教員全体の成績会議で共有していると割合も増え，女子トイレや更衣室等の施設の整備ころであるが，その場では個々の学生の特性や具も進んだ。それでも 4・5 年次の専門の学びが進む
体的な支援の提案までを共有するところまでにはと，学びにくさを抱える女子学生も出てくる。男
至っていないのが現状である。
女の区別なく学べることが高専の良さなのだが，教員における学生理解の困難さの背景には，高指導する立場の教員の女性率は全教員の 1 割にも専特有のものも垣間見える。対象とする学生は，
届かず，男性教員の女子学生への対応が追いつい
16 歳から 20 歳である。専門的には児童年齢（18ていない可能性もある。
歳まで）の指導と未成年 20 歳以下の人間形成にまた LGBTQ に関心を持つ学生も少なからず在籍
資する生徒指導領域とに分かれる学生を抱えていしていることは，以前から高専共通の課題となっる。それでも高専は高等教育機関に属するため，ている。相談も寄せられるが，学校の対応は進んそれらを同等に，自律した行動が取れる「学生」
でいない。多様性の尊重が叫ばれる時代に入り，として扱っている。そのため，学生には熱心に指高専という組織の中でももはや人ごとではなくな導すれば，最終的には力を発揮してくれるだろうってきている。マイノリティであっても尊重し支と信じてきた。
援できる意識を，学校をはじめ教員一人一人が持しかし，学生の中にはなかなか提出物を出すこ
つことが，居心地の良い学びの場を提供することとができない者もいる。それは努力が足りないだ
けなのだろうか。
単にさぼっているだけだろうか。 につながるはずである。
教員の力では対処できない家庭の事情を抱えた
まずは，なぜこの学生は提出できないのかを多面
学生の場合も，安易に休学を勧める前に SSW を活的に捉えることが必要である。
用してほしい。SSW が介入することで公的な支援
コーディネーターとして SSW と共に面談する中が受けられ，学業が安定したという事例もある。
で見えてきたのは，その「なぜ」の部分である。
教員には関われない分野での支えの仕組みもあり，書くことを頭の中でまとめられない学生がいる。
それにつなげてくれるのが SSW なのである。
途中まで書けていても，それを出すことが自分で許せない学生もいる。
「努力って何をすればいいですか」と質問してきた学生もいた。学生自身が自3. 東京高専 SSW 活用と役割
ソーシャルワークは生活の中でスムーズではな
分で抱えている困難さを自覚できておらず，なぜい部分（ニーズ）を明らかにして，心地よさを目自分ができないのかを理解できない場合も多い。
指した支援や配慮を当事者とともに考えていく役
提出できない理由は，学生それぞれに原因がある
割を持つ――この前提を持つゆえに，多様性の尊ため，どんな努力が必要なのかも実際は多様であ重及び当事者主体の支援という機能を有する*2―。
る。努力すること自体が能力的に難しい場合もあ
SSW は「ソーシャルワーカー」であるものの「スる。教員がそのような学生の特性を理解しないまクール」の名を頭に持つ以上，その対象となる「生ま熱心に導いても，実力を発揮できずに前に進め活」とは「学校生活」を中心に据えた支援となり，ないまま，身体に不調が表れてしまう学生も少な
学校生活であるゆえに支援ニーズの感知に関してくない。一方，教員自身も指導が報われず，疲弊*2を前提とする。

日本は 2014 年 1 月に「障害者の権利に関する条約」を批准しており，「当事者主体」であることの考え方を基盤に持つ。当事者主体である以上個々のニーズが異なること

28舩戸・前嶋：東京高専ウェルネスセンター（学生相談室）のソーシャルワーカー活用実践報告
は，①登校がスムーズではない，②かかわりがス
ムーズでない，③学びがスムーズではない，という３点に集約されることとなる。
しかしながら，これら３点の要因としては，「世
帯状況（虐待・経済・世帯メンバーの心身不調など暮らしの中に生じる）」「本人の心身の不調」「発
達の困り感（人間関係・書字困難などの学び中に生じる）」が輻輳し，現実としての「スムーズではない状態」が出現するため，SSW が担う支援は学校という場所を越えた生活の範囲も含んでいく。
ここでは，東京高専の SSW 活用の現状及び現状を踏まえて今後の活用の可能性を指摘する。

スセンターのコーディネーターが存在していることの重要性につながっていく．加えて，ウェルネ
スセンターの専門職同士が有機的に連携するためには，スタッフの間でたがいの理解を深める必要もある．
「コーディネーター・保健室看護師・インテーカー・カウンセラー・ソーシャルワーカー」
が互いの職能について，「語り合う・分かり合う」という有機的につながる機会を持つことはまさに「調整（コーディネート）機能」によって可能になる。ウェルネスセンターのコーディネーターはその名のとおり，支援とスタッフのコーディネー
ト機能を担っている。

3.1.
ウェルネスセンターの人的資源と体制
インテーカーとコーディネーターは日常的に学生と教員に最も近い位置におり，SC は学生や教員からの要請に応じて，いつでも対応できる準備がされている。SSW はコーディネーターからの要請に応じて協働する体制となっており，SSW がケースにかかわる動きが生じた時点で，すでにコーディネーターと SSW によるチーム支援が始まっているという前提を持つ。
また，学生への合理的配慮（特別支援）提供の判断から提供内容の合意形成にあたっては，コー
ディネーターを主に SSW とともにチームとなり，必要な人的資源をチームに加えつつ，合理的配慮提供を組み立てている。もちろん，インテーカー
及び SC から直接 SSW へ協働を求められるケースもあるが，SSW が関与するケースはコーディネー
ターに共有していく体制があるため，やはりチー
ム支援につながっていく。SSW に比べて，SC はケ
ースをチームではなく，個別に対応する傾向を有するが，それは職能の違いから生じる当然の現象でもある――カウンセリング時の守秘義務もこの傾向に加担するために，SC の抱えるケースを慎重に判断する機能がコーディネーターに求められる理由となる*3――。
SC と SSW の支援の動きと職能についての理解は，学生の支援を組み立てるための「調整（コーディネート）機能」を持つ役割として，ウェルネ

3.2. ソーシャルワーカーの積極的な活用
ソーシャルワークは本人の生活という環境を支援の対象とするため，本人を中心としてつながる
人的資源や社会資源が複数になるのは当然であり，
これはそのままチーム支援へとつながっていく。
SSW は，学生本人や保護者との面談等により直接支援も行うが，「困っていること」の状況把握と支援の計画策定，チーム全体の調整や役割分担，またどのような資源が必要になるのか，どの機関とつながるのが適切かという社会資源の選択を行う
こととなる。
東京高専 SSW の支援のスタートは，コーディネーターの要請から始まる。コーディネーターへのケースコンサルテーション，またはコーディネー
ターと SSW が同席し，学生や保護者との面談を通して，アセスメント及び支援の組み立てを行っていく*4。教育や研究の専門を持つコーディネータ
ーと福祉の専門を持つ SSW が協働することによって，どのようなことが可能になるのか，学校に不足しているものは何か，SSW は支援のどの部分を補っているか等，ケースを分析することで明らかになっていく。同時に，この作業はコーディネー
ターと SSW がどのように関連し合っているのかを見いだすことでもある。
これは，先に掲げた総務省の【所見】③「SSW の
個別の活用事例について，ケース会議の開催など
児童生徒への支援に関する一連の取組内容ととも*3*4SC に直接に相談があったが，SC のみの対応では難し
く，SC からコーディネーターへのチーム支援の要請がなかったために，支援が遅れたケースがあった。コーディ
ネーターはケースを把握することができるため，必要に応じてチーム支援の動きをつくる「コーディネート機能」が必要となる。

アセスメントは「情報収集・見立て」，コンサルテーシ

ョンは「専門家による指導・助言を含めた検討」を指す。
支援に関する文言の意味や詳細は，文部科学省（2017）pp．
11～15「SSW の職務内容等」を参照。

29

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）に，当該取組ごとの SSW が担った具体的な役割及び連携調整を図った関係機関が分かるように整理し，共有すること。
」に述べられていることと一致する。この③に示された「ケース会議の開催」を例に挙げれば，ケース会議のための学校内及び学校外のメンバーの選定からはじまり，SSW が行う「連絡調整」や「関係機関」は福祉の職能であるゆえに，教育の専門を持つコーディネーターとともに「整理し，共有すること」が求められていることがわかる。
そして，コーディネーターは，SSW 活用の促進を含めた支援スタッフの有機的なつなげ役も職能として求められている。東京高専では，現在，コーディネーターと SSW が協働するという体制を有している。これは現在の仕組みであり，コーディ
ネーターの知識と経験の充実は，その後の SSW 活
用のバリエーションにつながり，よりよい仕組づくりを生んでいく可能性を内包するであろう。
次のケース実践紹介と検証は，コーディネータ
ーが SSW を，コンサルテーションで活用・ケースのアセスメントと支援組み立てに活用・ケースの伴走支援で活用など，ケースによって活用の采配ができるように，学びと体験の循環が必要である
ことを示している。

高めることが支援の目標となる．ケースによっては，チームメンバーがゆらぎながら，何年にもわたる支援が必要であることもあり，
そのためには，コーディネーターが中心となる体制づくりと支援
目標を共有して，協働する仕組みづくりがあることが必須となる。
コーディネーターが支援の中心となっていなけ
ればチーム支援が展開され得ない。コーディネー
ターの要請に応じて支援が始まり，コーディネー
ターと SSW がチームになり，支援目標が決まっていく。これは，ケースにより SSW 活用の要請タイ
ミングが存在することを明らかにし，このタイミングについても分析する必要があることを導く。
4.1. 外部連携のケース紹介
次の【表２】は，簡略化した内容となっているが，コーディネーターと SSW による支援ケースを紹介したものである。ただし，個人が特定されないように性別は示さず学年のみとし，情報は最小限にとどめている。また，学校外社会資源については，市区町村ごとに行政窓口の名称は異なるが一般的な名称に変更を加え，NPO や事業所なども同様に一般的な名称に変更している。
この表では，「ニーズ感知」として，だれから，どのような情報がコーディネーターに「気になる学生」
として共有がされているかを示した。
次に，コーディネーターと SSW が本人や保護者との面談
及び教員からの情報を得て，「本人の状況」として把握した内容を記している。
「本人の状況」はコー
ディネーターと SSW によるアセスメントであり，
このアセスメントをもとに決めた「支援の目標」，
この目標に向かい「連携した社会資源」についてまとめている。社会資源連携の後は「経過」として示した。
この７ケースを選んだのは，それぞれの「本人の状況」が異なることによる。学校生活がスムー
ズにいかないというニーズ感知が共通しても，その要因をケースごとに示せば，①ネグレクト，②
インターンシップ先との配慮の連携，③就労支援，④家庭問題，⑤経済問題，⑥心身虚弱・学力不振，⑦学校内での暴力加害等，さまざまである。

4. ケース実践紹介と検証
チーム支援では「チームメンバーのゆらぎ」が確認されている*5。東京高専ウェルネスセンター
SSW の場合は，コーディネーターと SSW でのチームメンバーからスタートし，最終的には学校内メンバーである担任とコーディネーターの２人に落ち着いていくというケースがほとんどである。
具体的には，「チームメンバーのゆらぎ」はコー
ディネーターと SSW からはじまる支援の組み立てを通して，学校内だけではなく学校外社会資源のメンバーも加わっていき，支援がない状態から支援を受けられる環境へと変化したことによって，学校生活が落ち着いていく流れを持つ。この一連の支援の組み立てには絶対的な正しいやり方は存在せず，ケースに応じてそのチームメンバーも異なることから，
結果として学生自身の「生きる力」を支え，学校生活における学生本人の心地よさを*5

環境へと移行する中で安定し，チーム支援のメンバーに変化がもたらされること。エコロジカルアプローチについては河野（2011）を参照。

前嶋（2017）「ゆらいでいくコアチーム」と表現した
エコロジカルアプローチの考え方を採用した支援の経過を指す。支援を受けていない状態から支援を受けられる30舩戸・前嶋：東京高専ウェルネスセンター（学生相談室）のソーシャルワーカー活用実践報告
【表２】

感知

ニーズ

学年

№

ケース紹介
本人の状況

連携した
社会資源

支援目標

の連携（担任より ）就職先が決められない（担任より）
成績不振（担任より）の心配（担任より）インターシップ 先と欠席が続く（担任より）

母と本人と２人世帯で，生活保護を受給しているが，高校卒業年代を終えてからの４年次以降の学費等の心配が本人にあり，気持ちが不安定になっている状態であった
生活保護制度をしっかりと理解した
上で，どうすれば卒業まで学校生活が安定するかを一緒に考え，制度活用も含めて卒業までの見通しを持つ

４年次以降の学校生活

心身虚弱・成績不振（担任より）

３年⑥

父から母と本人に支配的な DV があり，気持ちが不安定で学業に専念できない状態であった（本人は成績が悪いと，父からの攻撃が激しくなることを恐れていた）
本人と母は意思疎通ができていたので，母の支援を中心にして，母と本人の安定を支えることで，本人の安心感を高め，学業に集中できる環境づくりを応援する体制をつくる

３年⑤

発達障害があり，就職先をどう決めた
ら良いか，本人も保護者もわからず，困っている状態であった（精神障害者
保健福祉手帳を持っているが，支援機関にはつながったことがなかった）
在学中に，発達障害を専門とする就労の伴走支援を行う支援機関につなげる（卒業後に困らないようにする）

３年

④

５年

③

４年

②

発達障害があり，学校での合理的配慮の提供はすでに行われていたが，イン
ターンシップ先へ本人の特性と配慮
内容をどう共有すればよいか，一緒に考えてほしいという要請があった
学生本人の納得のいく伝達内容の合意形成をして，インターンシップ先に
伝える

２年

①

寮を出て１人暮らしを始めたが，保護者からの支えはなく，本人のアルバイ
トの稼ぎのみで生活を賄っており，心身ともに疲労困憊で，登校することもできなくなり，学びの意欲も失っている状態であった
生活状況を落ち着かせて，学業に専念できる環境をつくる

過敏性腸症候群で授業に出られない・
登校ができない状態であった。また，発達障害の疑いもあり，学びの理解と集中ができず，単位取得がかなわない
状況が改善できずに，退学が確定した
在籍中に，転学先の相談と転学後の申し送りを丁寧に行う。今後も継続して相談できる支援者が必要であるため，本人の在住市で活用できる相談機関にも本人と保護者をつなげる

SSW と生活保護の申請を考えたが，相談をする中で，ネグレ
クトに当たる状況であることがわかり，学校より児童相談所へ通告。児相担当と里親が決まり，児相・里親・コーディ
ネーター・SSW でケース会議を開いて，本人をどう支えていくかの役割分担を行った
どのように進めていくのかを
担任・学科の教員と SSW とともに打ち合わせて計画を立て，本人の意思確認も行いながら，学校からインターンシッ
プ先の会社に情報共有の場をつくってもらい，SSW が同席して本人の特性について伝達した
まずは地元で相談できる場所
をつくることを目指し，在住
市で活用できる「発達障害支援センター」に SSW が相談し，その後に本人と保護者を支援センターの相談につなげ，卒業後の就労について一緒に考える支援者を在学中に確保した
母にははじめ DV 被害者であることの認識がなかったが，コーディネーター・SSW と面談を継続していくうちに，父の言動が本人の学業に影響を及ぼしていることを感じて女性相談や DV 相談，弁護士相談などを活用する中で，DV 理解を深め，母と本人のみの生活を作り上げることを決め，実行した
まずは本人が生活保護の制度をきちんと知ること，本人のためになる制度の活用をする
ことを第一の目的として，担当ケースワーカーと SSW が面談し，本人の在学中の心配について相談し，生活保護制度の枠組みで学業を続けられることを確認し，本人にも共有した
公立の高校の種類や課程について，SSW から説明し，世帯経済状況や本人の希望もあわせて転学先を決めること，転学先の高校に SSW が連絡をとり，申し送りをすることを本人と保護者と確認し合い，同時に，在住市の若者居場所事業所にも SSW から連絡を取り，本人と保護者に紹介した31

経過
学校は学業と普段の様子を確認する役割にて，担任へはコーディネーター
から必要な情報共有をしながら，コーディネータ
ーが里親と児相との連絡窓口になり，本人の生活の安定を共有し，見守りを継続
インターンシップ先の会
社では事前に共有できたことにプラスの受け止めがあった。インターンシ
ップ終了後もコーディネーターが担任と連絡を取り合い，連携しながら卒業まで見守りを継続
コーディネーター・支援センター担当者・SSW で支援移行のケース会議を開き，コーディネーターと担任で共有。卒業後は，センターの支援者に支援移行ができたので，卒業と同時に支援終了
母が相談していた社会資
源と直接連絡を取り合うことはなかったが，家を出るなどの大きな行動の際には，コーディネータ
ーは学生の様子を丁寧に観察するなど，担任と連携して見守りを継続し，世帯の法的な手続き終了
後に，支援終了
SSW は，
学費や奨学金などの制度や手続きも調べ，本人が活用できる制度を利用しながら，卒業までの見通しを立て，コーディネーターは，担任と情報共有し，連携しながら，困った状況に陥らないよ
うに，見守りを継続
コーディネーターは，担任に支援内容を共有しながら見守りを継続。転学
後には，SSW が転学先の高校の担任・SSW と面談し，本人の申し送りを行い，支援終了。若者居場所事
業所からは母のみが事業所見学に来たことの連絡があった

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）

⑦

（暴
担力
１ 任の
年 よ加
り害
）

同じ相手からずっと嫌な言葉やからかいの言葉をかけられており，だれにも相談せずに一人で我慢を重ねていた状況の中で，思い余って暴力の加害者となった
対人関係の構築や怒りのコントロー
ルが上手ではない・我慢を重ねることが良い結果に結びつかない・加害行為
は傷害事件にもなる等を知り，心地よい学校生活を送れるようにする

本人だけが悪いという加害行為の認識ではないが，本人の行為が傷害事件になり得るものであること，自己理解を深めて他者とより心地よい関係
性を築くことを目的に SSW から犯罪の被害・加害の双方の相談ができる警察の少年相談に連絡し，心理士のカウンセリングを受ける機会を設定した

4.2. ケース分析と SSW 活用タイミング
この７ケースはすべて担任からコーディネータ
ーに共有され，コーディネーターと SSW のチーム
支援が始まっている。ニーズ感知の場所は学校内（教室）や担任と本人との間でされており，その意味では担任からの情報がどのようにもたらされるかによって，支援が左右されてしまうことも示す。コーディネーターがつねにすべての教員と情報共有を行うのは現実的ではないことから，どのような情報に注意を振り向ければいいのかについて知ることが重要になる。
特徴的行動として見えてくるのは「欠席の多さ」と「成績不振」であり，この要因は①④⑥にあるとおり，それぞれに異なり，本人の努力を超えたところに存在する。同時に，学校で発見されるニーズ感知でありながら，教育機関である学校の専
門性とはかけ離れている要因により生じている現象でもある。
教育の専門性から離れていることは，⑤や⑦も同様であり，⑤の生活保護という福祉の制度や⑦の犯罪の加害・被害の心理的なケアは，教育機関では担うことができない。②や③についても障害福祉と社会生活が接続する場で行う支援であり，やはり教育の専門性からは離れている。
コーディネーターは，担任がニーズ感知をするという前提に加えて，支援が必要である特徴的な行動様式――欠席の多さや成績不振には，本人では解決できない要因の可能性がある――に注目してニーズ感知をし，コンサルテーションを SSW に求めていること，また教育機関が担うことができない場での支援が必要となる際には，SSW とのチーム支援を開始していることが見出せる。また，①②③④⑤⑥⑦のすべてのケースで，学生が在籍中のうちは，学校内メンバーで支援が継続できるように調整することもコーディネーターの役割である――担任を支え，コーディネーターとともに

32

出席停止の期間とその後にわたり，警察の少年相談のカウンセリングを受けた経過を踏まえ，心理士と SSW が情報共有を行い，見立てを共有．コーディネーターが担任と連携し，学校内での本人の様子と周囲の環境も含めた
見守りの継続

見守れるだけの学校内連携を組み立てる――ことも導かれる。
これらのケースは，SSW 活用を有機的に行うために，SSW はどのように学校外社会資源と連携をしているのか，どの場合に，どのような社会資源と SSW は相談をしているのかということをコーディネーターが知ることの大切さを伝えている。これが，知識と体験の重要性として指摘できるポイントであり，コーディネーターにとっては支援の領域を SSW によって広げることを可能にする。しかし，SSW は学校に所属する非常勤スタッフである以上，あくまで SSW はコーディネーターが活用する人的資源であることを忘れてはならない。よって，コーディネーターの知識と体験は SSW 活用に影響を与えていく大きな要素となる。
5. 高等教育機関・研究機関で必要なチーム連携
教育機関・研究機関として，学生の学修を深め，社会へと送りだす役目を担っている東京高専では，どのようなときにチーム連携を必要とするのか―
教育及び研究機関の専門性では解決できない場合―について，事例の分析から明らかにしていく。
5.1. 不完全事例
コロナ禍で発熱があったが，家族に助けてもらえないとの訴えがあった。
保護者の仕事も忙しく，世話ができない状況であったため，入寮を勧め，
まずは学校で保護し，SSW・SC・看護師をはじめ，担任・学科長・寮務主事・学生主事ともに関わりながら，メンタル面も支えつつ見守る体制をとった。しかしながら，本人の都合により退寮し，自宅に戻ってからは，支援が途絶えてしまった。
学生の話からネグレクトも疑われるケースであったため，自治体への支援も検討し，チームとしての連携も強化されていたが，保護者と本人の話

舩戸・前嶋：東京高専ウェルネスセンター（学生相談室）のソーシャルワーカー活用実践報告に食い違いがあり，事実関係が把握しきれないま
ま，支援が不完全に終了する結果となっている。
5.2. 校内支援(心身虚弱・睡眠障害)
授業中の居眠りが多く，３年次には実験レポー
トをこなすことに時間がかかるようになり，それによって登校できなくなった。睡眠障害の疑いがあったが，睡眠外来をすぐに受診することが困難であったため，特別支援申請を待たずに定期試験の時間をずらす配慮を行った。それにより単位を取得できたが，その後休学。その間に専門医を受診，治療を継続しながら自宅療養し，復学後は，少しずつ生活リズムを調整し，授業を受けられるまでに回復した。
学生の学習意欲は高く，体調を考えずに無理をしやすく，ヘルプは出せないところがあった。SSWとの面談では，そんな内面をも引き出し自己認識を深めてもらった。さらに保護者や担任とも連携
し，本人の睡眠や健康状態を随時共有し見守った。
専門の医療機関につながったことが体調の改善には大きな要因にはなっているが，保護者や担任，
SSW 等の周囲が諦めずに学生の意思を尊重できた
こともまた，学生には支えになっていたはずである。

つなげることができる。ただし教員がすべてその負担を負うことには限界もあるため，TA やピアサ
ポート等学生資源の活用も積極的に進めたい。そうすれば，
被支援学生も力を発揮できるのである。

6. おわりに高専という特殊な仕組みの中でも，もはや SSWの役割を必要とするケースが珍しくない。特にコロナ禍の現状においては，保護者の働き方も変化し，それに伴い家庭の状況も変わり，学生の家庭
内での学習環境も不自由さを強いられていることもある。経済状況が苦しかったり，家族の介護をせざるをえなかったりする学生は，学校に苦境を訴えることもしないため，
学校からは見えにくい。
また，その状況を知り得たとしても，担任や科目担当教員，
学科だけで対処することは困難である。
ここまで検証してきたように SSW の職能も理解し活用すべきである。そのためには，コーディネーターが学内の教員から困り感のある学生の情報を集め，インテーカーの協力も得ながら，専門ス
タッフへとつなげていく必要がある。また，保護者との連携も不可欠である。さらに SSW を通じて外部の社会資源にもつながることができれば，本校を離れた先も社会へつながるための支援が可能になる。
困難を抱えた学生であっても，社会に貢献でき
5.3. 校内支援(発達の困り感)る能力は必ずあるはずである。支援を行う意義は発達障害によるコミュニケーションの困難さをそれを発見する過程でもありうる。
持っている。そのため本人の困り感を引き出すた
今後は，SSW の事例を積み重ねることによってめには，SSW やインテーカーとの信頼関係が欠か
より柔軟に多様なニーズにも対応できる支援をめせなかった。特にインテーカーは昼休みに来室する学生とのコミュニケーションがとれていたため， ざしていきたい。
支援の際には科目担当教員と学生との連絡窓口の参考文献
役目を果たした。
1) 河野哲也：エコロジカル・セルフ，ナカニシ
また学生は口頭の説明だけでは理解しにくい特ヤ出版,2011
性があるため，実験内容が理解できず，レポート
2) 総務省行政評価局：学校における専門スタッが追いつかなくなった。留年した後，学習支援担
フ等の活用に関する調査 結果報告書，2020
当の SSW の仲介により，実験レポート支援は学科（2021 年 12 月 31 日閲覧）の上級生が TA(ティーチング・アシスタント)につ
https://www.soumu.go.jp/menu_news/sくことになり，学生に合わせた指導を行っている。
news/hyouka_020515000141425.html#kekkaho
その結果，学生の視覚優位な特性も活かされ，格ukoku
段に実験の理解が進み，レポートも書けるように
3) 前嶋深雪：ケースに応じた校内支援体制づくなっている。
りと社会資源連携についての実践研究―緊急
実験レポートがこなせないのは，書く能力がな
度に合わせた流動的な校内チーム支援体制といためと思われがちだが，丁寧なアプローチで学
SSW の活用,生徒指導学研究第 16 号,2017
生の困り感を理解することにより，適切な支援に

33

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
4)

文部科学省：教育相談の充実について～学校の教育力を高める組織的な教育相談体制づくり～（報告）,2017（2022 年 1 月 4 日閲覧）https://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/cho
usa/shotou/066/gaiyou/1381049.html（２０２２年１月 1４日 受理）

34

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

y-x グラフの可視化へ向けた単振動の実験器の製作―正弦波的な信号源の制御・開発と駆動装置の模索―

藤井俊介＊
物理の授業での演示実験を念頭に置いて，つりさげた状態でのばね振動子を駆動するための回路と，電子的に制御可能な単振動信号源についてアナログ方式とデジタル方式の両方視点から装置開発を行う。具体的には，信号源から出力される振動磁場をソレノイドで発生させて，ネオジウム磁石製の強力磁石(480 mT)をおもりにして振動的な磁気力を加え，強制振動する物理系を作る。また，波源の振動数を可変にすること，
波源の初期位相を互いに 90°単位でずらせるような 2 つの単振動波源を開発し，将来的には波源同士を接続して横に並べて y-x グラフ可視化につながるような，拡張的な機能をもった単振動の実験装置開発を行う。
（キーワード：単振動波源，位相制御，擬似正弦波の生成, 加算回路，AVR とアセンブリ言語）

Realizing Harmonic Oscillation (H.O.) Instruments for Education―Development of Wave Sources and H.O. Driving Instruments―
Shunsuke FUJII*
Intended for demonstration in physics classrooms, a forced oscillation system of electrically controllable
harmonic oscillators and magnetically driven actuators, was developed. This system was developed in both ananalogue method and a digital method. Strong Neodium magnets (480 mT) and oscillating magnetic fields arevital elements for this forced oscillation system. The goal of this project is to develop instruments with two
frequency-controllable oscillators and to implement a function of a mutually adjustable initial phase by units of 90
degrees, which will be a firm starting point for the application of the electrically synchronized harmonic
oscillators for demonstrating y-x graphs in a future physics class.
(Keywords: Harmonic oscillator, oscillating phase control, generation of digitalized sinusoidal wave, analog adder, AVR
and assembler )1. 導入
単振動は重要な物理過程であるが，その理解は
y-t グラフ,y-x グラフを通して深まることが多い。
しかし，単振動における y-t グラフ,y-x グラフを直感的に理解することを難しく感じる学生は多い。
学生に苦手意識を感じさせる前に，少しでも「考えてみよう」という思考をいざなう教材の開発は，
物理教師の重要な使命の一つである。
単振動の周期は，物体の質量とばね定数の比によって定まる。単振動を見せるための演示実験としては，ばね定数の小さな(10g 重/cm)程度のばねと 100g 程度の質量をもつおもりを用いれば，
周期が 2[s]程度になるため，学生に単振動がどんな現象かを伝える目的には，これで十分である。一方＊一般教育科

35

で，単振動波源から波が伝わる様子を，空間中に偏在する多数の媒質の，時間遅れを伴いながら，波源の振動が伝わっていく過程を実際にみせ，それが y-x グラフとして認識されていくためには，
少しギャップがある。その目的のためには，多数の少しずつ位相のずれた単振動実験器を並べて電子的に各波源の位相(角)を制御することも有効 1であろう。多数の波源を同時に観察することにより，y-x グラフの理解が深まると共に，波の伝わり方の直観的理解の出発点になると期待できる。
本報告書の構成は，図 1 の装置開発の全体像と1長いばねを用意し，一端を固定して真横に引っ張った状
態で，手元で振動させて生じる波を観察することが，y-xグラフの演示実験としては一般的にに行われている。

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
対応して各節が構成される。2 節では，駆動装置や振動子の模索・開発をまとめ，続く 3 節において,2 波源の信号の波源の生成や 2 波源の位相をずらす方法を考える。特に，アナログ方式とデジタ
ル方式[ワンチップマイコン(AVR)の DA 変換]について，それぞれ提案する。4 節で，結論と今後の展望を述べる。

コイル中に磁束密度の変化が生じるため誘導起電力が発生する。これを図 2 のような，振動検出用
コイルと 1MΩの抵抗との閉回路をつくり，オシロスコープ(岩崎通信 DS-5104,40MHz)で誘導起電力の周期を測定する。
電動歯ブラシに固定する磁石が，十分強力でない場合，図 3 のように，誘導起電力が 1mV 以下となり，ノイズと区別がつかなくなる。その結果，
図 3 では，電動歯ブラシに加える電圧を 2 倍程度に増やしても，信号の形に変化が見られない。
1.6V,120mA

0.7V,50mA

1周期10.1ms→98.8Hz

1周期10.5ms→99.5Hz

8.1ﾒﾓﾘ→40.5ms
単一の信号が取れない

7.95ﾒﾓﾘ=40.2ms
単一の信号が取れない

図 3 磁石が十分強くない場合：信号がノイズに埋もれる場合誘導起電力を検出するための最も単純な方法は，強力な磁石を使うことである。そこで，480 mT の強力磁石(二六製作所,NE667)を用意し，電動歯ブ
ラシに固定したうえで測定した結果が図 4 である。

図 1 装置開発の全体像と各節との関係

1.35V, 100mA

0.9V, 60mA
133Hz

2. 駆動装置の探索
2.1 振動モータの波源としての利用について
音波モータによる歯ブラシや，市販の振動モー
タなども波源としては使えるかもしれない。この可能性について調べてみた。振動モータにかける
電圧・電流を，360W 可変定電圧・定電流電源(松定プレシジョン TB80V14A360W)を用いて所定の値に微調整しながら，モータの回転数を変え，電動歯ブラシの振動数を制御する。また，図 2 のように，電動歯ブラシの振動数を確認するのに，電動

181Hz
2.4mV

7.5メモリ→周期7.5ms

図 4

8.28メモリ→周期5.5ms

480 mT の強力磁石を使った場合：ノイズと区別できる信号がはっきり出る
図 4 では，ノイズが一部のっているものの目的とする波形は，ノイズに対して十分大きく波源の振動をとらえることができている。また，電動歯ブ
ラシに加える電圧を 0.9V→1.35V に増加させると，
オシロス
誘導起電力の振動数は対応して 48Hz 分(133Hz→
検出用コイルコープ
1MΩ
181Hz)ほど増加する。一方，磁石の誘導起電力の周期と実際の歯ブラシの振動の周期が異なる可能
強力磁石
性が気になる人もいるかもしれない。原理的には(480mT)
定電圧・定電流(ス
磁束の変化は歯ブラシの振動によって引き起こさイッチング)電源
れているので実際の振動と第 0 近似として等しい
電動歯ブラシはずである。図 4 を細かくみると，波形がきれい(超音波モータ)な曲線にならず一部ノイズが載っている。このノイズの起源は，固定をセロテープで巻いた程度で，
図 2 電動歯ブラシの振動数の検出回路
強力磁石がモータの振動に追従しきれていない可歯ブラシに磁石を固定し，振動検出用コイルで振能性はある。しかし，基本的には，印加電圧に応動数を検出する。電動歯ブラシの電源を入れると電動歯ブラシに固定された磁石も同期して振動し， じた一定の周期の振動が表れており，振動モータ36

藤井：y-x グラフの可視化へ向けた単振動の実験器の製作の振動に対応した誘導起電力の時間変化が表れているとみなせる。こうして，非接触の振動モータの振動数測定はできた。しかし，振動モーターを単振動の波源として授業の演示実験に利用するには，振動数が高すぎる。数 Hz 程度に下げて初めて視認できるからである。
2.2 自作ソレノイド-強力磁石の強制振動駆動装置の製作
単振動では，
ばねのばね定数[N/m]とおもりの質
量[kg]を決めると，単振動させた時の周期[s](以降，「周期」と呼ぶ)が決まる。さらに，多数回巻いたソレノイド中にばねを通しておもり(強力磁石)を吊り下げ，
つり合いの位置の周りで振動磁場を与えてやれば，強制的におもり(強力磁石)を振動させ，好みの周期の単振動を作りだせるはずである。強制振動は，固有振動の周期からずれると一般に振幅が小さくなるため，おもりの振動が，目にはっきり見えるほど大きな振幅となるかどうか実験する。その準備として，図 5 のように 0.4mmの銅線を 4×102 回巻き(以降 400 回巻きと呼ぶ)のソレノイドと 1.0×103 回巻き(以降 1000 回巻きと呼ぶ)のソレノイドを作った。
予備実験として用いた用いた手巻き空芯コイル(2.1 節の振動検出用コイルと同じもの)では，導線どうしをアロンアルファとホットボンドで接着し形が崩れないようにしてきたが，アクチュエー
タとして用いた場合，導線が大電流で熱を持つため接着剤が溶けて接着が弱まるほか，巻かれた導線間の平行電流に起因する電磁的反発力(ローレンツ力)により，導線間の密着状態は徐々に弱まり
実験状況が悪化していく問題点がある。この問題を防ぎ継続的に実験できるようにするために，ソレノイドを固定するためのボビンを，強力磁石(480 mT)の運動に影響を与えない，アクリル等の非磁性素材を用いて作成する。ソレノイドの巻き芯(ボビン)には，内径については 480 mT の強力磁石が通過できるような内径をもつ透明のアクリルパイプ(内径 18.9mm，外径 21.1mm)と(レーザー加工機で加工可能な)色のついた半透明素材を用意した。色つきの半透明素材は，内径 21.3mm，外径29.1mm のドーナツ型にくりぬいた。このドーナツ型の形状のボビンの端の部分の製作には，まず，designer(製図ソフト)で mm 単位の製図し，cad 形式(拡張子.dxf)で保存する。次に，本校のはざまる工房の CorelDraw で切り込み等の詳細加工の設定データを作れば，ソフト Speedy300 がその製図の通りの加工データを生成，レーザー加工機が加工してくれる。図 5 のように，振動用ガイド 1 のついたボビンは，加工するドーナツ形状のプラス
チックの外側の直径を 5mm ほど大きくしたため，巻き数が 1000 回巻きのものを作ることができた。
振動用ガイドは，ばねの振動が直線的にならない場合を想定し，直線性を保つようにパイプ内に動きを制限するためのものである。また，図 7 のよ
うに縦に並べた 2 つのソレノイドの間で振動させるか，一つのコイルだけで振動させるかの両方を試すため，短めの振動用ガイド 2 も用意した。
次に，おもり(強力磁石)とばねを固定する金具を作る。480 mT の強力磁石は M4(内径 4.8mm)縦穴を利用してねじ止めする。ばねと固定するための金具を図 6 のように，軟鉄を曲げ加工して作る。
軟鉄の切り出しはグラインダー(リョービ MG-12)を用いた。強力磁石はもうひとつ下から磁石同士の磁力でくっつけて，おもりは 2 つとする。こうして単振動の駆動実験の装置ができた。

図 5 振動磁場を作り出すソレノイド

図 6 おもり(強力磁石)とばねの固定金具

37東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
2.3 駆動テスト
2.2 節で作成したソレノイドを用いて，おもりとばねからなる振動子を強制振動させる。波源の信号生成に，
低周波発振器(AD&D,AD-8626)を用い，アナログ方式においては，波源は先ほど用いた低周波発振器により，その後の波形整形に集中して位相ずらし回路(図 9 の 2 波源生成回路)の開発を

図 9 アナログ/デジタル方式波源の開発の流れ行う。具体的には，低周波発振器の 1 出力から，緩衝回路と位相ずらし回路の両方に並列入力し，相対的に位相のずれた 2 信号を作る(3.1 節参照)。
図 7 駆動装置のテスト
デジタル方式においては，図 9 のように，2 波
信号の電流増幅に IC TA7250BP をのせた 32W パワ
源の擬似正弦波信号の生成装置の開発を行う。具ーアンプキット(共立電子産業・デジット営業所)
体的には，ワンチップマイコン(AVR，Atmel 社製を用いた。パワーアンプの出力に 2 つのソレノイ(Microchip 社に吸収合併))の SRAM 内に登録してドを直列につないで駆動する。図 7 の下側のソレおいた擬似正弦波の 16 種類のデジタルデータを，ノイドに加わっている誘導起電力をオシロスコー
1-30Hz 程度の振動数の範囲で，2 信号を同時に出プで計測することで，強力磁石にかかる磁気力に力するように，アセンブラ(AVR studio4)でプログ
よる振動の振動数を確認できる。弾性力はつり合ラムする。仕様の詳細としては，8 ビット(8 ピン)いの位置を固定するためにはたらく。実際に計測されたソレノイドの電位差は図 8 のようになった。 の 2 進数(H/L レベル 2)データ出力 2 系統から，そ
図 8 は磁石による誘導起電力を反映した波形なの
れぞれ抵抗を用いた電流合流型 DA 変換回路を通で，低周波発振器の最低振動数の 10Hz 弱と同期しして，擬似正弦波を出力する。(3.2 節参照)て，強力磁石が振動していることが分かる。
3.1 アナログ方式での波源の位相制御
実際の実験装置は図 10 で，機能ごとに図式的に

図 8 ソレノイドの誘導起電力3.

図 10 正弦波の位相ずらし回路と緩衝回路

2 波源の発生器・位相ずらし器の製作
図 9 に，この節における開発の流れを示した。

2

H/L レベルは H レベルと L レベルを指す。H レベルは 5V,L
レベルは 0V に設定した。

38

藤井：y-x グラフの可視化へ向けた単振動の実験器の製作表したのが図 11(上のブロック図)である。また，その具体的な回路は図 11(下の回路図)である。本報告では相対的に位相のずれた単振動波源 2 つの生成を目的とするが，これがうまくいけば，この回路の入力と出力を直列接続，多波源への拡張や
y-x グラフ可視化への応用は，たやすい。
図 11(上のブロック図)について説明する。信号
源からの信号は，3 つに分岐している。1 つは，信号源からの信号をそのまま(素通しで)出力する緩衝回路を経由した出力(Vout1)である。残りの 2
信号は，後段の加算回路 4)で重ね合わせる。加算回路を通した 2 つの波の重ね合わせの結果，信号源とは異なる位相のずれた信号を作ることができる(Vout2)。特に，位相(進/遅)切り替えスイッチを付けたのは，信号源に対して±

π2の加算回路に入力できる。加算回路に入力する信号の振幅の比によって位相 Vout2 から出力される位相を連続的にずらすことができる。
(図 11 には，信号源が V0 sin(ωt ) に対する各点での振動状態を例として示した。)ただし，加算回路を通った後の振幅は調整が必要である。Vout1 と同じ振幅になるように，後段に増幅回路をこの目的で設けた。
図 11 の回路に，低周波発振器から正弦波を入れ，出力側の応答(Vout2-GND 間，Vout1-GND 間)を測定したものが図 12 の図 A と図 B である。図 12 の図 A
は，位相ずらし回路(微分回路)を通過直後の出力結果である。ただし，微分回路の回路定数(C=1μF,R=1kΩ,ω～2π×50rad/s)から見積もると位相ωのずれが，tan(ϕ ) = CR
≈ 3 × 103 ⇒ ϕ ≈ 9 × 10 と，[rad]の範囲

ほとんど 90°となっているが，実際の計測からのずれは 1.5ms であり，これは 1 周期 19.25ms を基で位相のずれた出力(Vout2)を作るための準備である。具体的には，信号源から微分回路を通した
あと位相が 90°ずれて， 20 倍の増幅回路から続
く下の回路では，そのまま素通りし次の加算回路につながるのに対して，逆位相回路(1 倍反転増幅回路)を選べば，逆転した(-90°ずれた)波を次段

cos(ωt ) より 19°
準に算出すると sin(ωt + ϕ ) =もタイミングが遅れて波形が生じることを意味する。この食い違いの原因は，図 11 の回路でオペアンプを素通しの場合に比べて最大で 4 個多く直図 11 位相ずらし回路・緩衝(バッファ)回路のブロック図と対応する回路図
39

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
列接続したための遅延と考えられる。

微分前・微分後できること，データの出力間隔は，ロータリーエ
ンコーダの読み取りを通して変更可能なこと，2
波源のデータの相対的に位相をずらすことができること，出力波形が振動数によらず一定を保つこと，オペアンプの正負電源と CPU 用の 5V 電源の 2系統電源を確保すること，点検用にデータ出力ピンは，並列で LED 点滅回路が各ピンにつながっていること，出力したい振動数は低周波領域(1Hz～30Hz 程度)に限ること，などである。以上の仕様

Vout [V]t図A
加算後

微分前(sin(ωt))
微分後(cos(ωt))

Vout [V]T/4t
A:B=1:1
図B

T/8
重ね合わせ前(sin(ωt))
加算・増幅後(1/√2)×(sin(ωt)+cos(ωt))

図 12 加算回路を用いた出力の結果
図 9 で説明したとおり，この位相ずらし回路の出力信号を，パワーアンプを通して駆動回路に入れていけば，位相のずれた 2 信号について単振動波源を作ることが可能である。
3.2 デジタル方式での波源の位相制御
この節では，ワンチップマイコン(AVR:旧 Atmel
社(Microchip 社に吸収合併))を用いて，簡易的な
擬似正弦波発生器を製作する。このアイデアは著者が教科書 5)の DA 変換を学習していて,LED 点滅
回路(ナイトライダーキット 2))と組み合わせて擬似正弦波源を作成可能なことを，著者が着想した。
AVR の種類は，8 ビット(8 ビット=28=256 階調)のデータを同時に 2 つ出力することが可能な 40 ピン
AVR(Atmega8515-16PC)を用いる。また，AVR は，
通常のデジタル IC と異なり，アセンブラ等を用いた PC からのプログラミングによって，自分の必要な仕様に沿った機能をもたせることができるだけでなく，基板に AVR を実装したままプログラムの入力ができる(In-System Programing が使える)ので便利である。アセンブリ言語から，機械語へ変換(アセンブル)する(AVR studio4 Ver4.191))ことにより hex ファイルを作らせ，USB 接続ライタキット(共立電子産業製)AVRWRT31)を用いて，AVR へ書き込む。AVR へのプログラミングで実現したい機能の仕様は，波形データを同時に 2 波源分出力40

図 13 可変周期・位相をもつ 2 波源の生成基盤を満たすような AVR 周りの周辺回路として，図 14の回路図のような基盤を作成した。
この回路図は，AVR やオペアンプに必要な電源や外付けの信号入力の部分，AVR と PC を通信させて hex(16 進数 2ケタからなる機械語)データを入力する通信端子，など周辺機能を持つ回路がほとんどで，波形生成とかかわっている回路は，8 つのピンから出力される 8 ビットデジタルデータを DA 変換する部分のみである。書き込み方は，パソコンの USB 端子から AVR ライタを通して，基板上の 6 ピンのボック
スプラグに接続する。このあと PC から AVR ライタのソフトウェアを用いて，hex ファイルを(図 13
左上，虹色のコードが接続されている部分)から
AVR に書き込む。ポートから出力される 8 ビットの 2 進数データは負の値を表現することはできないので，正弦波に直流成分を足して，
12(sin(ωt ) + 1) の数値データ 16 点を，あらかじめ正弦波の波形データとして入力しておく。4MHz の水晶発振子で AVR を駆動して実験すると，2kHz 程度までの信号ならばこの方法で生成できる。AVRの出力する 2 進数データは，5V(H レベル)と 0V(Lレベル)の 2 値の電位の違いとして出力され，内部に小さな電流源も持つので，LED 程度であれば直接駆動 3できるが，電流を最小限に抑えるため図3

AVR の駆動電流は，ソース(吐きだし)電流よりもシンク藤井：y-x グラフの可視化へ向けた単振動の実験器の製作
14 のようにトランジスタを通して H/L 確認用 LEDを駆動する。つまり，8 ピンの端子から LED 駆動用(トランジスタ)入力と DA 変換回路へ分岐させる。DA 変換回路は図 14 の 1kΩ～128kΩの抵抗を組み合わせ，各抵抗に流れる電流がビットの桁の逆数に比例するように抵抗値の比(各下位ビットからの電流は 1/128, 1/64, 1/32, 1/16, 1/8, 1/4,
1/2, 1 の比で流れる)を設定し，電流加算型の「DA変換」回路 5)を形成できる。この合流した電流が，オペアンプの加算回路により，階段的に変化する
出力パルスに成形される。これを積分回路を通してアナログ的な波形にすることに，著者はまだ成功していないので，この部分は今後の課題に回す。
この節では，図 14 の「out1,out2」から出力される波形を，擬似正弦波的になるように整えることを目的とする。ワンチップマイコン AVR でこの処理を行うメリットは，3.1 節でのアナログ波源

からの正弦波の信号を，オペアンプを用いた微分回路・加算回路で，位相のずれた波形を生成する
よりも簡単に振幅や振動数の調整ができる点があげられる。アナログ方式では，加算することにより位相のずれを変えるときに抵抗の比から制限される上限があり，振動数を変えながら，各瞬間ごとに厳密なタイミングのずれた波形を出すには，加算の仕方を変えるごとに，調整が必要となる問題点がある。(自動振幅調整回路は今後の課題。)
一方，この AVR によるデータ読み出し方式では，データを同時に読みだす位置を，変えるだけでよい。すなわち，読みだすタイミングさえうまく設定してやれば，より正確 4に，互いに位相のずれた二波源を作り出すことが可能である。
ロータリーエンコーダ 1,2 の読み取り部分については，図 15 のような状態変化をする。

図 14 ワンチップマイコンを用いたデジタル的な波形生成回路
4

AVR は一つの命令を 1/4[μs]で実行するため，厳密に 2
信号同時出力ではない。しかし，今の目的には十分である。

(吸い込み)電流のほうが大きい。ここでは，ソース電流を用い，トランジスタを通して電流増強機構をつけた。

41

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
んだ信号(紫色・下側)を portC から出力する。
附録 2 に添付した最新版(2022 年 1 月 10 日現在)のソースコードは，ロータリーエンコーダ 2 つを独立に読み取って，それぞれの増減判定で，周期と位相差が独立に制御可能にしたため，図 16，図17 を生成した時より，コードが複雑である。このときの波形も以下の図 18～図 21 に示す。

…d a b c d a …
VOA
VOB
d
図 15 ロータリーエンコーダと出力パルス
このロータリーエンコーダの読み取り処理は文献
3)を参考にした。[附録 2 のコードの dout:の SRAM
から読み出すアイデアと loop:によりタイマを作
り出すアイデアは文献 2)のコードを参考にし，ロータリーエンコーダ読み取りの encd:部分については，文献 3)の原理を参考にした]。図 16 は同位相データを書込後，出力させた波形である。
16ms(≒63Hz)portAからのデータを「DA変換」したもの

図 18 (out1 に対して out2 が)同位相の波形出力

時間

portCからのデータを「DA変換」したもの
縦軸の電位の基準はずらして表示してある

図 16 電流型 DA 変換回路により生成された
擬似正弦波

portAからのデータを「DA変換」したもの図 19 90°out2 が進んだの波形出力
図 18 と図 19 を見ると，読み出し初期位相(16 個のデータ中 4 個先から読み出した)の初期読み出
し位置の違いしかないので，図 18 と同じ形の擬似
正弦波出力が期待される(図 16，図 17 の違いに対応する想定だった)が，そうはなっていない。この原因を考えてみよう。図 19 でみて，黄色(上)と赤紫(下)で読み出しパターンが逆になっている。これは，ソースコードの読み出し順の問題が想定される。また底(下位ビット)の出力で電位差が他の部分より大きい。これは，電流合流型の DA 変換に流れこむ電流が最小値で 5V/128kΩ=5/128mA であるが，ポートの出力先に LED 駆動用のトランジス
タの入力端子と DA 変換処理回路が並列接続され時間

portCからのデータを「DA変換」したもの正弦波的に見たときに、正確に90°の位相のずれ。(ただし、クロックの精度からくる制限はある)

図 17 90°ずれた出力パルス
また，本稿図 17 に対応する波源は，SRAM に保存してあるデータのスキャン位置を 12/16 の場所(データの読み出し位置は$0c,phse=$03)から読みだした場合で，図 17 のように明確に 90°ずれた波形が得られる。データの読み出し位置を前に移すことは，8 ピンの portA(黄色・上側)に対して進42

藤井：y-x グラフの可視化へ向けた単振動の実験器の製作ている。トランジスタ入力端子に分岐して減少した電流が DA 変換用抵抗の電圧変動に与える影響を調べる必要がある。また，最小値あたりでパル
ス幅が他よりも広がっているように見える。これは，ソースコードを AVR が実行する時間が，コード内の分岐の仕方に依存して変わることと関係する。附録 2 にある encd,shft は，この最小値を出力するところで最も実行コード数が長く，出力パ
ルス幅に影響した恐れがある。実際，encd,shft
を切って(コメントアウトして)実行すると振動数は 4 倍の 120Hz くらいに跳ね上がる。コード内分岐によるパルス幅変動問題は，タイマ割り込みを使わないプログラム(附録 2 参照)の原理的な問題といえる。一方で，位相のずらしは正確に行えている。図 19 の out1(黄色・上部)が最小値をとる
瞬間では，仕様通り out2 のずれが 1/4 周期にくる。
図 20，図 21 に他の初期位相から擬似正弦波を出力させた場合も示す。

4. 結論と今後の展望
アナログ方式・デジタル方式の両方の手法を用いて，単振動の実験装置の開発と多波源の振動子への機能の拡充も部分的に達成できた。アナログ
回路では，市販の低周波発振器とオペアンプの自作演算回路(2 出力生成)の開発，後半のデジタル方式ではワンチップマイコンの柔軟性を活用して周期や出力の相対位相も可変できる擬似正弦波発振器(2 出力)と強制振動用の駆動装置を試作した。
現状，波形が正弦波から大きく異なる点，振動数の変化が不均一な点が問題で，今後の課題である。
将来の開発課題であるが，振動数を校正し，振動数を 7 セグメント LED で表示させること，他のAVR と UART 通信し 4 波源の擬似制限波発振器に拡張することを考える。波形出力が整った後は，
1-30Hz 程度の擬似正弦波から，「真に DA 変換」して正弦波を出力できることを目指す。そのための積分回路技術の習得やオートゲインコントロール
回路を組み込むことも考える。
謝辞
過去の職場で業務上，私に AVR の開発にかかわらせてくださったすべての上司の方々に深く感謝いたします。
最後に，1000 回巻きのコイルの作成を，手伝ってくれた妻，(藤井)陽子に感謝します。

図 20

180°out2 が進んだの波形出力

図 21270°out2 が進んだの波形出力

参考文献
1)共立電子産業，高性能 USB 接続型 AVR ライタ[AVRWRT3]，2021 年 1 月 14 日現在では，販売終了のようであるが，代替品はあるようである。;
AVR Studio4 は，Microchip 社のホームページ
https://www.microchip.com/en-us/tools-resources/archives/avr-and-sam-mcus#AVR%2
0Studio [参照日 2022.1.14]から無料でダウンロードできる。
2) キット[1]の付属 CD に収録されていた「ナイト
ライダーキット(2313&BAR8×1 基板)」のソフト
ウェアライブラリ3)共立電子産業，ロータリーエンコーダ表示変換
基板の製作
http://www.kyohritsu.jp/eclib/DIGIT/AVR/rot2343cl.pdf[参照日 2022.1.14];
AVR-instruction set,ATmega8515 manual はマイクロチップ社のホームページ，有志による

43

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
日本語版等も検索サイトで閲覧できる。
4)角田秀夫， 「実用オペアンプ回路」，東京電機
大学出版局,2000 年第 1 版 12 刷
5) 白土義男， 「新版 ディジタル IC の基礎」
，東京電機大学出版局,1998 年第 8 版
6) ATmega8515 のインクルードファイルは以下のGit-Hub などから手に入る。
https://github.com/DarkSector/AVR/blob/mas
ter/asm/include/8515def.inc[参照日 2022.1.14]

レジスタが使用できない点は注意を要する。そのため，dout6 は 3 行目以降で(ayl,ayh）という Y
レジスタ記憶用メモリから Z レジスタへアドレスを一旦移してから lpm 読みだしを行う。具体的には Y レジスタアドレスを(ayl,ayh)記憶させ，
それを Z レジスタに移して，lpm r16,z+出力する。
一般には，初期の読み出し位置が，16 進数(a=10,b=11,c=12,d=13,e=14,f=15)で表した,out1に対する相対位置で$00,$04,$08,$0c から開始されうるので out1 データと out2 が別々のタイミン
グで右端に達する。そして右端に達したときに，
デ ー タ の 左 端 (out1,out2 の 初 期 位 置 ) に附録 1 ソースコード(附録 2)の主な特徴(zl,zh),(yl,yh)を個別に初期化できるようにし
附録 2 のアセンブリ言語のソースコードの特徴てある。ここで，リセット部分(do1R,dout5)でをまとめる。擬似正弦波の波形は，図 14 の DA 変
medg というメモリに$10 という数値を記憶させて換回路で得られるので，このコードは 8 ビットデいる。この medg メモリは，out1 が右端に達するータを周期的に出力しているだけである。附録 2
out2 の初期位相を設定する shft
では，main ルーチンで，４つのサブルーチン(dout, ときに合わせて，ルーチンに入るためのグローバル変数である。
shft,encd,loop)を呼び出す。
各サブルーチンの機能と，相互に受渡される変数をみておこう。
shft ルーチン
dout ルーチン
shft ルーチンは，図 14 のロータリーエンコー
ダ 1,2 で読み取った(PB0,PB1)データ，(PB2,PB3)
2 つの出力 out1,out2 から 8 ビットの数値デー
データのうち，特にロータリーエンコーダ 2 のデ
タ 2 種類を avr の 16 個のピン(図 14 の PA0-PA7
ータを encd ルーチンで読み取り，その増減で初期と PC0-PC7)から出力するためのサブルーチンで位相の設定モードを書き換え，その値(phse メモある。このサブルーチンで指定される 16 ビット
リ)によって(phse=$00,$01,$02,$03)，out2 のデSRAM アドレスを参照するための「ポインタ」の役
ータ読み出し開始アドレス(初期値)の与え方を変割 を 果 た す レ ジ ス タ が (zl,zh)[out1 用 ] とえることを目的としている。この medg 変数は，初(yl,yh)[out2 用]である。zl(=r30)は下位アドレ
期位相(phse)の与え方を変えても，データを 16
ス ,zh(=r31)は上 位アドレ スを表し ，命令 lpm
個出力し終えてからこの shft ルーチンに入る必
r16,z+で指定された場所のデータを r16 に読み出要があり，そのために先の dout ルーチンで out1
す。out1,out2 のデータの位置は，コード最後尾の.db で 16 個の擬似正弦波データを直接登録した。 のデータ位置を基準にしている。out1 データが右端に入ったとき(do1R または dout5)のみ(medg を読出しには，アドレスを「out1*2」「out2*2」とし$10 に設定し)，この shft ルーチンに入ることをておけば，
各コード中で対応する SRAM アドレスの許可する。out2 の右端に来ても(medg=$00 のまま
番地にアセンブラが読換える。(2 をアドレス
なので)この shft に入らないことが重要である。
out1,out2 に掛算するのは，SRAM のアドレスが 1
ワード(16 ビット)へ変換するためである。)
encd ルーチン
dout 中で前半に行っている処理は，データを 16
encd ル ー チ ン の 前 半 は ， 図 14 の PortB
個読み出し終わったかどうかを判定する部分(chk(PB0-PB4)のデータを読み取り，正転・反転の向き
や dout2)である。out1 と out2 の読み出し初期位を判定できるデータに整える部分である。詳細は，
置は，本コードでは 4 つずつ初期位置をずらすこ
文献 3)によるとよい。過去のロータリーエンコーとができる。命令「lpm r16,z+」は１つずつデー
ダの 2 端子の H/L レベルの状態を第 2,3 ビットに，タを読み出し，その後，次の隣の+1 したアドレス
現在の端子の H/L レベルを第 0,1 ビットにしてまに読み出し位置が変更され，初期位置がとめるなどの操作をしている。それをロータリー
out1,out2 の始めの位置の場合は，16 個目の読み
エンコーダ 1,2 ごとに分けて記憶させているのが出し後に out1,out2 データが同時に右端に達する。 rotm1,rotm2 メモリである。そして，
後半の encini
ここで，lpm 命令は，Z レジスタ(zl,zh)のみで Y
ルーチンを呼び出し，2 つのロータリエンコーダ

44藤井：y-x グラフの可視化へ向けた単振動の実験器の製作
をこの encd ルーチンで数え上げ・下げ，最大値(encd21 のあたりで，$ff=255,$10=17 の比較を行う)の調整がロータリーエンコーダごとにできる。
loop ルーチン
loop ルーチンは，基本的には nop(=何もしない)演算を多数回行わせ，点灯時間を稼ぐことを目的とする。loop2 で PB0-PB3 ピンのエンコーダの変化を常に監視している。変化があればいつでもloop を抜けて，encd,shft に読み取りに行く。
附録 2 ソースコード
このソースコードをアセンブル(機械語に翻訳)するには，Atmega8515 用のインクルードファイル
6)が必要である。
「;」を用いるとその行内の;より
右は無視される;**********************************;ATmega8515 (40pin);8 ビット擬似正弦波生成;周期調整機能と;90°ごとの相対位相ずらし機能付き;ただし, DA 変換はﾊｰﾄﾞｳｪｱで行う。
;PortA,C からは 2 進数ﾃﾞｰﾀ｣出力;波形を出すには，外付けで DA 変換回路が必要;**********************************.include "Atm8515def.inc".equ rotm=$60 ;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ状態記憶用.equ rotm1=$61 ;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ状態記憶用.equ rotm2=$62 ;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ(PB2,3)状態記憶.equ rotd=$63 ; ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ方向($01, $02)
.equ rotd1=$64 ; ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ方向記憶用.equ rotd2=$65 ; ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ方向記憶用.equ pbm=$66;PortB のデータ記憶用.equ pbm1=$67 ;PB0,1 のﾛｰﾀﾛｰｴﾝｺｰﾀﾞ記憶保持.equ pbm2=$68 ;PB1,2 のﾛｰﾀﾛｰｴﾝｺｰﾀﾞ記憶保持.equ rcnt=$69 ;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞｶｳﾝﾄ用(共通).equ rcnt1=$6a ;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ 1(PB0,1)ｶｳﾝﾄ.equ rcnt2=$6b ;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ 2(PB2,3)ｶｳﾝﾄ.equ phse=$6f ;信号の位相ずらし用ｶｳﾝﾀ 0-3.equ ayl=$70 ;Y ﾚｼﾞｽﾀの下位ﾋﾞｯﾄ用保存領域.equ ayh=$71 ;Y ﾚｼﾞｽﾀの上位ﾋﾞｯﾄ用保存領域.equ medg=$72 ;ｽｷｬﾝﾃﾞｰﾀの端まで来ているか？
ini:
ldi r16,low(ramend) ;SRAM $025f(end)out spl,r16 ;spl stack pointer
ldi r16,high(ramend)out sph,r16;sph stack pointer45

ldi r16,$ff
out ddra,r16 ;PortA 全部出力ﾓｰﾄﾞ
out ddrc,r16 ;PortC 全部出力ﾓｰﾄﾞ
ldi r16,$f0 ;11110000,(PortB0,1,2,3)
out ddrb,r16
ldi r16,$ff
out portb,r16;PortB ﾌﾟﾙｱｯﾌﾟ抵抗 ON
in r16,PinB
andi r16,$0f
sts rotm,r16 ;rotm=$00 が初期値
sts rotm1,r16
sts rotm2,r16
ldi r16,$00
sts rotd,r16
sts rcnt,r16
sts rcnt1,r16
sts rcnt2,r16
sts phse,r16;$00,($00,$01,$02,$03)
ldi r16,$00 ;第 5 bit ($01,$02,$03)
sts medg,r16
ldi r16,$cc;1010 1010
out porta,r16
out portc,r16
ldi zl,low(out1*2);SRAM ｱﾄﾞﾚｽ変換。
;32bit address ->16bit address
ldi zh,high(out1*2)
ldi yl,low(out2*2)
ldi yh,high(out2*2)
sts ayl,yl
sts ayh,yh;ﾒｲﾝﾙｰﾁﾝ zl,zh global 変数
main: rcall dout ;擬似正弦波ﾃﾞｰﾀ読出・出力
rcall loop ;出力ﾊﾟﾙｽ間隔決定
rcall encd ;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ読み取り
rcall shft ;2 波源の位相ずらしrjmp main;以降は全て rcall 用のｻﾌﾞﾙｰﾁﾝ
;ﾃﾞｰﾀｽｷｬﾝ範囲確認，出力ﾙｰﾁﾝ;r28,29,30,31(yl,yh,zl,zh global);out1_end (r19,r20)
dout: push r16
push r17
push r18
push r19;右端用 out2 yl
push r20;右端用 out2 yh

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）;y ﾚｼﾞｽﾀでは，ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ 空間のﾃﾞｰﾀにｱｸｾｽできな;い。Z ﾚｼﾞｽﾀのｱﾄﾞﾚｽに移し替えて使用。
sts ayl,r30
sts ayh,r31
out portc,r16;portc に out2 ﾃﾞｰﾀ表示
pop r31
pop r30;out2 ここまで
pop r23
pop r22
pop r21
pop r20
pop r19
pop r18
pop r17
pop r16
ret;途中で分岐可能なﾀｲﾏ(ﾙｰﾌﾟ)ﾙｰﾁﾝ
loop: push r16
push r17
push r18
push r19
push r20
push r21
push r22
lds r16,rcnt
lopi2: ldi r17,$0a ;5 周期 0.5[s]くらい？
lopi1: ldi r18,10
loop1: dec r18
nop
nop
nop
nop
brne loop1
loop2: in r20,pinb;PinB の値に変化で抜ける
mov r22,r20
andi r20,$03
lds r21,rotm1
andi r21,$03
cp r20,r21
brne lped ;ｴﾝｺｰﾀﾞ 1≠rotm1 で抜ける
andi r22,$0c
lsr r22lsr r22
andi r22,$03 ;上位ﾋﾞｯﾄﾃﾞｰﾀを除去
lds r21,rotm2

push r21
push r22;戻し用 out2 yl
push r23;戻し用 out2 yh
lds yl,ayl
lds yh,ayh
ldi r17,$00;medg=$00,r17 ﾘｾｯﾄchk:
cpi zl,low(out1*2+$10);16+1 個目?
brne dout2
ldi r17,$01;out1 右端判定
dout2: cpi yl,low(out2*2+$10)
brne dout3
ori r17,$02;out2 右端判定
dout3: cpi r17,$01 ;out1 のみ右端かbrne dout4
do1R: ldi zl,low(out1*2);$out1 右端でﾘｾｯﾄ
ldi zh,high(out1*2)
sts ayl,yl
sts ayh,yh
ldi r17,$10;ﾘｾｯﾄ，第 5bit ｾｯﾄ
sts medg,r17
dout4: cpi r17,$02;out2 のみ右端かbrne dout5
ldi yl,low(out2*2)
sts ayl,yl
ldi yh,high(out2*2)
sts ayh,yh
ldi r17,$00;ﾘｾｯﾄ，第 5bit 0
sts medg,r17
dout5: cpi r17,$03 ;2 ｽｷｬﾝ位置が同時右端かbrne dout6
ldi zl,low(out1*2) ; out1 ｱﾄﾞﾚｽﾘｾｯﾄ
ldi zh,high(out1*2)
ldi yl,low(out2*2)
sts ayl,yl
ldi yh,high(out2*2)
sts ayh,yh
ldi r17,$10;ﾘｾｯﾄ，第 5bit ｾｯﾄ
sts medg,r17
dout6: lpm r16,z+ ;ｱﾄﾞﾚｽ(r31,r30)のﾃﾞｰﾀ読出
out porta,r16 ;portA ,out1 ﾃﾞｰﾀ出力;out2 用の push-pop 処理
push r30
push r31
lds r30,ayl
lds r31,ayh
lpm r16,z+ ;読み出し後,ｱﾄﾞﾚｽ+146

藤井：y-x グラフの可視化へ向けた単振動の実験器の製作
lsr r16lsr r16
lds r17,rotm2
cp r16,r17
breq encdE
sts pbm,r16;pbm に保存
lds r16,rotm2
sts rotm,r16;rotm
lds r16,rcnt2
sts rcnt,r16;rcnt
rcall encini;enc ｶｳﾝﾄ,rotm 生成
lds r16,rotm
sts rotm2,r16
lds r16,rotd
sts rotd2,r16
lds r16,rcnt
cpi r16,$ff
brne encd21
ldi r16,$0f
encd21: cpi r16,$10
brne encd22
ldi r16,$00
encd22:;ｴﾝｺｰﾀﾞが 1 ｸﾘｯｸで 4 ｶｳﾝﾄ進むので「÷4」sts rcnt2,r16
lsr r16lsr r16 ;rcnt2 の値を 4 で割る
sts phse,r16
encdE: lds r16,rcnt1
sts rcnt,r16;rcnt の値を戻す(loop 用)
pop r18
pop r17
pop r16ret;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞｶｳﾝﾄ判定ﾙｰﾁﾝ;変数 rotm,pbm,rotd,rcnt
encini: push r16
push r17
push r18
enc0: lds r17,rotm
lsl r17 ;2 進数上位ﾋﾞｯﾄへ 1 桁移動
lsl r17lds r16,pbm
andi r16,$03
or r17,r16 ;pinB(r16)のﾃﾞｰﾀ or 結合
andi r17,$0f ;2 進数上 4 桁は削除

andi r21,$03
cp r21,r22
brne lped;ｴﾝｺｰﾀﾞ 2≠rotm2 で抜ける
dec r17 ;r17 から-1 してｾﾞﾛﾌﾗｯｸﾞbrne lopi1;ｾﾞﾛﾌﾗｯｸﾞが立たないか?
loop3: dec r16
brne lopi2
lped: pop r22
pop r21
pop r20
pop r19
pop r18
pop r17
pop r16ret;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ読み出しﾙｰﾁﾝ (rotm:ｴﾝｺｰﾀﾞ履歴)
encd: push r16
push r17
push r18
in r16,pinb
sts pbm,r16
sts pbm1,r16
sts pbm2,r16;pbm2 初期化
andi r16,$03 ;(PB0,PB1)ﾃﾞｰﾀのみ残す
lds r17,rotm1
andi r17,$03
cp r16,r17
breq encd2 ;前回と同じなら;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ 2 の読取
lds r16,pbm1
andi r16,$03
sts pbm,r16;pinB 呼び出し
lds r16,rotm1
sts rotm,r16;rotm
lds r16,rcnt1
sts rcnt,r16;rcnt
rcall encini;enc ｶｳﾝﾄlds r16,rotm
sts rotm1,r16
lds r16,rotd
sts rotd1,r16
lds r16,rcnt
sts rcnt1,r16
encd2: lds r16,pbm2
andi r16,$0c

47

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
push r17
shini: lds r16,medg;dout ﾙｰﾁﾝ,第 5 ﾋﾞｯﾄ参照
andi r16,$10
cpi r16,$10;medg の第 5 ﾋﾞｯﾄがｾｯﾄか?
brne shfE
lds r16,medg
andi r16,$0f ;medg の第 5 ﾋﾞｯﾄを消去
sts medg,r16
shft0: lds r16,phse
cpi r16,$00;位相のずれなしﾓｰﾄﾞか？
brne shft1
ldi yl,low(out2*2+1)
ldi yh,high(out2*2+1)
sts ayl,yl
sts ayh,yh
shft1: cpi r16,$01;位相のずれ 90°ﾓｰﾄﾞか？
brne shft2
ldi r28,low(out2*2+$04+1)
ldi r29,high(out2*2+$04+1)
sts ayl,r28
sts ayh,r29
shft2: cpi r16,$02;位相のずれ 180°ﾓｰﾄﾞか？
brne shft3
ldi r28,low(out2*2+$08+1)
ldi r29,high(out2*2+$08+1)
sts ayl,r28
sts ayh,r29
shft3: cpi r16,$03;位相のずれ 270°ﾓｰﾄﾞか？
brne shfE
ldi r28,low(out2*2+$0c+1)
ldi r29,high(out2*2+$0c+1)
sts ayl,r28
sts ayh,r29
shfE: pop r17
pop r16
ret;ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ領域内にﾃﾞｰﾀ書き込み。Z ﾚｼﾞｽﾀのみがｱｸｾｽ可能。(Y ﾚｼﾞｽﾀはｱｸｾｽ不可能)
.cseg
out1:
.db $80,$b1,$db,$f6,$ff,$f6,$db,$b1.db $80,$4f,$25,$0a,$00,$0a,$25,$4f
out2:.db $80,$b1,$db,$f6,$ff,$f6,$db,$b1.db $80,$4f,$25,$0a,$00,$0a,$25,$4f（２０２２年１月１４日 受理）

sts rotm,r17;;;;;;;;;ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ時計回り判定
enc1: cpi r17,$07 ;01->11
brne enc2
rjmp encu
enc2: cpi r17,$0e ;11->10
brne enc3
rjmp encu
enc3: cpi r17,$08 ;10->00
brne enc4
rjmp encu
enc4: cpi r17,$01 ;00->01
brne enc5
rjmp encu;;;;; ﾛｰﾀﾘｰｴﾝｺｰﾀﾞ反時計回り判定;;;;;;;;;
enc5: cpi r17,$04 ;01->00
brne enc6
rjmp endn
enc6: cpi r17,$0d ;11->01
brne enc7
rjmp endn
enc7: cpi r17,$0b ;10->11
brne enc8
rjmp endn
enc8: cpi r17,$02 ;00->10
brne encE
rjmp endn
encu: ldi r16,$01 ;時計回り rcnt 加算
sts rotd,r16
lds r16,rcnt
inc r16
sts rcnt,r16
rjmp encE
endn: ldi r16,$02 ;反時計回り rcnt 減算
sts rotd,r16
lds r16,rcnt
dec r16
sts rcnt,r16
rjmp encE
encE: pop r18
pop r17
pop r16ret;初期位相変更ﾙｰﾁﾝ zl 右端+1 に同期; ($00 ずれなし,$01 90,$02 180,$03 270°)
shft: push r16

48

Research Reports of National Institute of Technology, Tokyo College, No.53, 2021

Manifestation of Alignment
on a Japanese Online Discussion Forum
Sakurako HIROIKE*
In order to understand manifestation of alignment within a Japanese online discourse, this study analyses 101
messages posted on a thread of relationship advice in a Japanese online discussion forum, Channel 2.
Analysis shows that in posts with high or neutral alignment, different relational strategies are at work, expressing
posters’ alignment to the Original Poster (OP). Posts with low alignment, on the other hand, include aggressive
linguistic behaviors towards OP.
(Keywords: alignment, online discourse, face, relational work)

1. Introduction
The aim of this study is to explore how networked interactions unfold within a Japanese online discourse. Adapting
a coding system suggested by Keisling et al. (2018), this study examines how alignment manifests on a Japanese
discussion forum, Channel 2. Allowing people to exchange and share information, Channel 2 has been recognized
as a popular online platform for casual interaction. Although previous studies such as by Nishimura (2008) have
explored realizations of impoliteness within Japanese online spaces, a cursory literature examination suggests little
has been investigated on alignment and disalignment performed in Channel 2. Within Channel 2, the current study
focuses on a discussion consisting of 101 messages posted on a thread in which people exchange relationship advice.
In analysing data, the discussion is first divided into three phases in terms of topics, and subsequently classified into
three categories according to degrees of alignment in posts. In doing so, a coding system suggested by Keisling etal. (2018) is utilized.
2. Literature Review
2.1 Discourse on Channel 2
Unique linguistic behaviors and norms in Channel 2 have been examined within studies including Nishimura (2008;2010). According to her studies, it is suggested that members of Channel 2 typically communicate without using
the honorific form (Nishimura, 2008, pg.47) and often use direct imperative forms to others (Nishimura, 2010, pg.6).
Although such acts potentially seem to violate socially-accepted norms in Japanese speech communities, Nishimura(2008) reports that members of Channel 2 community consider such practice as normal and appropriate. Also, herstudies suggest that the use of impolite language and intentional face attacks are frequently observed in Channel 2(Nishimura, 2008; Nishimura, 2010). She further explains that within Channel 2, such linguistic behaviors are often
tolerated, and some participants even enjoy such behaviors (Nishimura, 2010, pg.12).
A stronger indication of identity within communities is another identified feature of Channel 2. Nishimura (2010)
suggests participants use community-specific language (Nishimura, 2010, pg.6), and conformity to norms within acommunity is emphasized. These distinctive features of Channel 2 regarding linguistic behaviors and a sense ofcommunity shared by participants are taken into consideration in analyzing data of the current study.
2.2 Face and relational work
Within a chapter of internet advice in Pragmatics of Computer-Mediated, Locher (2013) discusses
relationship between giving advice and a concept of face, suggesting that face is negotiated within interactions＊Department of Liberal Arts

49

Research Reports of National Institute of Technology, Tokyo College (No.53)
utilizing facework or relational work (Locher, 2013). In her earlier study of advice-giving in an internet
advice column, Locher (2006) investigates such relational work and identifies relational strategies including
hedging, bonding, empathizing, and humor (Locher, 2006). In keeping with her suggestion, instances including
relational strategies and negotiation of face are observed in data of the present study. As such, the current study
refers to these concepts mentioned in her studies (Locher 2006; 2013) in analyzing linguistic features of data.
2.3 Alignment and disalignment
In a study proposing a new computational operationalization of interpersonal stance taking, Keisling et al. (2018)
annotate three stance dimensions within posts on conversation threads from an online platform, Reddit. The three
dimensions introduced in the study consist of affect, investment, and alignment, and to indicate degrees of eachdimensions, data were coded using likert scales ranging from one to five. According to Keisling et al. (2018),
alignment “is how much a speaker/writer aligns (or not) to their interlocutor(s), real or imagined”(Keisling et al.,2018, pg.688). The reason why this concept is chosen to be examined in the current study is that interactions
observed in Channel 2 include various manifestations of alignment. When someone makes a post on a thread on
Channel 2, it could elicit different reactions from other posters, some posts being considerate and thus show highalignments, and others being extremely aggressive and thus show low alignments. While discourse within Channel
2 has been recognized for its unique linguistic features, manifestation of alignment in its discourse has yet to bestudied. To fill this research gap, the present study looks into this concept, adapting five-likert scales as well as
coding system suggested in Keisling et al.1 (2018).
3. DataAs noted above, a discussion within one of the threads of Channel 2,「もの凄いｽﾋﾟｰﾄﾞでｶｯﾌﾟﾙの質問・相談に答えるｽﾚ」(Extremely Rapid Response to Couples’ Questions & Discussions Thread) was chosen as data.
The discussion which this study looks into began with a post shown in Original Post below, in which a poster seeks
relationship advice. The poster is labeled as Original Poster (OP) in the following sections.
Original Post:
Original Japanese:
Kanojo no tanjo-bi, zizen ni kyoka wo ete Hamazushi de oiwai shitan dakedo kaerini nakareta Iya nanteienakatta kedo, naku nowo gaman dekinakatta rashii[...]Do shitara owabi dekiru kana[...]English translation:“On our way home from Hamazushi where I celebrated my girlfriend’s birthday, she cried. She told methat although she agreed to go there, she did not actually want to, but could not tell me so. She told me
she could not help crying [...] How can I compensate for this? [...]
This post being initiator, interactions among participants eventually developed into an extended discussion on
relationship between OP and his girlfriend, which consists of 101 posts posted within a two-day timeframe starting
October 31, 2017.
To examine a development of the discussion, the discussion was first segmented into three phases according to a
topic on which advice is provided. In each phase, advice was delivered on the following topic, respectively:
Phase 1: Birthday celebration
Phase 2: Christmas celebration
Phase 3: Christmas present50Hiroike: Manifestation of Alignment
on a Japanese Online Discussion ForumIn the sampling process, posts that were (1) posted by OP and (2) addressed directly or indirectly OP were chosen.
Posts that consist of sub-discussions, whose topics deviate from that of the main discussion were excluded from
data. Collected data were analyzed in terms of realization of alignment utilizing a coding system suggested by
Keisling et al. (2018). As introduced in a previous section, Keisling et al.(2018) suggest that alignment indicatesdegrees to which a speaker/writer aligns to their interlocutors. They suggest a coding system of five-likert scale, 5being the indication of high alignment and 1 being the strong indication of disalignment. Scores and theirdescriptions suggested by Keisling et al. (2018) are shown in the table below.
Table 1. Coding system for alignment by Keisling et al. (2018)
Score

What it means

5

Highly aligned. Expressing agreement, sympathy, elaborating on what someone else has said
or is figured as saying, etc.

3

Average alignment. Unmarked but not disaligning either.

1

Highly disaligned. Resisting doing a second pair part (like not answering a question),disagreeing, criticizing, being dismissive, etc.

Utilizing this coding system, degrees of alignment in posts which were addressed to OP were first coded. According
to degrees of alignment, posts were subsequently coded into three categories: “high-alignment”, “averagealignment”, and “low-alignment”. The posts with 4 or 5 points were categorized as “high-alignment”, and the ones
with 3 points were classified as “average-alignment”. The posts that had 2 or lower points were labeled as “lowalignment”.
4. Findings: Alignments of the posts
This section will provide analysis on posts with different degree of alignment. In each sub-section, semantic andlinguistic features of posts that has similar degree of alignment are analysed.
4.1. Posts with high-alignment
This section discusses posts with high degree of alignment, which are instances whose alignment are coded as 4 or
5. Such posts are not dominant in the data, and only 7 instances are identified. Example 1 below, which is the first
response posted to the Original Post, is one of such examples with high degree of alignment.
Example 1 (Posted by “Wz4gdpTB0”)
Original Japanese:
Semete mousukoshi iitokoro de oiwai shite hoshikatta kedo, enryoshichatte ienakattandanee…[...] Kanojo
mo mizime na omoi shita to omoushi, anata mo shokku ukete zannen na tanjo-bi dattane [...] Korekarawa
motto wakariyasuku taisetsu ni shite agete wa doudarou [...] Itsumo arigato tokaitte iitokoro ni tsureteitte
agetara?
English translation:“It looks like she wanted you to take her to a better place but felt bad to tell you so [...]. I am sorry it was
not a good birthday. I am guessing she felt miserable, but also it was shocking to you too. From now on,

51

Research Reports of National Institute of Technology, Tokyo College (No.53)
I think it would be better if you treat her in a way that is clearer to her that she is cared for. How about
taking her to a better place and expressing your gratitude for her? [...].”
While the contents of the post itself shows high alignment with OP, it is noteworthy that uses of a word end particle
ne also contribute to high degree of alignment in this post, as they effectively communicate the poster’s empathy
toward OP. According to Maynard (1997), this particle ne “plays down the information and calls attention instead
to interpersonal feelings, in an attempt to assure some level of emotional engagement” (Maynard, 1997, pg. 90).
In keeping with the suggestion by Maynard (1997), it is observed how ne in this post effectively communicate
consideration of the poster toward OP. Example 2 is another instance in which a high degree of alignment is
manifested. This post was made after a set of aggressive comments were posted in response to OP’s elaboration of
the situation.
Example 2 (Posted by “obiNppGv0.net”)
Original Japanese:
Daijo-bu Daijo-bu Kokode a-da ko-da itteru hitomo hontouwa sonnani iitokoronante ittenaihitoga hotondo
dakara [...] nanimo waruku naiyo Okaneno kakekata nante hito sorezore
English translation:“Don’t worry, it’s okay. Most people who are criticizing you actually do not go to fancy restaurants. [...]
Everyone is free to decide on what and when to use money. You did nothing wrong.”
In this post, alignment is realized by an act of saving face of OP. The concept of face is suggested as the self-image
that an interactant wishes to construct during a particular interaction (Goffman, 1967). As face is not static andconstantly negotiated in interaction, people could negotiate relationships with others by investing in facework(Locher, 2013). In Example 2, an instance of facework is observed, although it is not the poster’s own face but thatof OP’s that is being negotiated. This facework is carried out through showing indirect criticism to other posters aswell as defending OP’s face, which is seen in the utterance, “nanimo warukunaiyo” (You did nothing wrong).
4.2. Posts with average-alignment
This section discusses findings on posts with average degree of alignment, specifically, the instances whosealignment are coded as 3. The posts classified into this category include questions for OP and statements of posters’
opinions from neutral positions. Example 3 and 4 below are instances in which posters ask questions to OP.
Example 3 (posted by “qFAyOExQ0”)
Original Japanese:
Sushi no hoka ni nanika okuri mono shita?
English translation:“Did you give her anything else other than sushi?”
Example 4 (posted by “fY5GCZ4J0.net”)
Original Japanese:[...] tanjo-bi ni wa nani shite kuretano?
English translation:“How did she celebrate your birthday?”52

Hiroike: Manifestation of Alignment
on a Japanese Online Discussion Forum
It is worth noting that all of such question-posts have neutral degree of alignment. These posts play significant roles
in a development of the discussion as they elicit OP’s further explanations on his situation and often triggered topic
shifts. When OP provides further information in responding to such questions, most of the posted responses show
low alignment, except few instances such as Example 5 and 6. In such posts, posters show the neutral degree ofalignment, simply stating their opinions on situations that are being discussed.
Example 5 (posted by “TGSWUPUU0.net”)
Original Japanese:
Tabun, kanojo to shitewa yasui osushi tabehoudai yorimo tanjo-kai rashii omise ga yokattan ja nai?
Nedan yorimo hun-iki toiuka [...] Tatoeba 10sara de1080 yen dayone. Hamazushi to onazi kurai no nedan
de taberareru kafe toka yo-shokuya mo sokosoko arunjanai? Sokodattara monku iwanaiyouna kimosuru
English translation:“I am guessing that she would prefer a place that has an atmosphere more suited for a birthday celebration,rather than a sushi place. I think she cared more about mood rather than price. Hamazushi cost you about1080 yen, right? There might be some places such as cafés and restaurants where you can eat with thesame price. I do not think she would be complaining if you take her to such places.”
Example 6 (Posted by “0/jdbqRB0”)
Original Japanese:
Koukousei nara wakarimasu kedo, daigaku ijo- de Hamazushi ni tanjo-bi dina- ni tsurete ikaretara
munashiku narisou Tanjo-bi tte sukoshi iitokoro wo kitai shiteshimau mon ne
Demo sekkaku iwatte moratteru noni monku ienaishi to omou kanojo no kimochi mo wakaru
English translation:“I would have understood if you were in high school, but considering that you are in college, it may benatural that she feels miserable. I would expect my birthday celebration to be held at a fancier place.
However, I think I understand how she feels not being able to complain because you picked the place tocelebrate her birthday.”In these posts, expression of hedging, including “Tabun...kimosuru” (I am guessing that...), and “omou” (I think)are often observed. Hedging, identified as one of the relational strategies in Locher (2006), plays an important rolein mitigating the potential face threat in these posts, especially in Example 6. Although the content of the post
essentially shows indirect criticism of OP’s behavior, uses of effective hedging help the post sound much lessaggressive than it would have been without them. As shown below, another example of a post with averagealignment includes humor, which is suggested as another relational strategy by Locher (2006). This post’s alignment
would have been coded as 2 without a use of humor, as it implicitly blames the poster’s behavior and thus disaligns
with OP. Example 7 shows how a humor helps to enhance degree of alignment in the post.
Example 7 (Posted by “WfquOB0Q0”)
Original Japanese:
Hamazushi ni surunara messseezi to yubiwa no ke-su ga notta osara ga kurukuru mawatte kuru kurai noenshutsu shinaito
English translation:

53

Research Reports of National Institute of Technology, Tokyo College (No.53)“Hamazushi would have been ok only in a case if you made an arrangement to deliver an engagement
ring to her on a sushi plate on a conveyor-belt”.
Posts including Example 8 and 9, which respond to questions by OP show neutral alignment with OP as well.
Example 8 and 9 were posted in response to a question by OP, who is asking if his plan for a Christmas celebration
would be appropriate.
Example 8 (Posted by “qFAyOExQ0.net”)
Original Japanese:
Iikanojo janai Keeki tsukuru nara sotoni tabeni iku taimingu muzukashiku narukara kanojo to soudan
shita houga iiyo
English translation:“She’s a good girlfriend. If you want to eat out, you should ask her, as it will be a bit difficult to plan italong with baking.”
Example 9 (Posted by “CIvZEmZI0.net”)
Original Japanese:
Okashiku wa naikedo sono sasoi kata dato kanojo teki niwa resutoran wa soutei
shite naiyo Soshite anmari okane tsukaitaku nasasou Tedukuri keeki tte zikan kakarushi, iede hutaride
mattari shiyou tte kotodato omou Toriaezu gohan wa dousuru tte kiite mitara?
English translation:“The plan sounds ok, but I don’t think your girlfriend plans to eat out judging from how she asks.
I think she wants to relax at home. Also, it sounds like she does not want to spend too muchmoney. How about asking her what she wants to do with a dinner?”
These two posts, providing concrete advice considering OP’s situation yet not including expressions of sympathy,
are classified into “average-alignment” category. In Example 8, a word end particle yo, which acts similarly as ne
is used, and in Example 9, an expression of hedging, “omou” (I think) is used. These relational strategies help tomake the posts sound less forceful than they had been without them.
4.3. Posts with low-alignment
In this section, findings on posts whose alignment are coded with 2 and 1 are discussed. Example 10 and 11 below
are among the first posts with low alignment in the discussion. Both messages were posted when OP made a followup post on his Original Post, providing information including his age and how he had celebrated his girlfriend’s
birthday previous year.
Example 10 (posted by “Wz4gdpTB0”)
Original Japanese:
Sasugani tsuri ja nai to shitara, kenjo- ka utagau reberu
English translation:“If this is not a fake story, I doubt he is normal.”Example 11 (posted by “I+snwrR40.net”)

54

Hiroike: Manifestation of Alignment
on a Japanese Online Discussion Forum
Original Japanese:
Korewa sasugani hidoi na Tsukiau noga hajimete dato shitemo mouchotto iroiro
shirabetari benkyoushinai to korekara mazui zo
English translation:“This is too horrible. Even if this is your first time dating with someone, you should try to learn more bydoing some research. Otherwise, you will be in trouble in the future.”
Both Example 10 and 11 show strong disalignment with OP, indicating OP is “not normal” (Example 10), and his
behavior is “too horrible” (Example 11). Such posts including negative evaluations are prevalently observed every
time OP provides new information. It is worth pointing out that Example 10 is posted by a person whose poster ID
is “Wz4gdpTB0”, which matches with that of a post with high alignment shown in Example 1. It is likely that thisreversal in “Wz4gdpTB0” ’s attitude might be related to a sense of community within Channel 2, a concept that issuggested in Nishimura (2008). Since confirming to norms of community is regarded as highly important formembers of Channel 2 communities, a potential tsuri post (fake story), which might disrupt orders in a thread, islikely to have been intolerable to this poster. Similar negative evaluations are especially prevalent in phase 3, when
it was revealed that OP had been given an expensive birthday gift from his girlfriend. Following a set of suchnegative comments, different types of posts with lower alignment are observed.
Example 12 (posted by “qQRTy2su0.net”)
Original Japanese:
Tanjo-bi ni Hamazushi itte gosara dake tabeta ato
naiteru kanojo wo so- zo- shita dakede kusuttokuru
English translation:“It cracks me up imagining her crying eating only 5 plates of sushi at Hamazushi on her birthday.”Example 13 (posted by “NYLXVEYb0.net”)
Original Japanese:
Tsukiatte hajimeteno jibun no tanjo-bi wa warikan Kareno tanjo-jo-bi ni wa keeki to obento- wo tezukuri
shite, issho- kenmei eranda kawa no saihu wo ageta Nikai me no tanjo-bi wa Hamazushi Gakusei dashi
sho-ganai to omotte iiyo to kotaeta kedo, honto- ni Hamazushi dakede, purezento mo sen en chotto noomocha Nakuwa konnan w
English translation:“‘On the first birthday after we started dating, he did not pay a bill for my meal at a restaurant. On hisbirthday, I made a cake and a meal in a bento box, and gave him a fancy leather wallet I chose for him to
make him happy with all my effort. On my second birthday, he took me to Hamazushi, and gave me acheap toy-like present only worth 1000 yen.’ It is natural that she cries w(shows a laughter).”
In Example 12, the poster shows strong disalignment with OP, by explicitly stating that they are entertained by thesituation. Another instance where a poster shows their enjoyment is observed in Example 13, in which the poster
shows that they are laughing by using the character “w”, which shows a laughter in Japanese internet slang.
This observation is in keeping with that of Nishimura (2008), impolite behavior being often enjoyed by theparticipants in the discussion of Channel 2. In Example13, the poster summarizes OP’s situation revealed throughdiscussion and narrates the story as if they were the OP’s girlfriend. They point out disparities between efforts the55Research Reports of National Institute of Technology, Tokyo College (No.53)
girlfriend and OP put into in celebrating each other’s birthday, using expressions such as “issho- kenmei ” (withall my effort) and “1000 yen chotto no omocha” (Cheap toy-like present). This act is highly disaligned with an
OP, as doing so would obviously threaten his face.
Finally, towards the end of the discussion, several posts which show posters’ desire that OP leaves the thread wereobserved.
Example 14 (posted by “Q0OohqVb0.net”)
Original Japanese:
Kanke- nai kocchino mune made itaku natte kitakara sassa to yu-do- saki ni ittehoshii wa w Ii kanojo
nanoni kawai so-ni
English translation:
Listening to this story hurts me, although the whole situation has nothing to do with me. I just wish thathe leaves here soon w (shows a laughter). Poor girl, she’s such a great girlfriend.
Example 15 (posted by “D1fNYzBg0.net”)
Original Japanese:
Madaita noka omae[...].
English translation:
I don’t expect you to still be here.
Example 15 shows especially high degree of disalignment, with the second person pronoun, “omae”, which is onlyused to someone in a weaker position, and usually considered to be extremely rude to use it to a stranger. “Madaitanoka” (I don’t expect you to still be here), at the beginning of the sentence also expresses strong disalignment,
showing annoyance of the poster. Such posts seen in Example 14 and 15 virtually prompted the end of the discussion,
after which no posts by OP were observed.
5. Conclusions
Analysis of the data shows some features and tendencies which would potentially be distinctive characteristics ofadvice-giving thread in Channel 2. Several findings were identified regarding tendencies of posts with highalignment, average alignment, and low alignment. In posts with high alignment, uses of relational strategies wereprevalently observed, including expression of empathy and word end particle ne. Additionally, one particularinstance of an attempt to save the OP’s face from other posters’ attack was seen. Posts with average alignment wereseen in questions to OP, evaluation of OP’s situation, and posts responding to OP’s questions. In the posts withaverage alignment, uses of relational strategies are observed as well. Such posts include humor and hedging, which
effectively enhance alignment of the posts. Posts with low degree of alignment are observed throughout thediscussion and showed aggressive linguistic behaviors toward OP. Such behaviors include criticism and expressionsof enjoyment of OP’s troubled situation. The descriptions of the realization of alignment presented here are notexhaustive. It is hoped that future research of advice-giving threads in Channel 2 will further expand what is foundin the current study.

56

Hiroike: Manifestation of Alignment
on a Japanese Online Discussion Forum
Reference
1) Goffman, Erving (1967). Interactional Ritual: Essays on Face-to-face Behavior. Garden City,
NY: Anchor Books.
2) Kiesling, S. F., Pavalanathan, U., Fitzpatrick, J., Han, X., & Eisenstein, J. (2018).
Interactional stancetaking in online forums. Computational Linguistics, 44(4), 683-718.
3) Locher, M. A. (2006). Advice online: Advice-giving in an American Internet health column(Vol. 149). John Benjamins Publishing.
4) Locher, M. A. (2013). 14. Internet advice. Pragmatics of computer-mediated communication, 9,339.
5) Maynard, S.K. (1997). Japanese Communication: Language and thought in Context. Honolulu:
University of Hawaii Press.
6) Nishimura, Y. (2008). Japanese BBS websites as online communities: (Im)politenessperspectives. Language@ Internet, 5, 1-16.
7) Nishimura, Y. (2010). Impoliteness in Japanese BBS interactions: Observations
from message exchanges in two online communities. Journal of PolitenessResearch 6.1: 33–55.
(Received January 14, 2022)

57

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

数学総合演習への学生のニーズと今後に向けた改善
小中澤聖二＊，安富義泰＊
東京高専数学科では，4 年後期に「数学総合演習」を開講している。この授業は「基礎コース」と「発展コース」の 2 コースに分かれており，基礎コースでは，主に 1 年から 3 年の授業の復習を行っている。また，発展コースでは，主に大学編入試験に向けた過去問演習を行っている。この研究では，学生に実施した授業
アンケートを通じて，数学総合演習に求める学生のニーズを汲み取り，今後に向けた改善を図るとともに，先輩から後輩へのアドバイスを紹介する。
（キーワード：数学総合演習，学生のニーズ，今後に向けた改善，後輩へのアドバイス）

Needs of Students for the Comprehensive Exercises in Math andImprovements for the Future
Seiji KONAKAZAWA*, Yoshiyasu YASUTOMI*The Department of Mathematics of Tokyo KOSEN has given the fourth-year students the mathematical class called“Comprehensive Exercises in Math’’ in the second semester. This class is divided into 2 courses called the “Basic Course’’and the “Advanced Course.’’ In the Basic Course, students review what they learned in Math from the first grade until
the third grade. In the Advanced Course, students answer past examination questions for their transfer admission
examinations to the universities. In this paper, we understand the needs of the students for this class through a student
questionnaire, improvements for the future, and introduce advice to younger students.
(Keywords: comprehensive exercises in Math, needs of students, improvements for the future, advice to younger students)

1.

はじめに
東京高専数学科では，本科において，必修科目
として 1 年前期に「基礎数学Ⅰ」（2 単位）
・「基礎
数学Ⅰ演習」（1 単位），1 年後期に「基礎数学Ⅱ」（2 単位）
・「基礎数学Ⅱ演習」（1 単位），2 年前期に「線形代数Ⅰ」（1 単位）
・「微分積分Ⅰ」（2 単位），2 年後期に「線形代数Ⅱ」（1 単位）
・「微分積
分Ⅱ」（2 単位），3 年前期に「線形代数Ⅲ」（1 単
位）
・
「解析Ⅰ」
（2 単位），3 年後期に「線形代数Ⅳ」（1 単位）
・「解析Ⅱ」（1 単位）
・「確率統計」（1 単位），4 年前期に「微分方程式」（2 単位，
学修単位），
4 年後期に「応用数学」（2 単位，学修単位）の計
22 単位を開講している（表 1）。これらは，2016 年
度からのカリキュラム改訂により多少の科目名の変更や開講時期の変更があるものの，その内容については余り変更はない。
また，選択科目として 4 年後期に「数学総合演
習」（2 単位，学修単位）を開講している（表 1）。
＊一般教育科58

表 1 東京高専本科数学科のカリキュラム
科目名
基礎数学Ⅰ/同演習
基礎数学Ⅱ/同演習
微分積分Ⅰ
微分積分Ⅱ
線形代数Ⅰ
線形代数Ⅱ
線形代数Ⅲ
線形代数Ⅳ
解析Ⅰ
解析Ⅱ
確率統計
微分方程式
応用数学
数学総合演習(基礎)数学総合演習(発展)

開講時期
主な内容
1年前期 数と式/集合と命題/色々な関数
1年後期 三角関数/平面図形/場合の数
2年前期 数列/微分
2年後期 微分/積分
2年前期 平面ベクトル/空間ベクトル
2年後期 複素数/行列/行列式
3年前期 行列式/連立一次方程式/線型変換
3年後期 ベクトル空間/固有値/固有ベクトル
3年前期 媒介変数表示/関数の展開/偏微分
3年後期 偏微分/重積分
3年後期 確率/統計
4年前期 微分方程式
4年後期 専門学科によって内容は異なる
4年後期 1年～3年の総復習
4年後期 大学編入試験対策

こちらは，カリキュラム改訂の際に開講時期が5 年前期から 4 年後期に変更しただけでなく，基礎コース・発展コースの 2 コースに分離した。
東京高専本科卒業生の進路先は，約半数が就職

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
で，約半数が進学である。進学を希望する学生からは進学に特化した授業へのニーズが高く，カリ
キュラム改訂前から進学を希望する学生を対象とした授業を開講してきた。それに加え，数学の基礎力に不安があるため今までの内容をもう一度しっかりやり直したい，という学生の要望にも応えるべく，カリキュラム改訂に伴い，1 年から 3 年の数学総復習としての基礎コースと，従来の大学編入試験対策としての発展コースを開講する事とした。
現カリキュラム移行後，2 期を経たのを機に，学生アンケートを通じて，両コースの総点検を行い，今後に向けた改善を図るべく，本研究を行うものである。

である（表 3，図 2）。
表 3 両コース履修できたらどうしたか（基礎）両コース履修できていたら，どちらを履修しましたか。
基礎コースのみ履修した発展コースのみ履修した
両方履修したどちらも履修しない

17
1
3
0

2.

学生アンケートの実施
2020 年度 4 年生（現 5 年生）の数学総合演習の履修者は，基礎コースが 84 名，発展コースが 95
図 2 両コース履修できたらどうしたか（基礎）名であった。Microsoft Forms を用いて学生アン
ケートを実施したところ，基礎コース履修者 21 名，
基礎コース履修者の 81％は「基礎コース・発展
発展コース履修者 51 名，履修をしていなかった
コースの両方が履修できていたとしても，基礎コ
学生 6 名から回答があった（表 2，図 1）。
ースのみを履修した」と回答しており，履修の目的が「低学年での数学科目の内容をしっかりやり
表 2 数学総合演習履修の回答状況
直したい（直したかった）」事に変わりがない事があなたは，数学総合演習を履修しましたか。
伺われる。一方，基礎コース履修者の 14％が「基基礎コースを履修した
21
礎コース・発展コースの両方が履修できていたと発展コースを履修した
51
どちらも履修していない
6
したら，その両方を履修した」と回答しており，「数学の基礎力に不安があるため基礎コースを履修したが，大学編入試験対策用の発展コースも履
修したかった」事が伺われる。
次に「科目として，数学総合演習がある方がいいか」を聞いてみた。基礎コース履修者からの回答は以下の通りである（表 4，図 3）。
表 4 数学総合演習はある方がいいか（基礎）図 1 数学総合演習履修の回答状況

科目として，数学総合演習はある方がいいですか。
絶対あった方がいい
あってもいいなくてもいいなくした方がいい

2.1. 基礎コース履修者からの回答
数学総合演習は選択科目であり，また 2 コースに分かれているが，現カリキュラム下では，その両方を履修する事はできない。したがって，まずは「もし基礎コースと発展コースが 2 つとも履修できていたとしたら，どうしていたか」を聞いてみた。基礎コース履修者からの回答は以下の通り

59

8
13
0
0

小中澤，安富：数学総合演習への学生のニーズと今後に向けた改善
おり，基礎コース開講のカリキュラム改訂は成功していると言える。一方，基礎コース履修者の14％が「編入試験に役に立つから数学総合演習はあった方がいい」と回答しており，ここでもやはり，「数学の基礎力に不安があるため基礎コースを履修したが，大学編入試験を受験した」学生が存在する事が伺われる。
続いて「難易度が適切であったか」を聞いてみた。基礎コース履修者からの回答は以下の通りである（表 6，図 5）。
図 3 数学総合演習はある方がいいか（基礎）表 6 基礎コースの難易度は適切だったか
基礎コース履修者の 38％が「数学総合演習は絶対あった方がいい」，62％が「数学総合演習はあってもいい」と回答しており，すなわち，基礎コー
ス履修者の全員が数学総合演習（基礎コース）の開講の必要性を感じている事が分かった。
その理由についての回答は以下の通りである（表 5，図 4）。

難易度は適切でしたか。
結構難しかった
ちょっと難しかった
ちょうど良かった
ちょっと簡単だった
かなり簡単だった

0
0
13
4
4

表 5 数学総合演習がある方がいい理由（基礎）
その理由を教えてください。
単位が取れるから復習ができたから
以前よりも理解が深まったから編入試験に役に立ったから解き応えがあったから新たな知識を得られなかったから
GPAが下がったから
その他

12
12
13
6
3
0
0
0

図 4 数学総合演習がある方がいい理由（基礎）基礎コース履修者の約 6 割が「単位が取れるか
ら数学総合演習はあった方がいい」
（57％）
，
「復習
ができるから数学総合演習はあった方がいい」（57％），
「低学年の時よりも理解が深まるから数学総合演習はあった方がいい」（61％）と回答して

60

図 5 基礎コースの難易度は適切だったか
基礎コース履修者の 62％が「基礎コースの難易
度はちょうど良かった」と回答しており，基礎コ
ースの授業設計は概ね成功していると言える。一方，「基礎コースは簡単だった」と回答した学生の割合が 38％であったのに対し，「基礎コースは難しかった」と回答した学生の割合が 0％であった
事から，今後は，あと少しだけ難易度を高くする
事も検討課題としたい。
基礎コースにおいて「どの様な内容を扱うと良いか」を聞いてみたところ，得られた基礎コース履修者からの回答は以下の通りである。
学生によって扱って欲しい内容に多少のばらつ
きはあるものの，全体としては 1 年から 4 年前期までの全ての内容がほぼ同じ割合となっており，
今後も特定の分野に偏る事なく，まんべんなく扱
うと良い事が分かった（表 7，図 6）。

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
表 7 基礎コースで扱って欲しい内容
どの様な内容を扱うと良いですか。
色々な関数(1年)
平面/空間ベクトル(2年)行列/行列式/連立一次方程式(2・3年)
固有値/固有ベクトル/行列の対角化(3年)
微分/積分(2年)
偏微分/重積分(3年)
微分方程式(4年)
確率統計(1・3年)

9
12
12
11
12
15
12
13

図 6 基礎コースで扱って欲しい内容

表 9 基礎コース履修者の卒業後の進路

基礎コースを「どの時期に開講すると良いか」を聞いてみたところ，得られた基礎コース履修者からの回答は以下の通りである（表 8，図 7）。
表 8 基礎コースの開講時期
開講時期はいつが良いですか。
4年前期
4年後期（現在と同じ）
5年前期

期は現在より早い 4 年前期が良い」と回答しており，より早い時期から復習に取り組みたいという真摯な希望を持つ学生も一定程度存在する事が分かった。
基礎コースが「今後より良くなるためにはどうしたら良いか」を聞いてみたところ，得られた基礎コース履修者から回答は以下の通りである。
・「模範的な授業でした。小テストの難易度もちょうど良かった。」
・「基礎コースでも大学編入試験の過去問を解く機会が欲しかった。」
この事から，やはり，基礎コースの授業設計は概ね成功しているものの，「数学の基礎力に不安があるため基礎コースを履修したが，大学編入試験を受験した」学生が存在する事が伺われる。
最後に「卒業後の進路」を聞いてみた。基礎コース履修者からの回答は以下の通りである（表 9，
図 8）
。

4
16
1

あなたの卒業後の進路は，以下の選択肢にありますか。
旧帝大(北大/東北大/名大/阪大/九大)
0
難関国立大(東工大/神戸大/筑波大)
0
関東国立大(農工/電通/横国/埼玉)2
技科大(長岡/豊橋)
1
東京高専専攻科2
その他の大学/高専専攻科/専門学校等
3
就職12
ここにはない
1

図 8 基礎コース履修者の卒業後の進路
図 7 基礎コースの開講時期

基礎コース履修者の 57％が「卒業後は就職する」と回答しており，「低学年における数学の基礎力に不安があるため，今までの内容をもう一度しっか
りやり直し，以前より理解を深めたい」という真摯な希望を持つ学生が多く存在する事が分かった。
一方，基礎コース履修者の 38％が「卒業後は進学

基礎コース履修者の 76％が「基礎コースの開講
時期は現在と同じ 4 年後期が良い」と回答しており，開講時期設定は適切であると言える。一方，基礎コース履修者の 19％が「基礎コースの開講時

61小中澤，安富：数学総合演習への学生のニーズと今後に向けた改善する」と回答しており，「数学の基礎力に不安があるため基礎コースを履修するが，大学編入試験を受験する」
学生が一定程度存在する事が分かった。
2.2. 発展コース履修者からの回答
発展コース履修者にも同様の学生アンケートを実施した。まずは「もし基礎コースと発展コース
が 2 つとも履修できていたとしたら，どうしていたか」を聞いてみた。発展コース履修者からの回答は以下の通りである（表 10，図 9）。

表 11 数学総合演習はある方がいいか（発展）科目として，数学総合演習はある方がいいですか。
絶対あった方がいい
あってもいいなくてもいいなくした方がいい

30
18
3
0

表 10 両コース履修できたらどうしたか（発展）両コース履修できていたら，どちらを履修しましたか。
基礎コースのみ履修した発展コースのみ履修した
両方履修したどちらも履修しない

8
23
17
3

図 9 両コース履修できたらどうしたか（発展）発展コース履修者の 78％が「基礎コース・発展コースの両方が履修できていたとしても，発展コースのみを履修した」「基礎コース・発展コースの両方が履修できていたとしたら，その両方を履修した」と回答しており，大学編入試験に特化した授業に対するニーズはかなり高い事が分かる。そのうち，発展コース履修者の 33％が「基礎コース・発展コースの両方が履修できていたとしたら，その両方を履修した」と回答しており，「大学編入学を希望しているため発展コースを履修したが，1
年から 3 年の復習をして，以前よりも理解を深め
たい（深めたかった）」学生も多く存在する事が伺われる。
次に「科目として，数学総合演習がある方がいいか」を聞いてみた。発展コース履修者からの回答は以下の通りである（表 11，図 10）。

62

図 10 数学総合演習はある方がいいか（発展）発展コース履修者の 59％が「数学総合演習は絶対あった方がいい」，35％が「数学総合演習はあってもいい」と回答しており，発展コース履修者のほとんどが数学総合演習（発展コース）の開講の必要性を感じている事が分かった。一方，発展コ
ース履修者の 6％が「数学総合演習はなくてもいい」と回答している事も分かった。
その理由についての回答は以下の通りである。
発展コース履修者の 68%が「編入試験に役に立ったから数学総合演習はあった方がいい」と回答しており，やはり，大学編入試験に特化した授業に対するニーズが高い事が分かる。また，発展コ
ース履修者の約 4 割が「復習ができるから数学総合演習はあった方がいい」（41％），「低学年の時よりも理解が深まるから数学総合演習はあった方がいい」（43％）と回答しており，ここでもやはり，「大学編入学を希望しているため発展コースを履修したが，1 年から 3 年の復習をして，以前よりも理解を深めたい（深めたかった）」学生も存在する事が伺われる。一方，「数学総合演習はなくてもいい」と回答した理由として，「自分で勉強した方がやる気も出た」をいう意見もあった（表 12，図11）。

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
表 12 数学総合演習がある方がいい理由（発展） 「発展コースは簡単だった」と回答した学生の割
合が 0％であった事から，学生にとって難易度のその理由を教えてください。
したがって，
今後は，単位が取れるから
17 高い授業であったと言える。
復習ができたから
21 あと少しだけ取り組みやすい難易度の過去問演習
以前よりも理解が深まったから
22 から始める事も検討課題としたい。
編入試験に役に立ったから
35
発展コースにおいて「どのグループの大学群の解き応えがあったから
12
編入試験問題を扱うと良いか」を聞いてみたとこ
新たな知識を得られなかったから
1
GPAが下がったから
5 ろ，得られた発展コース履修者からの回答は以下
その他
3 の通りである（表 14，図 13）。
表 14 発展コースで扱って欲しい大学群
どのグループの大学群の編入試験を扱うと良いですか。
旧帝大(北大/東北大/名大/阪大/九大)
19
難関国立大(東工大/神戸大/筑波大)
25
関東国立大(農工/電通/横国/埼玉)44
技科大(長岡/豊橋)
27
東京高専専攻科20
その他
0

図 11 数学総合演習がある方がいい理由（発展）続いて「難易度が適切であったか」を聞いてみた。発展コース履修者からの回答は以下の通りである（表 13，図 12）。
表 13 発展コースの難易度は適切だったか
難易度は適切でしたか。
結構難しかった
ちょっと難しかった
ちょうど良かった
ちょっと簡単だった
かなり簡単だった

21
16
13
0
0

表 13 発展コースで扱って欲しい大学群

東京農工大学や電気通信大学など，東京高専から比較的近い大学への編入学を希望する学生が多い事が改めて分かった。一方，北海道大学・東北大学・名古屋大学・大阪大学などの旧帝大や，東京工業大学や筑波大学などの難関国立大，長岡技術科学大学や豊橋技術科学大学への編入学を希望する学生，東京高専専攻科への進学を希望する学生も数多く存在する事が分かった。したがって，今後も，最初こそ取り組みやすい難易度の過去問演習から始めるものの，最終的には難易度の高い大学の過去問演習も扱う必要がある事が分かった。
発展コースを「どの時期に開講すると良いか」
図 12 発展コースの難易度は適切だったかを聞いてみたところ，得られた発展コース履修者からの回答は以下の通りである。
発展コース履修者の 74％が「発展コースは難し
発展コース履修者の 56％が「発展コースの開講
かった」と回答した一方，「発展コースの難易度は
時期は現在より早い 4 年前期が良い」と回答してちょうど良かった」と回答した学生の割合が 26％， おり，より早い時期から大学編入試験対策に取り63

小中澤，安富：数学総合演習への学生のニーズと今後に向けた改善
組みたいという真摯な希望を持つ学生が数多く存在する事が分かった（表 15，図 14）。

する事が伺われる（表 16，図 15）。
表 16 発展コース履修者の卒業後の進路
あなたの卒業後の進路は，以下の選択肢にありますか。
旧帝大(北大/東北大/名大/阪大/九大)
2
難関国立大(東工大/神戸大/筑波大)
5
関東国立大(農工/電通/横国/埼玉)7
技科大(長岡/豊橋)
7
東京高専専攻科
9
その他の大学/高専専攻科/専門学校等
4
就職11
ここにはない6

表 15 発展コースの開講時期
開講時期はいつが良いですか。
4年前期
4年後期（現在と同じ）
5年前期

28
19
3

図 14 発展コースの開講時期
発展コースが「今後より良くなるためにはどうしたら良いか」を聞いてみたところ，得られた発展コース履修者から回答は以下の通りである。
・「対面授業にして欲しい。
」（5 回答）
・「発展コースは GPA が下がるので，途中コース
変更可や履修せずに聴講可にして欲しい。」（4 回答）
・「分かりやすい。今のままでいい。
」（3 回答）
・「通年授業にして欲しい。
」（2 回答）・「前期にする事で早めに勉強を始められる。
」
・「履修してない人の聴講は認めない方がいい。」
・「オンデマンド配信もして欲しい。
」
・「ベクトル空間の復習を多く入れて欲しい。
」
・「物理も同等の授業をして欲しい。
」
この事から，「新型コロナウィルス感染症が収まった後は対面授業で行う」事や，やはり，「前期（から通年）での開講」を希望する学生のニーズがある事が分かった。
最後に「卒業後の進路」を聞いてみた。発展コ
ース履修者からの回答は以下の通りである。
発展コース履修者の 67％が「卒業後は進学する」と回答しており，やはり，大学編入試験に特化した授業に対するニーズが高い事が分かる。一方，発展コース履修者の 21％が「卒業後は就職する」と回答しており，「卒業後に進学はしないが，解き応えを求めて発展コースを履修した」学生が存在

64

図 15 発展コース履修者の卒業後の進路
3.

学生インタビューと後輩へのアドバイス
学生アンケートを実施する際，追加で個別にインタビューを受けても良いかも聞いてみた。すると，12 名の学生から「インタビューを受けても良い」との回答が得られた。12 名の学生には，
Microsoft Teams を用いて追加のインタビューを行った。実施した学生アンケートは元々「数学総合演習への評価」を得る事が主目的であったが，当該科目は学生の進路にも関係する科目であるため，学生生活全般を通して進路の決定から将来の目標まで後輩学生の参考となる経験や意見を追加のインタビューの中から汲み取る事が出来ればと考えたからである。
追加のインタビュー項目（表 17）と得られた 12名の回答を以下に記す。ただし，紙面の関係上，学生の回答の主旨を損なわない程度に文章の簡略化を行った箇所もある事をここに断っておく。また，各回答に付随するアルファベットは，以下の回答者を表している（表 18）。
これを読まれる後輩学生のみなさんには是非参考にしていただき，悔いなく，自信を持って卒業していただきたい。

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
表 17 追加のインタビュー項目

ので，しっかり理解する事を心がける事が大事です。(J)

追加のインタビュー項目
1．低学年の頃の勉強で，心掛けていた事・大事な事はありましたか？
2．勉強時間を作り出す，あるいは効率的に勉強する
工夫はありましたか？
3．部活など，勉強以外で熱中して取り組んだものはありましたか？
4．進路はいつ頃決めましたか？その理由も教えてく
ださい．
5．編入試験のための勉強はいつ頃から始めましたか？（該当者のみ）
6．編入試験のために使って良かった本があれば教えてください（該当者のみ，できれば教科ごと）．
7．編入試験のための具体的な勉強方法を教えてください（該当者のみ，いつの時期に何の教科をやったとか，1日のうちでどの教科を何時間とか）．
8．編入学後，どういう事をやりたいですか？（該当者のみ）
9．大学院進学を希望していますか？
10．将来の夢は何ですか？
11．今考えてみたら「こうしていたらよかった」という改善点はありますか？
12．ズバリ，後輩へのアドバイスをお願いします！！

表 18 追加インタビュー回答者一覧
回答者

学科

A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L

電気工学科
物質工学科
機械工学科
電気工学科
機械工学科
電気工学科
電子工学科
情報工学科
電子工学科
情報工学科
機械工学科
情報工学科

履修コース

進路

発展コース
就職
発展コース
私立大
発展コース
国立大
発展コース 高専専攻科
基礎コース
国立大
発展コース
私立大
発展コース
国立大
発展コース
国立大
基礎コース
国立大
発展コース 高専専攻科
発展コース
技科大
発展コース 高専専攻科

項目 1 の回答：
・低学年でも高学年でも変わらず，自分が興味のある所を気の済むまで突き進みました。
(B)・2 年になり周りのレベルが上がったので，勉強に対する意識が変わり勉強をし始めました。
3 年には編入で推薦を取りたかったため高い順位を目標に勉強していました。(C)・復習を大切にしていた。特に数学や物理は，その日に習った内容の該当する問題集をすぐ解いて理解を深めた。(D)・1,2 年生では専門，一般ともに基礎が出てくると思います。その基礎をおろそかにしてしまっては 3，4，5 年生で躓く事になると思う65

項目 2 の回答：
・分からないところを何とかして特定し，そこを調べなおす。(B)・むやみに応用問題に手を出さず基礎を固める事に専念していました。基礎を固める事で応用問題もスムーズに理解する事ができました。
勉強時間を作り出す工夫としては，レポートなどの提出物を早めにやっておき試験前に時間を作る事です。(C)・後回しにせず，思いついたらすぐにやる。(D)・基本的な生活習慣を乱さないようにする。(E)
・課題をためずに昼休みや朝授業前などなるべ
く平日に終わらせ，休日は自身の勉強に充ててました。(F)
・授業中に習った計算の流れや知識の構造をその日のうちに理解する。(G)・電車とかで教科書をつまみ読みして家に帰った時に自然と関心が向く様にしてました。
(H)
・一番効率的だと思うのは 1 日 30 分でその日の授業を復習する事だと思います。(J)・暗記系は通学時間に，計算系はひたすら解きました。(L)
項目 3 の回答：
・長年，剣道を習っています。私は物質工学科
ですが，機械工学科企画に参加しました。他にも哲学対話，文学，プログラミング等に取り組みました。(B)・卓球部，備品部門，組込みシステム開発マイスター。(D)・ロボコンゼミ(G)・プロコンゼミ(H)・ダンス同好会(J)・文化祭実行委員(L)
項目 4 の回答：
・就職を選んで，決まったのは結局 6 月位だったけれど，他を聞いてみるとその前に決まる人の方が多かった。(A)・進路を本格的に決めたのは 4 年の夏休みです。
その夏休みに大学の研究室を調べました。調
べた中で，都内にあり自分のやりたい研究に強い大学に決めました。(C)小中澤，安富：数学総合演習への学生のニーズと今後に向けた改善
・4 年生のインターン参加後に進路を決めた。
インターンで先輩社員に進路について色々聞き，そのアドバイスをもとに決めた。(D)・3 年には進学をしようと決めてました。中学の頃の友達がみんな大学に行くので負けたくないと思いました。(F)・大学進学については高専入学前から決めていた。具体的な学校については 3 年生の終わり頃に 4 大学くらいまで絞った。本決定は 4 年秋ごろ。(G)ズ)(E)・長旅 P の物理メモ（WEB サイト） (B)・よびのりの動画（WEB サイト）(F)<専門>・有機化学：マクマリー有機化学概説(B)・無機化学：絶対に分かる無機化学(B)・分析化学：分析化学の学び方(B)・物理化学：アトキンス物理化学要論(B)・材料力学(機械系教科書シリーズ)(E)・図解によるわかりやすい流体力学(E)項目 5 の回答：
・3 年生の春休み。(C)・4 年生が始まる時。(D)・3 年後期には情報収集はして 3 年の春休みからしてました。(F)・3 年後期から編入数学をやっていました。4 年
からは，TOEIC と数学を中心に勉強し，大学の過去問をひたすら解きまくってました。
(J)

項目 7 の回答：
・過去問を解いて，その傾向を予測，私が余り得意でないと感じた分析化学と絶対に出ると予想できた有機化学をメインに勉強していきました。(B)・4 年生の前期のうちは，数学を中心に行い，休みの日は 1 日 2〜3 時間は数学をやっていて，日によっては物理も 1 時間やっていました。学校がある日は，順位を落とさないための勉強をしていました。4 年の後期から物理の勉強を増やしていきました。4 年の春休み
は，1 日 2 時間は数学，1 時間は物理をやっていました。5 年の前期は，卒研や授業で忙しかったので，学校がある日は，数学 1 時間 30
分，物理は 1 時間，休みの日には数学と物理
合計で 5 時間ぐらいやっていました。(C)・英語は，4 年の時の Advanced TOEIC Englishの授業とともに勉強した。数学は基礎や苦手な分野を 4 年前期までに終わらせ，数学総合
演習発展の授業と同時に編入問題などの応用問題に取り組んだ。(D)・<英語>DUO3.0 という単語帳は，英単語はもちろんの事，例文も豊富なので文法の習得や文構造を把握する練習にも適していると思いました。僕は和訳をみて英文を思い出して紙に書き出すという使い方をしていました。
<数学>理系科目の特徴は，基本ができれば応用もできるという事です。特に数学と物理はこの傾向が顕著だと思います。公式を 1 つ覚える時は「この公式はどのようにして導かれるのか？」や「導出過程で必要十分性は崩れていないか？」という事を確認しながらやっていました。この様に，懐疑的に向き合う事とそのための忍耐力が何よりも大事なのだと思います。問題演習は，数学総合演習(発展)項目 6 の回答：<英語>・TOEIC の公式問題集(D,J)
・DUO 3.0(E,G)<数学>
・編入数学徹底研究(C,G,J)・編入数学過去問特訓(C,D,G,J)・大学編入試験問題 数学徹底演習(F,G)
・線形代数キャンパス・ゼミ(C)・複素関数キャンパス・ゼミ(C,G)
・ベクトル解析キャンパス・ゼミ(E)・ベクトル解析(理工系の数学入門コース 3)(E)<国語>・文学系が好ましい。ただし技科大の試験等では科学に関する書籍から抜き出されるので，それに合わせて読むと良い。(B)<物理>
・基礎物理学演習 I(C,F,G)・基礎物理学演習Ⅱ(C,F)
・物理重要問題集 物理基礎・物理(D)・物理学入門 1.力学(大学生のための基礎シ
リーズ 4) (E)・電磁気学Ⅰ・Ⅱ(物理入門コース)(E)・電磁気学の基礎Ⅰ(E)・電磁気学演習[新訂版](G)・熱力学-現代的な視点から(新物理学シリー66

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）と過去問を中心に行っていました。数学総合演習(発展)で扱われる問題は編入試験の中でも易しめのものが多いので，基本から応用への橋渡しに最適です。なお，問題演習ではきちんと答案を書く事が大事だと思います。
「きちんと答案を書く」とは答えまでの道筋を論
理的に，かつ相手に分かるように答案を作成するという事です。(E)・各大学の過去問を約 10 年分解く事を目標にして学習を行った。数学＋電気回路，英語＋
電磁気という様に分けて交互に勉強した。英語は朝の電車や帰りの電車のなかで DUO3.0
を読んでいた。試験前には，実際の試験で受ける順番に過去問を解いていく様にしたり，実際の試験時間と同じになる様に自前模擬試
験を実施した。(G)・長期休み期間は 1 日物理を 9 時間位やっていました。物理は好きでしたが得意科目ではな
かったので頑張って追い込みました。(H)・数学は 3 年後期で 1,2 年生の基礎を固めました。4 年生では編入の数学の問題をひたすら解きまくってました。英語はまず単語力を付け，その後に文法，次に読解という工程で勉強していました。(J)・1 日 1 時間は必ず数学の勉強をしました。(L)いたより入っているので早めに準備しておけば良かったです。(C)・「この問題を何時までにやってくるので，採点をお願いします！」と先生に頼めれば，良い意味で枷になってさぼりづらくなると思う。
スマホを封印する。結論，勉強をするしかな
い環境作りが一番大切な気がする。(G)・低学年の頃に勉強する習慣を付ける。また，
可能な限り GPA は高く維持する。(I)項目 12 の回答：
・進学したいと思っているのであれば過去問などを調べて，出る問題の分野を低学年のうちから勉強しておいた方がいいと思います。また，先生方は分からない問題を聞きに行った時にかなり対応してくれるので，積極的に聞きに行った方がいいと思います。聞きに行く
時は，一通り解いて分からないところを明確にしてから行った方がいいです。(C)・予習よりも復習が大切。課題はためずにすぐやる癖を付けた方がいい。また，就職・進学
関係なく早く動いたもん勝ち。低学年のうちからすぐ動ける行動力を身に付けておくといいと思う。(D)・ゆるくてもいいので継続する事が大事だと思います。(E)
・成績をきちんととって早めの行動をするべき。
(F)・せっかくなので勉強を楽しみながらしましょう。(H)・低学年の頃の成績が足を引っ張る事になるか
ら，ちゃんと勉強をしておけ！！(I)・毎日コツコツ続ける事が本当に大切です。辛
い時も苦しい時も多々あると思いますがめげずに頑張ってください！応援してます！(J)・勉強しないで楽しい事ばかりやっている人は
進路の選択肢が少ないです。選択肢を広げたいのなら今のうち勉強しまくる事をおすすめします。(K)

項目 8 の回答：
・今の研究を専攻科でも継続して行うので，自分の研究をもっと深められる様に，大学や企業などにも行って学びたいと思う。(D)・物理が出来る友達を見つけて一緒に物理の議論をしたいです。(H)項目 9 の回答：
・希望する・・・8 名
・希望しない・・4 名
項目 10 の回答：
・研究職/教員職(B,F)
・医療・介護関係の企業などでの研究開発(C)・鉄道の無線に関する研究者(D)

謝辞
本研究を行うにあたり，学生アンケートならびにインタビューにご協力いただいた東京高専 5 年
生のみなさんに感謝いたします。

項目 11 の回答：
・学科選びに直結する 1 年の成績を上げておけば良かった。(A)・5 年生は卒研だけかと思いきや授業も思って（２０２２年１月１４日 受理）

67

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

COVID-19 流行時の高専におけるストレスマネジメント教育の試み―計量テキスト分析によるプログラム評価―
八田直紀＊，黒田一寿＊
本研究の目的は，COVID-19 流行時の高専において，コロナ禍という特殊な社会環境を考慮したストレス
マネジメント教育を実施し，その効果を検証することにある。本ストレスマネジメント教育の具体的な目標
は，参加者が 1）ストレスに関する基礎的な知識を学習することに加え，2）コロナ禍で生活する中，ストレスを 1 人で抱え込まず，周囲の環境との関係性の中で理解し，対処していこうとする考え方を身につけることの 2 つであった。計量テキスト分析等によるプログラム評価の結果，本ストレスマネジメント教育は，意図したアウトカム（ストレスに関する基礎知識の学習と考え方の理解）の促進に寄与したと考えられた。学生のメンタルヘルスに関する課題を予防するためにも，より頑健な実験デザインに基づきながら，引き続き介入を続けていくことが期待される。
（キーワード：COVID-19、高専、ストレスマネジメント教育、計量テキスト分析、プログラム評価）

Stress Management Education in a KOSEN during the COVID-19
Epidemic― Program Evaluation by Quantitative Text Analysis ―Naoki HATTA*, Kazutoshi KURODA*
The purpose of this study was to evaluate stress management education in a KOSEN during the COVID-19 epidemic.
The goals of the stress management education were 1) to learn basic knowledge about stress, and 2) to understand how
to interpret stress and cope with it in relation to the surrounding environment. The results of the program evaluation by
quantitative text analysis indicated that the stress management education contributed to the promotion of the intended
outcomes (learning basic knowledge about stress and understanding how to interpret it). Future research needs to conduct
program evaluation based on a more rigorous experimental design preventing mental health challenges in students.
(Keywords: COVID-19, KOSEN, stress management education, quantitative text analysis, program evaluation)

1.

はじめに
近年の新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の流行は，学校現場に大きな変化をもたらした。
臨時休校や分散登校，入学式や修学旅行などの学校行事の中止，課外活動の制限など，子どもを取り巻く学校環境は急速に変わることを余儀なくされた。
こうした急速な変化は，子どものメンタルヘル
スにも何らかの影響を及ぼすことが予想される。
例えば，COVID-19 流行時における子どもは，通常時に生じるストレッサーに加え，社会的活動の制限や授業への出席方法の変更など，コロナ禍特有のストレッサーにも晒されることが指摘されている 1)。また，コロナ禍における子どもは，臨時＊一般教育科68

休校により学級での役割がなくなったり，課外活動の制限により目標にしていたことができなくな
ったりといった喪失体験をしているため，ストレス反応の表出につながることが危惧されている 2)。
このように COVID-19 が猛威を振るう緊急的な状況下では，学校現場におけるストレスマネジメ
ント教育の重要性が増すと思われる。実際，現在までに緊急的な状況下において様々なストレスマ
ネジメント教育が実施され，一定の効果を示している。例えば，東日本大震災被災地の小学生を対象にストレスマネジメント教育が実施され，ストレス反応の「生活不調」と「悲しみ」に好ましい変化がみとめられている 3)。また，東日本大震災
被災地の高校生に対する集団認知行動療法につい東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）ても，PTSD 症状および抑うつ症状の軽減に寄与したことが示されている 4)。COVID-19 の流行により様々な変化を強いられている昨今，学校現場においても子どもを対象とした効果的なストレス
マネジメント教育の実践が期待されているといえよう。
こうした状況の中，八田・黒田 5)において，既存の学校ストレス研究や，感染症に関連するストレス研究を概観することにより，感染症流行時における学校ストレスの概念的枠組みが提示されている。その枠組では，感染症流行時における学校に通う子どものメンタルヘルスを検討するうえで，学内外の資源やソーシャルサポートといった環境的資源の重要性が強調されている。その理由として，先行研究において COVID-19 流行時におけるソーシャルサポートのメンタルヘルスへの有効性が示唆されていることに加え 6)，通常通りでない
環境下にいる子ども自身に，自らの内的資源を開拓する心理的余裕は少ないものと考えられることが挙げられている 5)。
2021 年 6 月現在，とりわけ緊急事態宣言下にある都道府県の学校については，様々な制限下で学校運営がなされていると思われる。COVID-19 の流行という，生態学的レベル 7-8)でいうところのマ
クロシステムレベルの要因がもたらすストレスには，子ども自身がいくら努力しても，解決し得な
いものもあるかもしれない。そのため，ストレスを 1 人で抱え込まずに，周囲の環境との関係性の中でストレスを理解しようとしたり，自らがもつ環境的資源を有効的に活用して対処していこうとする発想を持つことは，コロナ禍におけるストレスマネジメントとして，とりわけ重要であると考えられる。
そこで本研究では，COVID-19 流行時の学校現場において，コロナ禍という特殊な社会環境を考慮したストレスマネジメント教育を実施し，その効果を検証することにある。本ストレスマネジメ
ント教育の具体的な目標は，参加者が 1）ストレスに関する基礎的な知識を学習することに加え，
2）コロナ禍で生活する中，ストレスを 1 人で抱え込まず，周囲の環境との関係性の中でストレスを理解し，対処していこうとする考え方を身につけることの 2 つであった。本研究は，ストレス研究における理論的貢献を意図するものではない。むしろ，コロナ禍で生活する子どもが，ストレスに対する上述の考え方を身につけることにより，心69

理的課題の表出を予防し，学校を含むコロナ禍の環境への適応を促進することを目指した現場のニーズに基づく実践的な試みである。
2.

方法

2.1. 参加者
参加者は，東京高専に所属する 1 年生 208 名（男
性 161 名，女性 47 名）であった。そのうち，調査票が回収された学生（第 1 回：193 名，第 2 回：
200 名）をそれぞれ分析対象とした。
2.2. 実践状況とプログラム内容
1 年生の必修科目である「健康と福祉」の授業の一環として行われ，全 15 回の授業のうち，2 回分（1 回 90 分）がストレスマネジメント教育として充てられた（表 1）。当該授業は 2021 年 6 月に実施され，遠隔授業形式（第 1 回）と対面ワーク
ショップ形式（第 2 回）で構成された。対面ワー
クショップ形式については，十分に感染症対策を行ったうえで実施された。
第 1 回のテーマは「心の健康について考える」
であり，「ストレスについての基礎知識を学ぶ」および「自分にとっての学校ストレッサーを明らかにする」という学習目標が設定された。ストレスを理解するための重要語（例：ストレッサー，ストレス反応）を学びながら，身の回りにあるどんな出来事が自分にとってストレスになり得るのかなど，ストレスについて考える様々なきっかけを提供することを意図した。また，心理的ストレスとは人間と環境の関係性から生じるものであるという Lazarus & Folkman9)の立場から，ストレスを自分一人で抱え込まずに，いかに周囲の環境との中で理解し，解決していくかが重要であるかを強調する構成になっている。授業の最後には，コロ
ナ禍で始まった学校生活を振り返る時間を設け，コロナ禍での学校生活についてストレスになった
表 1 ストレスマネジメント教育の概要

八田，黒田：COVID-19 流行時の高専におけるストレスマネジメント教育の試み
ーンが似通った語が線で結ばれる共起ネットワー
ク分析を行った。
なお，計量テキスト分析を行うにあたり，もとのテキストに戻って確認を行う必要性が唱えられているため 10)，全体の分析プロセスを通して，適宜もとの自由記述データを確認して解釈を試みた。
分析には KH Coder10)および IBM SPSS Statistics 24を用いた。

ことを考えるワークを実施した。
第 2 回のテーマは「ストレスへの対処」
であり，
学習目標は「ストレスマネジメントの考え方を学ぶこと」であった。まず，Lazarus & Folkman9)の理論に基づき，認知的評価およびコーピングといったストレッサーに晒されてからストレス反応が生じるまでの過程に焦点を当てた説明を行い，ストレスに関するより深い知識の獲得を目指した。次に，コロナ禍における学校生活で生じ得るストレッサーと，それに対するコーピングをグループで話し合ってまとめた後，クラス全体に共有するための時間を設けた。最後に，Lazarus & Folkman9)の理論に基づき，「ストレッサー」「認知的評価」「コーピング」「ストレス反応」のそれぞれに働きかけるストレスマネジメントについて，グループワー
クの内容に言及しながら解説を行った。
なお，各授業の最後には，授業の中で理解できたことや再確認できたことを振り返り，まとめる
時間を設けた。

3.

結果

3.1. プロセス評価
介入実践の質を評価するために，3 項目について 5 件法で回答を求めた。その結果，各項目の平均値（標準偏差）は，4.76（0.54）「心の健康やス
トレスについての知識は増えましたか」，
4.80（0.58）「授業は分かりやすかったですか」，4.65（0.63）「心の健康やストレスについて，しっかり考える
ことができましたか」であった。

2.3. 調査内容
プロセス評価として介入実践の質，アウトカム
評価として参加者の理解事項を調査した。
介入実践の質の評価は，全体のストレスマネジ
メント教育終了後に行った。3 項目（「心の健康や
ストレスについての知識は増えましたか」「授業は
分かりやすかったですか」「心の健康やストレスについて，しっかり考えることができましたか」）について，「1：全くそう思わない」―「5：とてもそう思う」―の 5 件法により回答を求めた。
参加者の理解事項の評価については，第 1 回および第 2 回のストレスマネジメント教育終了後に，ストレスマネジメント教育を受けて理解できたことについて，それぞれ自由記述により回答を求めた。

3.2. アウトカム評価
第 1 回の参加者の理解事項について検討するた
めに，自由記述データの分析を行った。無回答の学生は 3 名であり，
190 名の学生（回答者の約 98%）は何らかの回答を行った。自由記述中には 528 種類の語が含まれており，総単語数は 2130 であった注 1。全体的な傾向をつかむために，5 回以上頻出した語を表 2 に示した。
最も頻出した語は「ストレス」（227 回）であった。次いで「思う」（88 回）「自分」（48 回）「感じる」（42 回）といったような一般的に使用される語が頻出しているが，授業で扱った重要な概念である「ストレッサー」（38 回）や「ストレス反応」（10 回）という語も頻出している。これらの語は，
具体的には「ストレス反応を起こしうる様々なス
表 2 自由記述中の頻出語（5 回以上）
抽出語
ストレス
思う
自分
感じる
ストレッサー
知る
人
分かる
原因
対処
理解
大切
考える
知れる
環境
周り
驚く
種類

2.4. 分析方法
基本統計量の算出および計量テキスト分析を行った。計量テキスト分析では，誤字の修正や漢字変換を行った後，複合語や授業で扱った専門用語（例：「グループワーク」「ストレス反応」「認知的評価」）を強制的に抽出するよう設定し，前処理を行った。次に，自由記述データにおける頻出語を検討するとともに，どのような文脈の中で使用されているのかを視覚的に捉えるために，出現パタ

70

出現回数
227
88
48
42
38
35
34
28
25
20
20
19
18
14
13
13
12
12

抽出語
出現回数
様々
12
良い
12
解決
11
多い
11
ストレス反応
10
生活
9
相談
9
学ぶ
8
言う
8
言葉
8
授業
8
関係
7
気
7
使う
7
重要
7
初めて
7
少し
7
状態
7

抽出語
話
ありがとう
いろいろ
意味
違う
解消
見つける
今
深い
身近
抱え込む
力
改めて
気づく
助け
聞く
勉強
与える

出現回数
7
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
5
5
5
5
5
5

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
トレッサーの種類が知れた」や，「人によってスト
レッサーになったりならなかったり，どれほど大きなストレス反応になるか変わってくるものだとわかり，ほかの人の立場になって考えることは大切なことだとわかった」等といった文脈で使用されていた。
その他，ストレスマネジメントについて学習す
るうえで重要なキーワードであると考えられる「対処」（20 回），「環境」（13 回）
，
「相談」
（9 回）
，
「抱え込む」（6 回）といった語も頻出していた。
具体的には，「ストレスには様々な原因があり，それぞれに応じた対処を行うことが大切だと思った」，「ストレスの連鎖を断ち切るためにも，ストレスは一人で抱え込まず，他人に相談することが大切だと思った。自分も，周りにいる友達が悩んでいそうだったら，解決はできなくとも，話を聞くなどできることはしたい」，「ストレスは自分だ
けが原因ではなく，自分を取り巻く環境も関係しているのだと分かった」等という文脈で使用されていた。なお，「抱え込む」は，「ストレスは一人で抱え込まないことが大切」といったように，すべて否定の意味合いで使われていた。
また，表 2 に示した頻出語を用いて，共起ネッ
トワーク分析を行った。さらに，より関連が強いと考えられる部分を線で区切り，それぞれの部分にアルファベットを与えた。その結果，自由記述の回答には，A－C の 3 つの主題が含まれることが想定された（図 1）。
A グループには，「ストレス」「ストレッサー」「対処」「ストレス反応」など，授業で扱ったスト
レスに関する基礎的な知識に関する語が集まっている。具体的には，「ストレッサーには多くの種類があるのを初めて知った」，「ストレスに関する様々な言葉や，ストレスの原因などを詳しく知ることができてよかった」といった回答が挙げられた。
一方で，B グループには「授業」「考える」「学ぶ」などの語が含まれ，授業の一環として行った
ストレスマネジメント教育に対する，より一般的な感想を表す語が集まっている。例えば，「自分の図 1 共起ネットワーク分析の結果（第 1 回）

71

八田，黒田：COVID-19 流行時の高専におけるストレスマネジメント教育の試み
トレスを感じてからストレス反応が起きるまでに，
認知的評価とコーピングという過程があることがわかった」，「ストレスを感じた時に，その問題を解決せずに気持ちを落ち着かせることも，しっかりとしたコーピングだと分かったので，頑張りす
ぎず情動焦点型コーピングをすることも大切だと思った」等の文脈で使用されていた。
また，「対処」（117 回），「周囲」（20 回），「サポート」（18 回），「周り」（15 回）など，ストレスマ
ネジメントを学習するうえで，重要と思われるキーワードも頻出していた。
具体的な回答例として，「物事がストレスになるまでの過程が分かった。
その過程の中で対処して，軽減または無力化することが大切だとも分かった」，「今後友達から相談を受けたら，ストレスの感じ方には個人差があるという意識を持って，適切なサポートができるよ
うになりたい」，「ストレスを感じる時は，友達や周りの人に助けてもらうのもしっかりとした対処法である」等が挙げられた。
さらに，表 3 に示した頻出語を用いて共起ネッ
トワーク分析を行い，より関連が強いと考えられる部分を線で区切ったうえでアルファベットを記した。その結果，自由記述の回答には，A－D の 4つの主題が含まれることが想定された（図 2）。
A グループには，「ストレッサー」「認知的評価」「コーピング（問題焦点型・情動焦点型）」「ストレス反応」など，授業で扱ったストレスに関する基礎的な知識，すなわちストレスマネジメント教
育で理解すべき主要概念を表す語が含まれている。
これらの語は，具体的には「ストレッサー→認知的評価→コーピング→ストレス反応の四つの過程があることを理解した」，「今回のグループワーク
で，高専生活で起こるかもしれないストレッサーと，それに対するコーピングを確認することができた」等の文脈で使用されていた。
B グループは，「授業」「今日」「今回」の 3 語で構成されており，これらの語は授業で学んだことのまとめや感想を記述する際に使用されていた。
例えば，「ストレス反応が出てからでは遅いので，今回の授業であらかじめコーピングを考える機会があって良かった」，「今回の授業でコーピングについて考えたことで，いざストレッサーが起きた
時に，良いコーピングができるようになったと思う」といった記述で用いられていた。
また，C グループは，「周囲」「サポート」「体制」という 3 語で構成されている。これらの語は，「1

心身にも関わる内容なので，とても重要だと感じることができた授業だった」，「いつも何気なく使っている『ストレス』について深く考えることができた」といった回答が挙げられた。
C グループには，「解決」「抱え込む」
「周り」
「環
境」
「関係」
「相談」
「話」
「聞く」などの語が集まっており，「環境との関係性の中でストレスを理解し，対処しようとする考え方を学ぶ」という本ス
トレスマネジメント教育の目標と関連する語で構成されている。具体的な回答としては，「ストレスなことは周りと共有してみると解決に近づくのかなと思った」，「新生活に不安になっていたが，ストレスは必ずしも一人で解決するものではないということがわかったので，不満があったら溜めずに両親に話を聞いてもらおうと思った」，「ストレスは一人で抱え込まないことが大切」などが挙げられた。
次に，第 2 回の参加者の理解事項についても，同様の手続きで検討した。無回答の学生は 3 名であり，197 名の学生（回答者の約 99%）は何らかに回答をした。自由記述中には 698 種類の語が含まれており，総単語数は 4860 であった注 1。第 1 回時より総単語数が多かったため，10 回以上頻出した語を表 3 に示した。
第 2 回では「ストレス」（293 回），「ストレッサー」（97 回），「ストレス反応」（61 回）といった語だけでなく，第 2 回で新たに学習した「コーピング」（261 回）や「認知的評価」（52 回），コーピン
グの類型を表す「情動焦点型」（62 回）や「問題焦点型」（48 回）といった専門用語についても頻出語として挙げられた。これらの語は，例えば「ス表 3 自由記述中の頻出語（10 回以上）
抽出語
ストレス
コーピング
思う
対処
自分
ストレッサー感じる人
情動焦点型
ストレス反応
大切
分かる
知る
認知的評価
種類
考える
問題焦点型
方法
解決
理解
問題
大事

出現回数
293
261
136
117
116
97
92
71
62
61
61
59
52
52
51
49
48
45
44
32
27
26

抽出語
気持ち
変える
和らげる
授業
それぞれ
行動
仕方
周囲
二つ
多い
サポート
必要
違う
確認
学ぶ
原因
今日
周り
出る
挑戦
軽減
見つける

出現回数
23
23
22
21
20
20
20
20
20
19
18
18
17
17
16
15
15
15
15
14
13
13

抽出語
減らす
体制
様々
過程
起こる
考え方
高専
段階
知れる
適切
難しい
良い
解消
起きる
対応
異なる
改めて
行う
今回
少し

出現回数
13
13
13
12
12
12
12
12
12
12
12
12
11
11
11
10
10
10
10
10

72

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）

図 2 共起ネットワーク分析の結果（第 2 回）人で対処しようとするだけでなく周囲の助けや環境を整えることが大切なのだと知った」や，「スト
レスの対処は自分だけでなく，周りの人のサポートも効果的なので，逆に周りの人が困っている時に，相談してもらえるような優しい人になりたい」
等の文脈で用いられていた。
最後に D グループには，「問題」「解決」「考え方」「変える」などの語が含まれている。これらの語は，「一つの出来事でも考え方を変えれば（認知的評価を変えれば），自分にとって良い方向にも悪い方向にも働くことがある。だからこそ，なるべ
く自分に良い方向に働くような考え方を持つのが大切である」や，「ストレスに対する対処方法は，自分が思っているより多くて，色々考えることも必要だと考えた。視点の変え方と，問題解決へ動
くこと，どちらも組み合わせられると良いかと思う」等のように，具体的なストレスマネジメントの方法について言及している文脈で用いられてい
た。

73

4.

考察

4.1. プログラム評価
本研究では，COVID-19 流行時の学校現場においてストレスマネジメント教育を実施し，その効果検証を行った。
まず，プロセス評価として介入実践の質について評価した結果，3 項目それぞれについて高い得点が得られた（4.65-4.80）。このことから，実施したストレスマネジメント教育は，一定レベルの質を保ったうえで実施されたことが示唆された。
次に，アウトカム評価として参加者の理解事項について検討するために，計量テキスト分析による自由記述の分析を行った。本ストレスマネジメ
ント教育の目標は，1）ストレスに関する基礎知識を学習すること，2）ストレスを周囲の環境との関係性の中で理解し，対処するという考え方を身につけることの 2 つであった。そのため，この 2 つの観点から，本ストレスマネジメント教育のアウ
トカムについて検討したい。

八田，黒田：COVID-19 流行時の高専におけるストレスマネジメント教育の試み
まず，ストレスに関する基礎的な知識の学習についてである。第 1 回および第 2 回の自由記述における頻出語について検討した結果，それぞれの授業で扱ったストレスに関する重要な概念を表す語（ストレッサー，認知的評価，コーピング，ストレス反応）は，頻出語として挙げられた（表 2，
表 3）。また，それぞれの語が使用されている文脈を参照すると，授業で扱った内容について言及されていた。同様に，共起ネットワーク分析の結果においても，ストレスに関する基礎的な知識について言及したグループが，第 1 回および第 2 回の双方の自由記述から見出されている（図 1 および
図 2 の A グループ）。さらに，グループ中の回答を個別に参照すると，授業で学習した内容を反映した記述になっていた。これらの結果は，本スト
レスマネジメント教育により，参加者におけるス
トレスに関する基礎知識の学習が促されたことを支持するものであると考えられる。
次に，本ストレスマネジメント教育が，ストレスを周囲の環境との関係性の中で理解し，対処するという考え方を身につけることに寄与したかどうかという観点から，アウトカムについて検討したい。自由記述中の頻出語をみると，第 1 回には
「環境」
「相談」
「抱え込（まない）」といった語が含まれ，第 2 回には，
「周囲」
「周り」
「サポート」
といった語が挙げられていた（表 2，表 3）。それ
ぞれの語が用いられている文脈を参照すると，環境的要因もストレッサーになり得ることや，ソーシャルサポートの重要性に言及する記述が含まれていた。
また，ネットワーク分析の結果でも，第 1 回および第 2 回の自由記述において，ストレスについて検討する際の環境要因やソーシャルサポートの重要性を表すグループが見出されており（図 1 および図 2 の C グループ），実際の回答でも，周囲との関係性の中でストレスに対処する重要性について言及する記述が多く挙げられていた。本スト
レスマネジメント教育では，ストレスを抱え込まないことが重要である理由や，ストレスに対処す
る際に環境的な資源を活用することの必要性を繰
り返し強調してきた。これらの結果は，本ストレスマネジメント教育が意図したとおりに，参加者がストレスに対する考え方について学習したことを示唆するものと考えられる。
以上のことから，本ストレスマネジメント教育
は，一定レベルの介入の質を保ったうえで実施さ74

れ，意図したアウトカム（ストレスに関する基礎知識の学習と考え方の理解）に好ましい影響を及ぼしたものと考えられる。
4.2. 本研究の限界と今後の課題
本研究の限界として，実験デザイン上の課題が挙げられる。本研究は，1 群事後テストデザイン
を用いており，事前テストおよび統制群が存在していない。本研究では，高専 1 年生を対象として
おり，事前のストレスに関する知識はごくわずかであると想定されるため，このテストデザインを適用することも可能であるとは考えられるものの，介入効果の外的・内的妥当性には課題が残されている。教育現場では，統制群には介入の恩恵を受ける機会が与えられないという倫理上の理由から
無作為配置を行うことは難しいため，ウェイティ
ングリスト・コントロールデザインなどを用いる
ことがより望ましい。
また，アウトカム評価の分析において，自由記
述データのみを用いた点も課題として挙げられる。
自由記述データは，回答中の情報量が多く，具体性に富んでいる一方で，個人間や個人内の変化の大きさ等について客観的に言及することは難しいと思われる。今後，他の評価手法も組み合わせな
がらアウトカム評価を行うことが期待される。
本研究は，COVID-19 流行時に高専に入学してきた 1 年生を対象に，現場のニーズに基づきスト
レスマネジメント教育の実施を試みたものである。
2022 年 1 月現在，COVID-19 流行時の学校現場におけるストレスマネジメント教育の実践事例は少ない現状にあるものの，今後急速に研究知見が積み重ねられていくと思われる。本研究は，COVID19 流行時の学校現場におけるストレスマネジメ
ント教育の端緒としての位置づけであり，学生のメンタルヘルスに関する課題を予防するためにも，引き続き適切なタイミングで，介入を続けていく
ことが求められる。
参考文献
1) Williams, M. L., Morse, B. L., DeGraffenried, W.,& McAuliffe, D. L.: Addressing stress in highschool students during the COVID-19 pandemic.
NASN School Nurse, 36(4), 226-232, Jul. 2021.
DOI:10.1177/1942602X21993053
2) 木須千明，安川禎亮：コロナ禍における子どもの心理的影響の一考察，北海道教育大学大東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）

3)

4)

5)

6)

Journal of Adolescent Health, 67(4), 514-518, Oct.
2020.
DOI: 10.1016/j.jadohealth.2020.07.001
7) Bronfenbrenner, U.: The ecology of humandevelopment: Experiments by nature and design.
Cambridge, MA: Harvard University Press. Jun.
1979.
8) Kloos, B., Hill, J., Thomas, E., Wandersman, A.,
Elias, M. J., & Dalton, J. H.: Community
psychology: Linking individuals and communities(3rd ed.). Boston, MA: Cengage Learning, Apr.
2011.
9) Lazarus, R. S., & Folkman, S. Stress, appraisal,and coping. New York, NY: Springer Publishing
Company, Mar. 1984.
10) 樋口耕一：テキスト型データの計量的分析―2 つのアプローチの峻別と統合―，理論と方法 19 巻 1 号，pp.101-115，2004 年 3 月

学院高度教職実践専攻研究紀要:教職大学院
研究紀要 11 巻，pp.13-20，2021 年 3 月
佐々木かよ子，藤原忠雄：東日本大震災被災
地でのストレスマネジメント教育プログラ
ムの効果の検証―養護教諭が関わる保健教
育の実践的研究―，ストレスマネジメント研
究 13 巻 2 号，pp.39-48，2017 年 10 月
小関俊祐，大谷哲弘，小関真実，伊藤大輔：
東日本大震災被災高校生に対する集団認知
行動的介入が PTSD 症状と抑うつ症状に及ぼす効果，ストレスマネジメント研究 10 巻 2号，pp.53-62，2014 年 3 月
八田直紀，黒田一寿：感染症流行時における学校ストレスの概念的枠組みに関するナラ
ティブレビュー，学校メンタルヘルス 25 巻 1
号，印刷中
Qi, M., Zhou, S.-J., Guo, Z.-C., Zhang, L.-G., Min,
H.-J., Li, X.-M., & Chen, J.-X.: The effect ofsocial support on mental health in Chineseadolescents during the outbreak of COVID-19.

（２０２２年１月１４日 受理）

注 1 KH Coder が抽出するのは厳密には単語ではなく形態素であるが，本稿では便宜的にこれを語とみなした。

75

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

東京高専における遠隔授業の取り組み― 文系科目（英語，社会，国語）を例として(２) ―鈴木慎也＊，小林礼実＊，青野順也＊
本稿は小林礼実・鈴木慎也・青野順也(2021)を承け，東京高専において昨年（令和 2）度より継続中の遠隔授業（オンライン授業）のうち，一般教育科の「英語科・社会科・国語科」の実践例を報告するものである。
英語科科目からは，本科 3 年生の Reading の実践例をとおして，英語「を学ぶ」から英語「で学ぶ」へとシフトする活動の充実がはかれた例を報告する(小林礼実)。続く社会科科目からは，本科 1 年全学生を対象として実施された，「SDGs 探求プロジェクト」を取りあげ，オンラインによる学年集会の実施とその可能性を報告する(鈴木慎也)。そして国語科科目からは本科 1 年生の「国語総合Ⅰ・Ⅱ」を取りあげ，現代文・古典の両分野における発問の実践例を報告する（青野順也）。
（キーワード：東京高専，遠隔授業（オンライン授業），英語，SDGs 探求プロジェクト，国語）

Practice, Advantages, and Problems of Online Classes at the National
Institute of Technology, Tokyo College; English, Social Studies, Japanese:
Part Ⅱ
Shinya SUZUKI＊, Remi KOBAYASHI＊, Junya AONO＊
The National Institute of Technology, Tokyo College started online classes in the spring of 2020 to ensure
educational opportunities lost by the new worldwide infectious disease, COVID-19 and it also held some online
classes in the school year of 2021 for the same reason. Under circumstances where the pandemic has not yet ended,
it is still necessary and important to seek better ways of online teaching and improve online classes. For these
purposes, this research report shares the practices of some online classes of two different subjects and one research
project in the school: English, Japanese and Social Studies (SDGs Research Project).
(Keywords: Tokyo KOSEN, Online Classes, English, SDGs Research Project，Japanese)

0. はじめに―本稿の目的および構成について
2021 年は，夏期を中心として新型コロナ・ウィ
ルスが猖獗を極めた年となり，東京高専(以下，本校と呼ぶ)は昨年度に続き，感染防止のための施策として，「分散登校」と「遠隔授業」とが実施されている。このうちの遠隔授業は，昨年度の 5 月
より継続して実施されており，令和 3 年 12 月現在，各学年で週 2 日の遠隔授業日が設けられている。遠隔授業は多くの教員にとって未経験の，新規の授業形態であるから，導入初期は教員・学生
ともに様々な苦心が見られた。小林礼実・鈴木慎也・青野順也(2021)は，このいわば「遠隔授業元年」と呼ぶべき時節に実施された，本校における遠隔授業について，文系科目(英語，社会，国語)を通して振り返る試みであった。前稿で述べたとおり，遠隔授業には様々な難点が見いだされ，また同時に，様々な収穫もあった。たとえば，令和
2 年度の本校 1 年担任会は，学年企画「SDGs 探求
プロジェクト」を開催しており，200 名余の 1 年
生全員が Teams の所定チームに集まって講演会が開催されたことは，従来見られなかった教育方法の先蹤となり得たものと自負するところである(鈴木慎也(2021))。
日々様々な試行錯誤が繰り返されるなか，今年
度は導入 2 年目を迎え，授業内容の洗練を図り，応用的な授業実践をしていく段階に到ったものと考えられる。本稿は，小林・鈴木・青野(2021)の＊一般教育科76

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
ツールとして使ってなにかを成すということである。しかしながら，多くの学生にとって外国語であり，日常生活でほとんど使うことのない英語について，始めからツールとして学ぶ機会を得るのはなかなか難しい。幼児や小学校の低学年では，
歌やリズムの媒体，つまり「ツール」として学ぶ
機会を得ても，その後は「英語を学習対象として学ぶ」という期間が長く続くことになる。大学生になって，突然，留学／学会発表などで「ツール」
として英語を使う機会に飛び込むことになり，荒療治的にツールへの転換を経験し，戸惑ったという大人も多いと思う。そこで，高校相当の英語の授業でも，少しずつ転換を図れるようにするため，そのことを明示的に科目の目標として学生に伝えた上で，この目標に寄与する活動を盛り込むようにしている。以下では，この目標に沿いながら，遠隔授業においても実践できる活動とそのスライドの作成方法を紹介する。

議論も踏まえた上で，今年度の実践例を報告していくこととしたい。
なお，本稿の議論は以下のように展開される。
まず 1～3 節においては，本校本科 1 年生および 3年生の英語・社会・国語の実践例を報告する。このうちの社会科の報告は，遠隔授業の科目外応用
例として，令和 2 年度 1 年学年企画「SDGs 探求プ
ロジェクト」の開催と，その反響とを報告する。
続く第 4 節では 1～3 節の内容を整理し，今後の教育改善に向けての展望を述べ，全体のまとめとする。
1. Reading V，VI の位置付けとこれまでの授業方
式
本稿では令和 3 年度の Reading V, VI という科
目での遠隔授業の実践について報告する。これは3 年次の科目であり，1 年時には Reading I, IIを，2 年時には Reading III, IV を学生は学んできている。3 年次で学ぶ英語科の科目は，Readingの他，Grammar & Writing V, Science English II（共に半年ずつの科目）がある。小林・鈴木・青野(2021)でも触れたように，本校においては，4 技
能は別々の科目として強化が図られているが，4技能は完全に分離しているものではない上，3 年
次からは音声中心の英語科目がそれまでより減る
こともあり，Reading においては，他の技能も組
み合わせながら，リーディング力をつける指導を心がけている。また，4 年次には，英語の科目は
TOEIC に対応した授業のみとなるため，そこへの接続も考慮して，授業を組み立てている。今年度の Reading V, VI は，5 クラス 210 名程が受講し，全て筆者が担当している。1 回あたり 90 分の授業である。
Reading という科目については，1 年時は 1 年間対面で，2 年時には半年弱を対面で，半年強を遠隔で受講している。

3. 活動紹介１〜「なりきり翻訳」〜
本授業は，「英語で学ぶ」へのシフトを図るもの
であり，「英語を学ぶ」のプロセスを飛び越して，
突然「英語で学ぶ」から始めるものではない。この「なりきり翻訳」という活動は，「英語を学ぶ」，つまり，単語の意味や文法を確認しながら，本文の意味をとるという作業をした後で行う活動である。
「なりきり翻訳」では，英語の本文を短くフレ
ーズ毎に切ったスクリプトを用意し，そのフレー
ズ毎に，日本語の意味を瞬時に述べていく。英語を聴きながら，日本語に翻訳する同時通訳者を真似たかのような活動である。この活動を行うこと
で，単語など，部分部分で意味を取ることに集中していた意識状態から，より広い範囲のまとまり
で意味を取る意識へとシフトすることになる。こ
の活動は，今年度の 3 年生が 1 年生だった時にも，
Reading I, II の授業で取り入れていた。その際はペアワークとし，片方の学生が，教師が作ったプリントのスクリプト(例を図１に示す)を見てフレーズ毎に英語を音読し，もう片方の学生はプリントを見ずにそのフレーズの意味を日本語で瞬時に伝え，プリントを見ている側の学生が，意味が正しく取れているかチェックするという仕方で実施していた。まさに，音声同時通訳者を真似るよ
うな活動だったので「なりきり翻訳」という名前で行っていたのだが，遠隔授業になりペアワークができなくなってしまい，
昨年度は断念していた。

2. Reading V, VI の目標
まず，本科目の目標であるが，Reading V, VI を通じて，
「英語『を学ぶ』から英語『で学ぶ』へシ
フトする基礎を養う」ということを掲げている。
英語そのものを学習することを趣味とし味わうこともあるかもしれないが，多くの場合，英語を学
ぶ本来の目的は，英語を使って，本や論文，情報を読んで理解したり，メールや文を書いたり，口頭発表することで発信をすること，つまり英語を77

鈴木，小林，青野：東京高専における遠隔授業の取り組み

図１ 対面授業時の「なりきり翻訳」プリント
図３ 「なりきり翻訳」作成時の画面
全てのテキストボックスについて「開始の効果」の「アピール」を設定して，クリック時に表れるようにしたあと，アニメーションウィンドウを開く。１つ目のテキストボックスについては設定を変えない(図４)。続く，２つ目以降のテキストボ
ックスについては，タイミングの開始を「直前の動作の後」に変更し，遅延を好きな時間で設定する（図 5）。私は４秒にした。これは，前のテキス
トボックスが表示された後，次のテキストボック
ス内の文字が現れるのに４秒かかるという意味である。また，テキストアニメーションを「単語単位で表示」にする。こうすると，一つのテキストボックス内の文字が，単語毎に徐々に現れる設定になる。

図２ スライド再生時の「なりきり翻訳」画面
しかし，パワーポイントのアニメーションにおけるタイマー機能を使うことで，ペアが組めなくても，ある程度の長さの意味のまとまり毎に，一定のテンポで意味をとっていくという活動は可能になることに気づいた。この機能を使うと，図２に示したように，徐々に日本語訳を表示することができる。日本語訳が表示されるより前（つまり翻訳の答えが表示されるより前）までに，日本語訳を口に出して述べることが求められる活動である。
この活動用のスライドの作成の仕方は以下の通りである。まずは，表を使って，画面を左右に分けて，左側にある程度の意味のまとまり毎に区切った英文を，その右側に，まとまり毎に対応する
日本語を入力したテキストボックスを配置する（図３）。

図４ １つ目のテキストボックスの設定

78

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
ルとする観点からはやや後退するが，遠隔授業のため学生が本文内容を理解したかモニターできな
いため，この作業を通して確認している)。この活動は Microsoft Forms を使用して学生の原稿を回収し(学校によっては Google フォームでも良い)，回収した原稿をエクセルで表示し，体裁を整えて，
クラスメイト全体に PDF の形で Microsoft Teamsにすぐさまアップロードすることで共有するようにしている。他の学生から見られるという緊張感が生まれること，また他の学生の意見を読むこと
で，自分の考えを広げたり，深めたりすることを期待している。対面のクラスでは，各人の原稿を一斉に回収しその場ですぐに共有することは難し
いと思うので，遠隔授業ならではの良さであると思う。ただし，同様の活動は，対面授業でも実施は可能であると考える。共有の仕方が，口頭発表
で数名ということになるだろうが，
「英語
『で学ぶ』
へシフトする」という目標には寄与するだろう。

図５ ２つ目以降のテキストボックスの設定
ペアワークで行う「なりきり翻訳」では，音声を読む動機を持たせることで，音読活動に学生が積極的に取り組むこともねらいに含めていた。遠隔授業のパワーポイントでは，そのねらいは達成できないが，「英→日」の「なりきり翻訳」だけではなく，「日→英」の「なりきり翻訳」も，同様の手順でスライドを作成し，実施することで，学生の音読の機会を増やしている。かつ，この「日→英」
活動は，もちろん単なる音読活動に終わらず，
日本語の意味から適切な単語，構文を用いて英語を組み立てるというアウトプットの機会を提供することにもなる。英語を考えて口に出す方が，難易度が上がることから，一つのテキストボックスが現れてから，次のテキストボックスが現れる（要は，英語の正答が示される）時間の間隔は８秒間と，「英→日」より長めに設定している。

2.「SDGs 探求プロジェクト」の実践報告
2.1. 導入の背景とその狙い2015 年 9 月，国連サミットで採択された持続可能な開発目標（SDGs）とは，2001 年に策定されたミレニアム開発目標（MDGs）の後継として，「持続可能な開発のための 2030 アジェンダ」に記載された 2016 年から 2030 年までの国際目標である。
持続可能な世界の実現を目指して，国連や各国政府で様々な取り組みが行われるとともに，自治体
や企業，教育現場においても SDGs の推進が求められてきている。
例えば，平成 28 年の中央教育審議会答申「幼稚園，小学校，中学校，高等学校及び特別支援学校の 学習指導要領等の改善及び必要な方策等について」では，「国際的に共有されている持続可能な開発目標(SDGs)なども踏まえつつ，自然環境や資源の有限性，貧困，イノベーションなど，地域や地球規模の諸活動について，子供一人ひとりが自らの課題として考え，持続可能な社会づくりにつなげていく力を育んでいくことが求められる。」と述べられており，平成 29・30・31 年に告示された
改訂学習指導要領では，「持続可能な社会」という文言が多数含まれるなど，学校教育を通じ，SDGsの担い手を育成することが求められている。
この動きは高等教育機関である高専であっても例外ではなく，モデルコアカリキュラム（平成 29年策定）においても，「持続可能な社会」という文

4. 活動紹介２〜Retelling & Your Thoughts〜「英語『を学ぶ』から英語『で学ぶ』へシフトする」というねらいに対して，「なりきり翻訳（英→日）」は寄与する部分はあるものの，過渡的な活動である。Reading V, VI においては，このシフトの仕上げとして，毎回「なりきり翻訳」の後で“Retelling & Your Thoughts”を行っている。この活動では，学生は，日本語で本文を語り直し，
本文を読んで考えたこと・感じたことを伝える。
英語の構文や意味を取ることに集中するあまり，
本文のメッセージを読み取りそびれる状態から脱し，本文に対して自分はどう思うだろうと考えることで「英語『を学ぶ』から英語『で学ぶ』へシフトする」(「日本語で」の語り直しは英語をツー

79

鈴木，小林，青野：東京高専における遠隔授業の取り組み
言を複数確認することができる。
そのような中で，2019 年から本校でスタートした「社会実装教育」
は，実社会に存在する課題について，他者との対話を通じて工学的な解決策を図る一連のプロセスを重視した教育プログラムとなっており，そこにSDGs の観点を盛り込むことで，実践的かつグロー
バルな教育の展開が期待されている 3)。しかし，現行の本校カリキュラムの中において SDGs は，
一部の科目で部分的に扱われるに留まっており，
体系的に学ぶ機会を設けることが喫緊の課題となっていた。
このような中で，本校の 1 年生に対し，SDGs をテーマとした探求プロジェクトを導入することは，早期の段階から社会課題に対する感度を高めるとともに，
利他的な学びの動機付けを可能とし，SDGs 時代に活躍することができるエンジニアの育成に大きく寄与するものである。以上が本校における SDGs 探究プロジェクトの導入の背景とその狙いである。
関係する SDGs 目標

学習内容【講義】筆者
1 回目「SDGｓとは？～SDGs と ESG 投資の関係～」【講義】一般社団法人産業環境管理協会 大野氏

2 回目「SDGｓで環境と社会のつながりを考えてみよう」【講義】花王株式会社 井上氏
3 回目「花王の SDGｓへの取組みの紹介」【ワークショップ】一般社団法人 イマココラボ

4 回目【講義】アメリカ海洋大気庁（NOAA）

2.2.2. 第 2 回目「SDGs で環境と社会のつながりを考えてみよう」
第 2 回目は，一般社団法人産業環境管理協会の大野香代先生をお招きし，ご講演いただいた。講演では，主に温暖化ガスと海洋プラスチックを取り上げ，17 目標のうちの「13．気候変動に具体的な対策を」，「14．海の豊かさを守ろう」について，具体例を示されながら，それらの問題の社会的背景と解決策についてご説明いただいた。本講義のまとめとして，13，14 の目標とそれ以外の目
標との関連性について，学生が主体的に考えるワークショップが設けられ，活発な意見交換が行わ
れた。

田中氏

「水産資源の持続的活用のための SDGｓ」【グループワーク】

6 回目

17 目標の中から 1 つを撰び，現在までの達成状
況やその目標の達成のために活動している自治体

7 回目

2.2.1. 第 1 回目 「SDGs とは？～SDGs と ESG
投資の関係」
今回，対象となった本校 1 年生は，中学校の時
点で社会科の授業や特別活動の一環として，何らかの形で SDGs に触れてきた世代である。しかし，出身中学校によって，SDGs についての認知度にかなりのバラツキが想定されたことから，概説的なところから話を進めることとした。導入部では『FACTFULNESS』4)の冒頭で取り上げられている，
世界の事実に関する 12 問のクイズを，2020 年 11月時点の最新の統計資料に基づいて改変し，教材として取り上げた。その後，MDGs との比較から
SDGs の特徴を押さえた上で，SDGs と企業の営利活動との関係性について，ESG 投資の概要を説明した上で，日本企業の取り組み事例を紹介しながら解説を行った。

カードゲーム『2030SDGｓ』と『THE SDGs Action
cardgame X（クロス）』を用いた活動

5 回目

1 年生全員を対象に LHR（45 分）とオンライン授業日の放課後に特別活動（90 分）として実施した。
本プロジェクトの第 1 回～第 3 回は，マイクロソ
フト Teams を，文部科学省トビタテ留学 JAPAN の支援を受け実施された第 5 回は Zoom をそれぞれ用い，オンライン授業として行った。オンライン
授業はいずれも講義 60 分＋質疑応答 30 分で構成されている。本稿では，SDGs 探究プロジェクト内で実施した，計 4 回のオンライン授業とワークシ
ョップの概要について紹介する（図６）。

や NGO，NPO，企業等の取組みについて班ごとに調べ，ポスターにまとめる。
【まとめ】

8 回目
作成したポスターを用いた学び合いの実施。

図６ 「SDGs 探求プロジェクト」の学習内容

2.2. SDGs 探究プロジェクトの概要
本プロジェクトは，グローバルエンジニア育成事業の一環として 1 年担任会（1 組：井口雄紀・2組：大野秀樹・3 組：横溝仁・4 組：青野順也・5組：鈴木慎也）によって企画されたものである。

2.2.3. 第 3 回目 「花王の SDGs への取り組
み～洗剤をつくる責任！つかう責任？～」
第 3 回目は，花王株式会社の井上紀子先生をお招きし，ご講演いただいた。ご講演の前半部では，

80

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
く，製品開発を疑似体験できることから大変有用な教材であると言える。

「12．つくる責任 つかう責任」のうちの「つくる責任」について，花王が手掛けている台所洗剤や洗濯洗剤等の原料調達，加工，輸送，販売までの一連の過程における，環境に配慮した取組みについてご紹介いただいた。後半部では，「12．つくる責任 つかう責任」のうちの「つかう責任」について，詰め替えボトルの積極的な利用や，花王製品で推奨されている洗濯のすすぎ回数を実践する
ことで，実現可能な環境への負担軽減について，ご説明いただいた。身近な商品１つをとっても，そこには SDGs 達成に向けたさまざまな企業努力がなされていること，また，商品を使用する消費者の日々の心がけが重要であることに多くの学生が気づくことができていたようである。

2.2.4. 第 4 回目 カードゲーム『2030SDGs』・『SDG Action cardgame X（クロス）』を用いたワークショップ
第 4 回目は，第 1 回～第 3 回の授業内容の定着を図るために，『2030SDGs 』 5) と『 SDG Action
cardgameX（クロス）』6)の２つのカードゲームを用いたワークショップを開催した（図７）。今回，前半部で扱った『2030SDGs』は，一般社団法人イマココラボが作成した SDGs の 17 の目標を達成するために，現在から 2030 年までの道のりを体験するゲームである。実施にあたり，イマココラボ
から各クラスに 1 名ずつファシリテーターを派遣していただいた。後半部で扱った『 SDG Action
cardgameX』は，金沢工業大学 SDGs 推進センター
学生プロジェクトと株式会社リバースプロジェク
トによって共同開発されたカードゲームである。
『SDG Action cardgameX』は，SDGs の発想から
事業アイデアを生み出すカードゲームとなっており，将来，エンジニアとして活躍が期待される本校学生にとって，SDGs の学びを深めるだけではな

図７ カードゲーム『2030SDGs』の様子

81

2.2.5. 第 5 回目「水産資源の持続的活用のための SDGs」
第 5 回目は，文部科学省トビタテ！留学 JAPANからの支援を受け，アメリカ海洋大気庁（NOAA ）の田中貴生氏をお招きし，ご講演いただいた。授業冒頭では，アメリカ海洋大気庁（NOAA）の主な活動と SDGs との関連性についてご紹介いただいた。その後，水産資源量の推定の仕方について，
実際に使用されている数理モデルの一例を用いながら，水産資源の状態をより正確に把握することの重要性をご説明いただいた。ある学生は，「数学はただ計算するだけでなく，様々な分野に応用することができるということを水産資源の数理モ
デルから実感することができた。応用するためにも，基礎数学の勉強に励もうと思った。」という感想を述べており，日頃勉強している数学が，実社会で役立っている様子を知ることができ，学生にとって刺激になったようである。
後半部では，水産資源を守りながら持続的に利用していくために，消費者として何ができるのか，という点にフォーカスしたお話をしていただいた。マグロにはさまざまな種類がいること，それらの種類に応じて資源量スコアに大きな違いがみられることなど，これまで何気なく口にしていたマグロについて，実は全く知らなかったという事
実に多くの学生が衝撃を受けていた。また，持続可能な漁業・養殖業によって提供された水産物に付けられている「水産エコラベル」の種類やその認定方法について，具体的な事例をもとにご説明いただいた。この後半部の内容については，田中先生との事前の打ち合わせの際に，お話しいただ
けるようにお願いしていたものである。環境問題のようなスケールの大きい話になると，そのあまりの大きさに，尻込みしてしまったり，無力感を抱いてしまったりしがちである。そのような中で，消費者として何ができるのか，という点を強調していただくことで，学生一人ひとりがこれらの問
題を自分事として捉え，具体的なアクションを起
こすきっかけにしたいという狙いがあった。授業後にとったアンケート結果（図 8）を見る限り，
この狙いは一定の効果を上げることができたようである。

鈴木，小林，青野：東京高専における遠隔授業の取り組み

図８ アンケート結果（n=155）

2.3. 本節のまとめにかえてオンライン授業の導入によって，距離の制約を取り去ることが可能となり，これまで以上に学校とさまざまな現場をつなぐことができるようになった。特に第 5 回目の講義は，日本とハワイをオンラインで繋ぐことで実現したものであり，改めてオンライン授業の可能性を強く感じた。第一線で活動されている方々の生の声が，SDGs を学ぶ
上で，一番の教材である。
一方で，今回のプロジェクト終了後に実施したアンケートには，「SDGs と日々の学習との関連が理解できない」，「SDGs の対象範囲が広く，理解が難しい」，という声が少なからず寄せられていた。
高専において SDGs を浸透させるためには，高専生自身が日々の学習や専門学科で身に付けた技
術力がどのゴールと関連があるのか認識することが重要である。そのためには，各科目担当教員が，授業で扱うテーマと SDGｓとの関連性を常に意識し，授業内で触れていくことが肝要である。
3. 「国語総合Ⅰ・Ⅱ」の実践報告――遠隔授業における学生の理解度確認
3.1. 本節の問題意識
本校の遠隔授業では，学生によってインターネ
ット環境が異なることを考慮して教員が授業の録画を行っていることもあって，学生はカメラ機能をオフにしている。したがって，教員は学生の表
情等の様子をうかがい知ることができず，学生の理解度もはかりがたくなっている。そこで理解度をはかる方途としては小テストの実施が挙げられるが，その結果は授業後に確認されるものである。授業中に理解度をはかるためには，
チャット機能の活用が挙げられ，コメントを記入させながら授業を進めていくしかない。しかし対面授業と異なり，学生にとっては一定の情報量をもった内容をコメントとして書き込むのは，ハードルが高いようである。しかしながら，学生の理解度を図る方途はこれ以外には考えにくいのである。
そこで本節では，
令和 3 年度の本科 1 年生「国語総合Ⅰ」（現代文分野）・「国語総合Ⅱ」（古典分野）で実践した，チャット機能を活用した発問例を報告することによって，遠隔授業における学生の反応例および授業参加を促進していく一案を提示することとしたい。
3.2. 遠隔授業「国語総合Ⅰ・Ⅱ」における発問
3.2.1. チャットコメント機能の活用に際して国語の授業における発問は，漢字の読み方などを除くと一定のまとまりのある言語量を必要とす
る回答を望むものが多くなるが，対面授業における音声ならまだしも，チャットコメント欄にこうした要請からの回答を書くことには抵抗を感じる
ものと思われる。以下では，この抵抗を解くために行った試みを報告していく。
3.2.2. 「国語総合Ⅰ」の発問例「国語総合Ⅰ」は現代文分野を扱っているが，小林・鈴木・青野(2021)でも触れたように，遠隔授業では授業進度の調整も兼ねて授業時間の前半を「帯単元」とし，「日本語の歴史」を講じている。次は「日本語の歴史」のうち，「漢字の伝来」
以前の「無文字の時代」であった縄文時代の期間
をクイズ形式として提示したものである。まず，次の図９を提示し，教員が説明を加える。
０年前後？

８００年頃？
漢字

９００年頃？
漢字

片仮名

片仮名

漢字

平仮名
(

)年間

⇒無文字の縄文時代

２,0００年間⇒文字の時代文字使用の始まりは、４００年代中盤から

図９ 日本における文字の歴史的展開

82

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
図中の項目 1 および 3 に青い文字で見える「水浴び」・「拍手」などの箇所を空欄として提示する。
続いて，項目 1・3 の空欄補充，項目 2 の「黥面文身」が現代の何に相当するかもあわせて問うていったところ，項目 1 は 14 名，項目 2 は 9 名からの回答があった。項目 3 に至っては 24 名と，多数の回答があった。次に項目 3 の回答状況の一部を
図 13 として挙げる。

続いて次の図 10 提示し，答えが分かった者からコメント欄に記入するよう指示する。
問２．
日本列島の「文字がなかった縄文時代」は約何年か？

①

約１,０００年間②

約２,０００年間③

約１０,０００年間④

約５０,０００年間

図 10 選択肢の提示
図 10 の問題には，当該クラス 42 名中の 34 名から次の図 11 に見える回答が得られた。

図 13 古代日本における貴人への敬意
古代日本人は，拍手をして貴人に対する敬意を表していたので「拍手」が正解なのであるが，「ウインク」や「胡麻をする」「すり寄る」など，な
かなか面白い回答も見られた。
以上，選択肢形式から始め，次いで，単語形式
で答えることのできる設問へと移行していったところ，多くの学生から意欲的な回答があったことを報告した。

図 11 学生からの回答
続いて，次の図 12 を見られたい。これは，『魏志倭人伝』に見える「古代日本の生活」を紹介したスライドである。
『魏志倭人伝』に見える古代日本の生活
１．葬式の後は、亡くなった人を墓に葬り、家中の者は 水浴び に出かける

3.2.3. 「国語総合Ⅱ」の発問例
続いて本小節では「国語総合Ⅱ」の発問例と学生の参加状況とを報告する。後期開講の「国語総合Ⅱ」は古典分野を扱うが，「国語総合Ⅰ」と同
様，進度調整も兼ねて教養の時間を設けている。
後期中間試験までは『古事記』のストーリー紹介を，学年末試験までは「項羽と劉邦」のストーリ

２．男は、大人も子供も「黥面文身(げいめんぶんしん)」＝入れ墨
３．身分の高い人に出会うと、大陸では跪拝(きはい)
するが、日本では 拍手 をする

現代と似ているような、似ていないような・・・

図 12 古代日本の生活83鈴木，小林，青野：東京高専における遠隔授業の取り組み
できるものである。
この設問に一度で正答することは困難なのであるが，劉邦のイラスト近くにある「ワーイ!!」がヒントとなる。また，現代人であっても始皇帝を見た劉邦の心情を推し量ることは可能なので，クラスメイトと協力して様々な回答を次々と示していき，いわば人海戦術によって教員から正答を「引っ張り出す」という楽しみがあったのではないだ
ろうか。偶然かもしれないが，下のほうにある回
答にいくほど，正解に近いことも興味深かった。
また，学生たちには，自身の回答をクラスメイ
トに開示して楽しむ余裕があるようにも感じた。
こうしたオープンな設問は学生によって回答が異なる点にも魅力的があり，学生同士でお互いの回答コメントに「いいね」をつけるなど，学生間交流も活発であった。

ー紹介を通して漢文訓読の練習を行った。ここでは，「項羽と劉邦」の発問例を取りあげる。
次に挙げる図 14 は，天下を統一した秦の始皇帝の行幸を目にした項羽と劉邦それぞれの発言を通して，人物像を説明した際のスライドである。
ワーイ!!

ガルルル・・・
取って代わってやる!!

ああなりたいなー!!
劉邦

対照的な 二人です

項羽

皆さんは、どちらタイプですかね
図 14 始皇帝を見た，項羽と劉邦の反応
授業ではまず，項羽の「取って代わってやる!!」を紹介する。劉邦の「ああなりたいなー!!」は一
旦伏せておき，「劉邦は何と述べたのか」を自由にチャットコメント欄に記させたところ，次の図
15 のような回答があった。

3.3. 本節のまとめ
以上，本節では遠隔授業「国語総合Ⅰ・Ⅱ」の発問例とその回答状況を報告した。学生の理解度をはかるにあたっては，①「選択肢を用意した設問」に始まり，次いで，②「短い語を答える設問」
へと移行していき，最後に，③「まとまりのある文」を記させるといったように，段階的に進めていくのが良いと思われる。
紙幅の都合上，報告に到らなかった「『古事記』
神話」・「古文の現代語訳」や，「漢文訓読」に関する発問例とその回答状況などは，すべて続稿に譲ることにしたい。
4. おわりに
本節では，以上 1～3 節の報告をまとめることとしたい。
まず第 1 節では，Reading の遠隔授業における「なりきり翻訳」の実践例を報告した。「なりきり翻訳」の試みでは，パワーポイントのアニメー
ションにおけるタイマー機能を活用して，英文中の言語単位が時間差を設けて提示されていく。このことによって，単語・構文理解へ集中している状態から全体の意味理解へ橋渡しをすることをねらっている。また，“Retelling & Your Thoughts”
において，学生が意味的理解に集中し，英語の本
文内容から何を学んだかを振り返る時間をとることで，英語を「学習対象」として把握するのではなく，「意味を伝達するもの・ツール」として使う感覚を養成する試みについて報告した。

図 15 始皇帝を見た劉邦の発言は?
この設問の難易度は高いのだが，以上のように7 名からの回答があった。図中に見える「おれもこうなりたい」・「俺もなりたい」は，正解を言い当てたものであった。惜しくも正解ではなかった回答も意欲的な取り組みに他ならず，高く評価

84東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
続く第 2 節は，新型コロナ・ウィルス感染拡大後に実施が難しくなった学年集会の，オンラインによる実践例を報告した。令和 2 年度の「SDGs 探
求プロジェクト」は，講義，講演およびワークシ
ョップをオンラインにて開催し，各講義・講演は，いずれも具体に踏み込んだもので，学生の反応は極めて良好であった。このことは，後に対面により実施されたカードゲームとパネル作成へと連続していく素地を形成することになった。
当プロジェクトは，「三密」回避のために学年集会が開催しにくい当節にあって，学習意欲の旺盛な学生たちを対象にした「学年全体の学び」の機会をいかにして絶やさないようにするか，また，どのようにすれば無理のない形で開催でき，継続していけるのかという，学年集団のマネジメント
例としても参考にしていただければと思う。
そして第 3 節では，教員からの発問と学生からの回答という授業における基幹サイクルを遠隔でも絶やすことのないようにという問題意識のもと，
国語科科目における発問の実践例を報告した。
対面とは異なり，姿や反応が見えない学生の中には，積極的な授業参加が実現できていない者もいるかと思われる。教室以外の場であっても，学習への積極的参加を促進するにはどのような手段を講じれば良いのか，チャットコメント欄に回答を書きやすい選択肢問題から始まり，漸進的に文単位の回答を求めていく発問へと移行していった過程を報告した。この他にどのような過程が望まし
いか，今後さらに議論を深めていく必要がある。
本来，遠隔授業とは，対面授業の実施が困難な状況において，いかにして学習を継続していくかということから設けられた，いわば対面授業の代替としての授業形態である。しかしながら，対面授業であれ，遠隔授業であれ，学生に何を学ばせたいか，どうしたらより学びやすくなるかなど，
より良い教育を目指して教員が思慮する点に変わりはない。その目標に向かうとき，対面授業で良いと思われる方法と遠隔授業で良いと思われる方法の具体においては異なることもある部分があったとしても，双方の授業形態にとって参考になる
考えや方法が生まれるものである。小林・鈴木・
青野（2021）でも述べられているように，遠隔授業の改善は，対面授業の改善と表裏するものであることを踏まえて，さらなる授業改善と充実とに努めていきたいと考える次第である。

85

参考文献
1) 小林礼実，鈴木慎也，青野順也：東京高専における遠隔授業の取り組み―文系科目(英語，社会，国語)を例として―，東京工業高等専門
学校研究報告書第 52 号，pp.1-10，2021
2) 鈴木慎也(編修):SDGs 探求プロジェクト成果
報告書，東京工業高等専門学校,2021
3) 庄司良，鈴木大輔：SDGs を意識した社会実装
教育とその展開－社会実装教育フォーラムのテーマを SDGs の観点で解析－，工学教育，
68‐2，pp.46-49，2020
4) ハンス・ロスリング，オーラ・ロスリング，
アンナ・ロスリ ング・ロンランド（上杉周作，
関美和訳）:FACTFULNESS 10 の思い込みを乗り越えデータを基に世界を正しく見る習慣，
日経 BP 社，20195) カ ー ド ゲ ー ム 『 2030SDGs 』
https://imacocollabo.or.jp/games/2030sd
gs/（参照 2022-01-04）
6) カードゲーム『 SDG Action cardgame X （ ク ロ ス ）』https://www.kanazawait.ac.jp/sdgs/education/application/（参照 2022-01-04）（２０２２年１月１４日 受理）

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

遠隔授業におけるオンライン形式ワークショップの導入と評価― 対面形式ワークショップとの比較による検討 ―黒田一寿＊
本研究では，これまで対面形式の授業で行ってきたワークショップのオンライン形式化を試みた。ワーク
ショップの内容は，参加者でストーリーを共有し，主人公が亡くなった原因についてアイデアを出し合い，
KJ 法およびマインドマップの手法を用いて要因を分析するものだった。1 度目の試行から得られた課題を踏まえて改良した 2021 年度のオンライン形式ワークショップと，2019 年度に実施した対面形式ワークショッ
プについて，混合研究法を用いて比較した。その結果，グループで出されたアイデアの数，アイデアの網羅性，特異的なアイデアの出現率において，対面形式ワークショップの方が上回っていた。今後は，オンライン形式ワークショップのさらなる質的向上を目指し，改良を続ける必要がある。
（キーワード：ワークショップ、オンライン形式、対面形式、要因分析、混合研究法）

Introduction and Evaluation of Online Workshops in Remote Classes― Through Comparison with Face-to-Face Workshops ―Kazutoshi KURODA*
In this research, we attempted to carry out the workshops that had been conducted in face-to-face lessons in an online
format. The content of the workshop was to share the story with the participants, come up with ideas about the cause of
the death of the main character, and analyze the factors using the KJ method and the mind map method. The face-to-faceworkshop conducted in 2019 and the online workshop in 2021 which were improved based on the issues obtained fromthe first trial, were compared using mixed methods. As a result, the face-to-face workshop outperformed the number ofideas presented in the group, the completeness of the ideas, and the appearance rate of specific ideas. In the future, it isnecessary to continue improving with the aim of further improving the quality of online workshops.
(Keywords: workshop, online, face-to-face, factor analyze, mixed methods)

1.

はじめに
筆者は，2011 年から東京高専本科 1 年生の保健分野の授業にワークショップ（以下 WS と略す）を取り入れた 1)。そのねらいは，このスタイルによって学生が「授業に受け身ではなく能動的に参加できる」「グループにおいて自分の考えを表現し，また他者の意見に耳を傾ける機会を得る」「新しい
アイデアなり解決方法なり結論なりを共同で創り出す」といった点にあった。
この科目の受講者を対象に質問紙によるアンケ
ート調査 2)を行い，その自由記述回答を分析した
ところ，授業で WS を含むグループ学習の手法を用いることについて，「交流が広がった」「楽しく
話し合いができて良かった」「コミュニケーションを多く取れた」「能動的に学習できる」「グループ
で教え合って協力できるのが良かった」「クラスメ＊一般教育科86

イトと友だちになれた」といった肯定的な記述を多く確認できた。
この授業内 WS のさらなる進展を計画していた矢先，2020 年度は新型コロナウィルス感染症拡大の影響を受け，WS を取り入れてきた「健康と福祉」
は遠隔授業で行うことになった。
準備期間が短く，
にわか仕立ては否めなかったが，Microsoft Teamsというプラットフォームのおかげでなんとか体裁を整えることができた。しかし，学生の受講環境
やデバイス環境，通信環境は様々であるため，基本的に受講者にカメラ・マイクの使用を求めないなど，種々の制約を伴った。それゆえ，それまで培ってきたグループ学習や相互レビュー，ロール
プレイといった手法は手放せざるを得なかった。
そしてほとんどの授業回を，スライドを用いた解説と Forms を用いたクイズ，OneNote を用いたレ東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
ポート提出で構成することとなった。学生にとってはどうしても受け身になりがちな形態である。
そこで，失敗もあり得るのは承知の上で，これまで教室において取り組んで来た WS を遠隔授業にも取り入れることにした。本研究では，このオンライン形式による WS が，実質的な学習成果においてどこまで対面形式による WS に迫れるのか，
その課題はどこにあるのか，両者の比較を通して検討する。
まず比較の前に，
次節では従来の対面形式 WS の内容と進め方，2020 年度に試行したオンライン形
式 WS，および改良を加えて 2021 年度に実施したオンライン形式 WS について報告する。
2.

ワークショップの実践

2.1. ワークショップのねらいとアプローチ
本研究において実施した WS は，「人々が健康で生活するために必要な諸条件」を，ある悲劇の物語から学ぶことを目標としている。予め準備した教材のストーリーを参加者間で共有し，手順書に沿って WS を進めてゆく。WS で用いるマインドマ
ップのテクニックは，前週の授業課題として取り組むことで習得し，レディネス（学習するための前提条件）を整えた。この課題では，「健康」というキーワードを用紙の中心に置き，連想されるキーワードを繋いで枝のように伸ばし，概念マップを描き上げる（例：図１）。
授業内容の配列にもねらいを持たせ，まずレディネスとして個人がそれぞれ持っている「健康」のイメージをマインドマップで視覚化する。続く
WS ではグループ作業を通じて他者が持っている「健康」のイメージも取り入れつつ，特に健康の社会的な側面について気づきを得ることを目標とした。とかく「自己管理」の側面が強調されやす
い「健康」の捉え方の幅を広げ，それを「福祉」という概念とも結びつけて行きたいと考えた。
WS の類型化を試みた荒木 3)は，分類の 1 つとして「工学的アプローチ」と「羅生門的アプローチ」
をあげている。工学的アプローチでは，最終的な目標を達成するための行動的目標を分節化し，これを達成するための教材を作成し，教材に基づいた学習活動によって目標がどの程度達成されたかを評価する。一方の羅生門的アプローチでは，１つの事象に対して多様な見方や判断があってしかるべきであるという主張が重視され，参加者の創造性と評価者の多様な主観的フィードバックが求められる。教材や進め方は「即興的」であり，実践者には高い専門性が求められる。
この分類で言えば，本研究において実践した WSは工学的アプローチに基づいてデザインされたものと言えよう。本 WS は科目の導入期（2 週目）に配置されていることもあり，自由度は少ないがほぼ全ての参加者が最終的な目標に到達できるよう，
ある程度形式を固め，進め方を具体的に指定している。参考までに，この科目では障害の社会モデルをテーマとした探索発見型の WS を別途実施 4)
してきた（2019 年度まで）。こちらは１つの事象に対する多様な見方や判断が重視される羅生門的アプローチに基づいたデザインとなっている。
2.2. 2019 年度の対面形式 WS の進め方
2019 年度に実施した対面形式 WS の進め方は以下の通りで，所要時間は 90 分（授業 1 回分）である。
① 参加者のグループ分けを行う。
② 教材のストーリー，ワークシート，模造紙，付箋紙，マーカー等を準備する。
③ グループ内で自己紹介と役割分担決める。
④ 教材のストーリーを交代で音読する。
⑤ 主人公の死の原因を各自で付箋紙に書き出す。
⑥ 模造紙に付箋を貼りだし，仕分け・分類・追加を進め，中心（主人公の死）から因果関係や関連性に基づいて広がったウェブチャートを作成する。
⑦ チャートが完成したら写真に撮って記録する。
⑧ 主人公のような子どもを出さないために必要なことをディスカッションし，各自まとめる。

図１ 「健康」のマインドマップ作成例

87黒田：遠隔授業におけるオンライン形式ワークショップの導入と評価
ャートの例を図 2 に示す。完成度の差はあるものの，WS を実施した全てのグループ（総数 55）がこのようなウェブチャートの完成まで辿り着いた。
付箋紙はグループのメンバーごとに決められた色を使用しており，同じアイデアが複数のメンバー
によって考え出され，模造紙上で集められ，縮約されていることがわかる。またアイデア群を線で囲い「人的要因」
「環境」
「国」
「家庭」
「物的要因」などの見出しをつけており，模造紙上で要因分析が進んだことがわかる。
2.3.

2020 年度の WS のオンライン化の試みと明らかになった課題
WS をオンライン形式に移植するにあたり，教材となるストーリーは対面形式と同じものを用いた。
模造紙の代わりとなるツールは，Office365 に付随する Whiteboard を用いた。
またレディネスとなる健康のマインドマップも，対面形式と同様に WSの前週に授業課題として実施した。2020 年度に実施したオンライン形式による WS の進め方は以下の通りで，所要時間は対面形式と同じ 90 分（授業1 回分）である。

図 2 対面形式 WS（2019 年度）で作成されたウェブチャートの例
手法としては，KJ 法とマインドマップの両要素を組み合わせて要因分析を行うスタイルとなっている。この WS において作成した図を「ウェブチャート」と呼ぶこととする。手順はワークシートに記載して受講者に配付した。同シートは，⑧のまとめを記述したうえで WS 終了時に提出を求めた。
教材のストーリー（1,200 字ほど）は，「MDGs ワー
5)
クショップ実施マニュアル 」に掲載されている教材を改編して用いた。その概要は以下の通りである。
・主人公は途上国の貧村の小作農家の少年
・サンダルが壊れたが，新しい履物が買えず
・家の仕事を手伝い，トゲを踏んで破傷風感染
・村には病院がなく破傷風の予防摂取も行われず
・村に唯一の助産師は医学的専門知識が不充分
・国の財政は厳しく，保健関連の予算が不足
・治療ができる大都市の病院までは遠距離・交通機関が未発達で高額の車代を請求される・借金をして病院に行くも抗毒素が入手できず
・両親は子どもを救う手立てなく悲劇を迎える① Teams の会議機能で WS の進め方と Whiteboardの使い方を説明する。
② 資料の電子ファイルを Teams 上で共有する。
③ Teams 上のチーム内に 4 つのチャンネルを設け，参加者を振り分ける。
④ 各チャンネル内でメンバー確認を行う。
⑤ 教材のストーリーを各自で読みこむ。
⑥ 主人公の死の原因を各自で Whiteboard に書き出す。
⑦ チャンネルの会議・チャットも併用しながら，
Whiteboard 上のウェブチャート作成を進める。
⑧ チャートが完成したらスクリーンショットを撮って記録する。
⑨ 主人公のような子どもを出さないために必要なことを意見交換し，各自まとめる。
このオンライン形式 WS において作成されたウェブチャートの例を図 3 に示す。このようにウェ
ブチャートの完成に至ったグループは 20 グルー
プ中 15 グループ（75%）で，5 グループ（25%）に
ついは Whiteboard の不具合や使い方のところで躓いてしまい，完成に至らなかった。Whiteboard

この対面形式 WS において作成されたウェブチ

88東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
析の際に制約が生じていた。
・Whiteboard の操作方法が PC とタブレットで異なり，操作のノウハウをグループ内で共有する
うえで混乱が生じていた。
・参加者の中には，ウェブチャートの作成で書き込みがなく，
見ているだけの者も見受けられた。

図 3 オンライン形式 WS（2020 年度）で作成されたウェブチャートの例
を複数人で共有して作業する場合，少なくとも2020 年の時点では動作に安定性を欠くことがわ
かった。
そのほか，2020 年度における WS のオンライン化の試みでは，次のような点が明らかになった。

2.4. 2021 年度のオンライン形式 WS の改良
2021 年度も前年度に引き続き「健康と福祉」の遠隔授業においてオンライン形式 WS を実施した。
その際，2020 年度の試行で見いだされた課題をもとに次のような改良を加えた。
・2021 年に新しく Teams に実装されたアウトブレ
イクルームの機能を用いてグループ分けを行い，コミュニケーションを取る上でも活用した。
・グループ数を増やし，1 クラスにつき 9 グルー
プで実施した。
・ウェブチャートを作成するツールを Whiteboard
から OneNote に変更した。
・参加者が OneNote の操作に慣れる目的で，WS を始める前にアイスブレイクを実施した。

・マイク（任意）を利用しているグループはごく
少数で，主にチャットや Whiteboard 上にコメン
トを書き込むなどしてコミュニケーションを取っていた。

内容：クラス全員で共有した OneNote のページに各自が自分の星座を書き込み，書き込
んだテキストに色をつけて位置を移動させ，星座ごとに集まるという遊び。

・Whiteboard では一度書き込んだキーワードを別の場所へ移動させる操作の勝手が悪く，要因分

図 4 オンライン形式 WS（2021 年度）で作成されたウェブチャートの例 189黒田：遠隔授業におけるオンライン形式ワークショップの導入と評価された。このコーディングにより，1 つのウェブ
チャート上にアイデアとしていくつの要因が書き出されているか，内容の重複なく集計することが可能となった。この重複を解消したアイデアの数
を本稿では「コード数」と称することとする。
この WS では，主人公の死と関連する要因の主要なカテゴリーとして，医学的要因，
経済的要因，
物理的要因，社会的要因の 4 つのカテゴリーが想定されている（参加者には示されない）。そこで，見いだされた 48 のコードについて，これら 4 つのカテゴリーのいずれかに含められるか否かを個別に検討した。本研究ではこれら 4 つのカテゴリ
ーを「コアカテゴリー」と称することにする。コ
アカテゴリーに当てはまらないコードは「その他」のカテゴリーに振り分けた。カテゴリーごとのコ
ード数とコードラベル例を表 1 に示す。

・WS の最初にメンバー確認を行う際，それぞれがウェブチャートに書き込む際のテキストカラー（背景色）を決める手順を加えた。
このオンライン形式 WS において作成されたウェブチャートの例 1 を図 4 に示す。完成度に差はあるものの，2021 年度においては全てのグループ
がウェブチャートの完成に至った。分析作業のテ
クニカルな面では，メンバーそれぞれが OneNote
上に書き込んだテキストを画面上でスムーズに移動できるようになり，2020 年度のオンライン形式
WS と比較して縮約と要因分析がより深められていた。また各グループともメンバー全員が自分の意見を OneNote に書き込むことができていた。
3.

方法（対面形式とオンライン形式の比較）
本節では，2019 年度に実施した対面形式 WS と，改良を経て 2021 年度に実施したオンライン形式
WS における学習成果を比較する。具体的には両形式共通の成果物であるウェブチャートを分析対象とし，図中の質的データをコーディングによって量的データに変換して比較する混合研究法の手法を用いた。

表１ カテゴリーごとのコード数とコード例
カテゴリー

コード数

コードラベル例
不適切な応急手当

医学的要因

7

予防接種の未実施
医師・看護師不足

など

国の財政難
経済的要因

3.1. 分析対象
2019 年の対面形式 WS の参加者は東京高専に所属する 1 年生 207 名で，2021 年度のオンライン形
式 WS の参加者は同じく東京高専 1 年生の 202 名であった。
対面形式 WS では参加 55 グループ全てがウェブ
チャートを完成させたが，記録写真が不鮮明で文字を判別できないものが 1 例あり，これを除外した 54 例のウェブチャートを分析対象とした。オンライン形式 WS では，参加 45 グループ全てがウェブチャートを完成させ，そのスクリーンショッ
ト記録 45 例すべてを分析対象とした。

6

家庭の貧しさ
物資の不足・物価高

など

木のトゲ
物理的要因

8

裸足だった
大都市までの距離など

地主の冷たさ・欲深さ
社会的要因

15

貧富の格差
交通機関の未整備など

主人公の不注意
その他

12

運命的要因
国際協力支援など

コーディングによってそれぞれのウェブチャー
トに紐付けられたコードの数は量的データとして扱い，その統計処理には IBM SPSS Statistics 21を用いた。

3.2. 分析方法
一連の解析作業は質的データ分析ソフト Nvivo（Release 1.6.1）を用いて PC 上で行った。まず分析対象となるウェブチャートを全てソフトウェ
アに取り込み，ウェブチャート上の全ての付箋・テキストを読みながらオープンコーディングによってコード化を進めた。その後，多少の表現の違いはあっても同じ内容と捉えられるコードの統合を進めたところ，最終的には 48 のコードに縮約

4.

結果と考察

4.1. グループにおいて出されたアイデアの数
表 2 は，ウェブチャート 1 枚あたりに書き出されたコード数の平均値を，対面形式とオンライン
形式で比較したものである。1 チャートあたりの90東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
い。コード数が 0 のコアカテゴリーがあるウェブ
チャートは，その網羅性において何らかの理由で標準的な到達レベルに至らなかったと評価することができよう。そこで， コード数が 0 のコアカテゴリーがあるチャートと，コアカテゴリー全て少なくとも 1 コード以上あるチャートを区別し，集計した結果が表 3 である。項目間の比較にはカイ二乗検定を用いた。

コード数が多いほど，WS においてグループのメン
バーからより多種多様なアイデアが出されたと評価することができよう。
各グループが作成したウェブチャート 1 枚あたりのコード数は，対面形式で平均 20.43 コード（SD: 2.88, n = 54），オンライン形式で平均16.64 コード（SD: 3.65， n = 45）だった。両形式の平均コード数の比較は，F 検定にて等分散性の有無を確認したのち，対応のない t 検定を用いた。その結果，対面形式の平均コード数はオンラ
イン形式より有意に多かった (t(97) = 5.76, p< .001)。

表 3 対面形式 WS とオンライン形式 WS におけるコアカテゴリーの網羅性比較
コードなしのコアカテゴリー

表 2 対面形式 WS とオンライン形式 WS におけるウェブチャート 1 枚あたりのコード数の比較
n

M

SD

Max

Min

t

対面

54

20.43

2.88

28

14

5.76

オンライン

45

16.64

3.65

27

8

**

対面
実施
形式 オンライン

ある

ない

χ2(1)

0(0%)

54

7.67

6(13.3%)39

n = 99,**: p = .006（Fisher の直接法）

このように，対面形式とオンライン形式それぞれの WS で作成されたウェブチャートを対象に，医学・経済・物理・社会のコアカテゴリーに含まれるコード数が少なくとも 1 つ以上あるかどうかとの関連を調べたところ，有意な関連が見られた（χ2(1)= 7.67, p = .006）。
対面形式 WS では，コード数が 0 のコアカテゴ
リーがあるウェブチャートは認められず，全てのウェブチャートが網羅性の面で実践者が期待する
標準到達レベルに到達していた。
一方で，オンライン形式 WS では，6 つのグループのウェブチャートにおいてコード数が 0 のコア
カテゴリーがあった。この 6 つのウェブチャート
について，どのコアカテゴリーのコード数が 0 であったのか調べたところ，すべて「物理的要因」のカテゴリーであることがわかった。この物理的要因のカテゴリーに含まれるコードは，道に「木のトゲ」あったことや，「サンダルが壊れた」
こと，
あるいは「村が大都市まで遠かった」ことなど，
社会や経済の課題とはやや趣が異なる要因である。
当たりまえ過ぎてメンバー全員が見落としてしまったのか，要因を出し尽くすには時間が足りなかったのか，理由は明らかではない。しかし，KJ 法やマインドマップの手法においては，アイデア出しにタブーを設けず，できるだけたくさんのアイ
デアを出すことも重要である。例えば，「サンダルが壊れた」という一見解決しようのない要因も，それを足がかりに靴のリユースやエコトレードと: p < .001

改良を加えることで参加グループ全てがウェブ
チャートの完成に至った 2021 年度のオンライン
形式 WS だったが，対面形式 WS と比較するとコード数の平均値で 2 割ほど少なかった。オンライン
形式では様々な制約により参加者同士のコミュニ
ケーションが質的にも量的にも抑制されてしまう
ため，グループ内でアイデアが触発されるようなさらなる仕掛けが必要であろう。
コード数のばらつきをみると，オンライン形式の方が対面正式よりも標準偏差が大きかった。ただし最大値では対面形式（最大値 28）とオンライン形式（最大値 27）の間で差はほとんどなく，最小値においてオンライン形式（最小値 8）の方が対面形式（最小値 14）より 4 割ほど少ない結果となった。
4.2. 要因分析におけるアイデアの網羅性
本研究において実践した WS は，手順に沿って進めて行けば一定の水準の学習成果に辿り着くよう，工学的アプローチによりデザインされたものである。主人公の死の要因分析を行うにあたり，注意深くストーリーを読めば，表 1 に示した 4 つのコアカテゴリーそれぞれに含まれるようなアイ
デアが，ウェブチャート上に少なくとも 1 カテゴ
リーにつき 1 コード以上書き出されておかしくな91黒田：遠隔授業におけるオンライン形式ワークショップの導入と評価いったいくつかの NGO 団体が取り組んでいるようなアイデアと繋がるケースもある。
WS における「アイデアを出し尽くす」という点で，オンライン形式には課題が残ったと言えよう。
4.3. 特異的なアイデアの出現
ここでは「その他」のカテゴリーに振り分けた
コードについて個別に検討する。コアカテゴリーに分類されたコードは，ストーリーの文中にコードのキーワードとなる単語が使われているなど，
問題提起教材から一次的に読み取れるものが多かった。一方で，「その他」のカテゴリーに分類した
コードの中には，ストーリーの展開に疑問を持ったり，独自の発想だったり，参加者が持っている関連知識とストーリーの状況が結び付けられるな
ど，コアカテゴリーのコードとは異なる視点で導き出された特異的なアイデアが見られた。
そこで，このようなアイデアの出現について対面形式 WSとオンライン形式 WS を比較し，WS によって標準的なアイデアの枠を越えるような飛躍的発想がみられたか検討してみる。
まず「児童労働」というコードについて，対面形式とオンライン形式それぞれのウェブチャートにどの程度書き出されていたか調べた結果が表 4である。
表 4 対面形式 WS とオンライン形式 WS における「児童労働」コードの出現率の比較「児童労働」のコード
対面実施
形式 オンライン

ある

ない

χ2(1)

26(48.1%)

28

10.64

9(20.0%)36

n = 99, ** : p = .001

項目間の比較にカイ二乗検定を用い，対面・オンラインの形式の違いと，「児童労働」のコードの有無との関連を調べた結果，有意な関連が見られ（χ2(1)= 10.64, p = .001）,対面形式により多くの「児童労働」のコードがみられた。
このコードは，ストーリーの主人公が家畜の餌を運んでいるという状況を漠然と捉えるのではな
く，4 才の子どもである点を踏まえ，また SDGs の目標にも挙げられている「児童労働」の視点と結びつけることで見いだされている。この一段深掘りが必要なコードが見いだされたウェブチャート

は，オンライン形式 WS では対面形式 WS の半分ほどであった。
次に「両親の諦め」というコードについて，対面形式とオンライン形式それぞれのウェブチャー
トにどの程度書き出されていたか調べた結果が表5 である。
表 5 対面形式 WS とオンライン形式 WS における「両親の諦め」コードの出現率の比較「両親の諦め」のコード
対面実施
形式 オンラインn = 99,

**

ある

ない

χ2(1)

12(22.2%)

42

8.61

1( 2.2%)44: p = .005（Fisher の直接法）

項目間の比較にカイ二乗検定を用い，対面・オンラインの形式の違いと，「両親の諦め」のコードの有無との関連を調べた結果，有意な関連が見られ（χ2(1)= 8.61, p = .005），対面形式により多く「両親の諦め」のコードがみられた。
このコードは，ストーリの両親は高額の借金までして主人公を遠方の病院に連れて行ったが，さらに治療費がかさむ状況で必要な治療を諦めてしまった点を指摘している。
「諦めた」という指摘は，「諦めるには早かったのではないか？」「まだできることがあったのではないか？」という解決策の探索に繋がっていく視点で，ストーリーの背景にある課題を見いだす可能性があるコードと言える。
このコードが出されたウエブチャートは，対面形式 WS では 2 割ほどあったが，オンライン形式 WS
では 1 例のみであった。
次に「運命・不遇」というコードについて，対面形式とオンライン形式それぞれのウェブチャー
トにどの程度書き出されていたか調べた結果が表6 である。
表 6 対面形式 WS とオンライン形式 WS における「運命・不遇」コードの出現率の比較「運命・不遇」のコード
対面実施
形式 オンラインn = 99,

**

ある

ない

χ2(1)

10(18.5%)

44

3.02

3( 6.7%)42: p = .082（Fisher の直接法）

項目間の比較にカイ二乗検定を用い，対面・オ

92

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
ンラインの形式の違いと，「運命・偶然」のコードの有無との関連を調べた結果，有意な関連は見られなかった（χ2(1)= 3.02, p = .082）。
このコードは，一見やや達観した視点からの発想に見えるが，課題解決の出発点としては興味深い。なぜなら，このストーリーに埋め込まれた課
題を「運命・不遇」として見過ごして良いのかという逆説的な問題提起に繋がるからである。さらに公平や福祉の問題を議論する際に「無知のヴェール」*1といった原則を考慮すべきではないか，といった哲学的議論を展開することもできよう。このコードは対面形式 WS，オンライン形式 WS の両
ウェブチャートにおいてみられたが，出現率はい
ずれも 2 割未満のアイデアであった。
5.

まとめと今後の課題
本研究では，まず東京高専本科 1 年生の保健分
野の授業にて実践の蓄積があった WS の手法をオ
ンライン形式に移植した試みにつて報告した。本
研究の WS をオンライン形式で行う場合，グループによる要因分析の作業に KJ 法的な要素が入る
ため，メンバーで共有する画面上にそれぞれのア
イデアが書き出された後，そのテキストの位置を自由に移動できることがポイントとなった。これを踏まえ，ツールの再選定や操作に慣れるためのアイスブレークを取り入れるなど改良を図ったところ，翌年 2021 年度のオンライン形式 WS では，参加した全てのグループがウェブチャートの完成に至った。
この 2021 年度の WS で作成されたウェブチャー
トについて，2019 年度の対面形式 WS で作成されたウェブチャートと比較を行い，オンライン形式
WS が対面形式 WS と同等の学習成果を得られたか検討した。その結果，各グループで出されたアイ
デアの数，コアカテゴリーの網羅性，特異なアイ
デア出現率において，対面形式 WS の方がオンライン形式 WS を上回っていた。よって，本研究において試行したオンライン形式 WS は，今後さらなる質的向上が望まれることが明らかになった。
オンライン形式 WS の質的向上を図るうえでは，
コミュニケーション方法の制約が高いハードルとなる。城間 6)は，ワークショップと呼ばれる活動に共通する特質として「創造性」
「身体性」
「協働
*1

性」
「意味生成」の 4 点をあげている。このうち，
オンライン形式 WS では身体性の面で不利が生じることは言うまでもないだろう。それでは，身体性とはワークショップの活動に何をもたらすのだ
ろうか。城間は「ワークショップでは従来の『学習』とは異なり，頭で考える（認知）だけでなく，感じること（情動）が大切にされる」と述べている。
身体を使った働きかけがこうした情動的変動，
またそれに触発されたアイデアをもたらすのだとすれば，今後オンライン形式 WS においてそれを補うために何を工夫すれば良いだろうか。
1 つは，情報技術の革新により，オンラインによるコミュニケーションに身体性が加味されることが考えられる。例えば，今注目のメタバースと呼ばれる仮想空間で WS を行うことなどが考えられる。
別のアイデアとしては，現状の制約下であっても，より能動的にコミュニケーションを取りたくなるような，新鮮味のある仕掛けを工夫することがあげられる。例えば WS のグループのメンバー
を複数クラスや複数学年の学生で構成したり，学外の参加者を加えたりしてみてはどうだろうか。
あるいは海外の学生と一緒に WS を行ってみるのはどうだろうか。異文化に触れることによって触発されるアイデアは少なくないだろう。
本研究では，対面形式 WS とオンライン形式 WSの比較に混合研究法を用い，最終的にはコード数という量的データによって評価を行った。このことにより，両形式それぞれの WS で作成されたウェブチャートの全体的な傾向をつかんだわけだが，もちろん個々のウェブチャートには，平均値には現れない興味深い点が数多くみられた。例えば，全体のコード数の平均値は対面形式 WS より低かったオンライン形式 WS であったが，図 5 に示した例 2 のように，対面形式 WS と同等以上のコード数が出された充実したウェブチャートもあった。
今後は，オンライン形式 WS が進められるプロセスにも注目し，WS に取り組んでいる参加者同士のコミュニケーションについても分析を行ってみたい。

無知のヴェール：社会秩序の議論を行う際，自分が置かれた状態（才能，性格，財産，運など）がお互いに全くわからない「無知のヴェール」で覆われた想定で議論するという哲学者ジョン・ロールズの思考実験。

93

黒田：遠隔授業におけるオンライン形式ワークショップの導入と評価

図 5 オンライン形式 WS（2021 年度）で作成されたウェブチャートの例 2
会誌 25 巻 3 号，pp.55-62，2020.
5) 山口誠史(編集責任者):MDGs ワークショッ
プ実施マニュアル，国際協力 NGO センター
(JANIC)，2010.
6) 城間祥子：ワークショップを実践できる教師の育成を目的とした授業プログラムの開発，
上越教育大学研究紀要，第 38 巻第 2 号，2019

謝辞
本研究は JSPS 科研 20K03059 の助成を受けたも
のです。
参考文献
1) 黒田一寿：共助・相互交流促進の仕掛けをもった健康に関する授業の展開，pp. 11-12，日
本高専学会第 23 回年会講演会，2017．
2) 黒田一寿：小グループをベースとした座学の取り組みに対する授業アンケートの自由記
述分析による評価，東京工業高等専門学校研究報告書第 50 号，pp.32-40，2018.
3) 荒木寿友：ワークショップの構想からみた新
しい類型化の試み−連続した取り組みとしてワークショップを展開するために−，立命館
教職教育研究（特別号），pp.3-13，2016.
4) 黒田一寿：ワークショップ形式授業の会話分
析〜障害の社会モデルの発見〜，日本高専学（２０２２年１月１４日 受理）

94

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

透析治療用止血バンドのずれ防止具の開発
齊藤浩一＊，森悠人＊
透析治療後に使用する止血バンドに取り付けてずれを防止するシリコーンゴム製のアタッチメント（ずれ防止具）を試作した。局所圧迫型止血バンドは止血部位に効果的に荷重を与えられるが，突出部が大きいた
め手や物にぶつかり腕の円周方向へズレやすい。ずれ防止具は局所圧迫型止血バンドの圧迫荷重の負荷部に取り付け，腕に対する広い接触面積によって摩擦抵抗を増加させ，ズレを抑制する。評価実験の結果，ずれ防止具を装着することで約３倍の偏った荷重に対してずれ耐性が向上することが確認された。
（キーワード：人工透析、止血バンド、ずれ、摩擦抵抗）

Development of a Slip Preventer for a Dialysis Hemostatic Band
Hirokazu SAITO*, Yuto MORI*
We developed a prototype of a slip preventer which was made from silicone rubber attached with a hemostatic band usedin dialysis treatments. A region compression type of hemostatic band can compress effectively to the hemostasis region,but it can slip in a circumferential direction by contact with the patient's hand or objects to its large projection. The slip
preventer was attached to the lower side of the load point of the region compression type of hemostatic band, and it reduce
slip by increasing friction with a large contact area to the arm skin. The results of a slip test showed that the slip preventer
could tolerate about three times the strength of an unequal load to the hemostatic band.
(Keywords: hemodialysis, slip preventer, slip, friction)

1.

はじめに
生活習慣病である高血圧や糖尿病の患者数の増加に伴い，それらの疾病と密接な関係にある慢性腎臓疾患の患者が増加している。腎臓疾患における腎代替療法の中で一般的なものは血液透析であり，透析治療患者数は 1970 年代初頭では 1 万人以下であったが，1990 年に 10 万人を突破し，その後 10 年ごとに 10 万人の増加が続き，2015 年には 32 万人を超えており，腎臓疾患は病気による死因の第 7 位となっている 1)。
腎臓疾患の治療法である人工透析は血液を血管から体外に取り出し，濾過器にて老廃物や過剰な水分を除去して再び血管内に循環させる治療方法である。治療後は脱血や返血のために針を刺した部位を圧迫して止血する。しかしながら穿孔部
位のシャント（動脈-静脈バイパス）は血液が多く流れており，透析に用いる針（1.2〜1.8mm：18〜
15G）は一般に採血で用いられる針（0.8mm：21G）
より太く穿孔部が大きいため，止血には時間を要する。さらに透析治療では濾過器における血液凝固を抑制する抗凝血剤が投薬されるため，いっそ＊機械工学科

95

う止血されにくい。止血時間は 10〜15 分程度であるが個人差が見られ，患者の約 70%を締める 65
歳以上の高齢者では握力が低下し，持続的な止血は困難を伴うことが多い。
透析病院などの施設では止血時の患者の負担を軽減するため，図 1 のような止血バンドが用いることが多い 2)。全体圧迫型は止血部位に当てた
綿製のパッドを帯状の弾性バンドで押さえて止血する。簡易に用いられるが止血部位以外にも圧力が加わりやすいので，血管を閉塞して血流を遮断しないように注意が必要となる。局所圧迫型は止血部位に集中して圧迫力を負荷するＭ字型のステーが弾性バンドに取り付けられているため，血流阻害を防止しやすく患者への負担が少ない。しかしながら局所圧迫型止血バンドは突出部が大きい
ため手や物にぶつかり止血位置からズレやすいというデメリットを抱えている 3)。そこで市販の局所圧迫型止血バンドに取り付けられるズレ防止具の開発を行った。本報では試作したずれ防止具の構造及び，ずれ荷重に対する評価実験結果について述べる。

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）(a)全体圧迫型(b)局所圧迫型
図１ 市販の止血バンドの例
2.

局所圧迫型止血バンド
市販の局所圧迫型止血バンドのＭ字型ステーの断面構造を図２(a)に示す。
素材にはポリオキシ
メチレン（Polyoxymethylene:POM）樹脂が用いら
れ，長さ約 95mm，高さ 16.4mm，奥行き方向の長さ
は固定用の弾性バンド幅に合わせた約 25mm である。止血部位に面する部分の長さは約 30mm である。
Ｍ字の凹み部の角度は左右にそれぞれ 140 度，
凸部は 100 度である。ステーの両端には弾性バン
ドが取り付けられ，腕に巻き付けられる。このとき締結力は腕の上部では止血部位に集中して負荷され，下部では弾性バンドの接触面全体に分散される。このため内部の血管を過剰に圧迫して血流を阻害することなく止血が可能となる。
図２(b)は金光ら 3)により改良されたＭ字型ス
テーの断面構造である。市販品と同等の止血圧迫力を維持しつつ，腕からの突起の高さを抑制することで治療中に不意に接触しにくい形状となっている。
しかしながら接触の機会が減少するものの，止血の作用点から離れた両端に弾性ゴムバンドの締結力の作用点があるため，接触があった時に発生するモーメントが大きく，不安定さは解決されていない。

ているため，外部から力を受けるとずれやすい。
そこで止血圧力の集中を妨げず，ずれのモーメン
トを抑制するアタッチメント（ずれ防止具）を取り付けることでずれの防止を試みた。
ずれ防止具は局所圧迫型止血バンドの圧迫荷重を付加する部位に取り付け，腕に対する広い接触面積によって摩擦抵抗を増加させ，ズレの抑制を図る。図３にずれ防止具の断面構造を示す。奥行き方向の長さは止血バンドの幅に合わせた25mm である。材料には生体適合性の高いシリコー
ンゴム（信越化学工業株式会社，KE-103）を用いた。止血圧力は上面の平坦部分でＭ字型ステーから受け，止血綿を介して止血部位に圧力をかける。
上面平坦部から緩やかに止血綿を包む形状とすることで，止血綿のずれや脱落の防止を図っている。
ズレ防止具の両端には腕上面を密着して覆うように足を設け，足と皮膚表面の摩擦力によりずれを抑制する形状とした。足部の形状は高齢男性の腕の平均サイズ 4)に基づいて設計した。
図４は市販されている止血綿の例である。施設
によって錠剤状，そら豆状，楕円筒状の止血綿が用いられている。

図３ ずれ防止具の構造(a)市販バンド(b)形状改良されたバンド
図２ 局所圧迫型止血バンドの構造
3.

ずれ防止具

3.1. ずれ防止具の構造
止血バンドのＭ字型バンドは止血圧力を対象部に効果的に集中させるが，周辺部が腕から浮い

図４ 止血綿の例96齊藤，森，篠原：透析治療用止血バンドのずれ防止具の開発
図５にずれ防止具の型枠を示す。型枠はアルミニウムのブロックからワイヤーカッターで切り出した。成形においては型枠内部に剥離材（信越化学工業株式会社，バリヤコート No.6）を塗布した
後に主剤と硬化剤を混合したシリコーンゴムを流し込み，
デシケータにて脱気しながら硬化させた。

・No.1: 基準タイプ
・No.2:基準タイプより一回り幅が広く，腕に密着させるため接触角度を大きくし，さらに足部の接触面積を約 2 倍にしたタイプ
・No.3:基準タイプの足部の接触面積を約 2 倍にしたタイプ
・No.4: そら豆状，楕円筒状の止血綿の利用時に安定して固定できるように窪みを設けたタイプ
4.

ずれ防止具の性能評価実験

4.1. 実験方法
製作したずれ防止具の耐ずれ性能を評価する
ため，図６に示す実験系を構築した。局所圧迫型
止血バンドにズレ防止具を取り付け，採血訓練に用いられているシリコーンゴム製の腕モデル（株式会社高研，静脈採血注射モデル I 型）に止血バ
ンドを適正止血圧の 40mmHg(1.7N)となるように締結した。止血綿は楕円筒状のＳＰコットンを用い，図７に示すようにロードセルを装着して止血荷重を計測した。
止血バンドに定量的な接触力を負荷するため，
止血バンドの片側に重り（分銅）を吊り下げることで荷重を掛けた。荷重で止血バンドがずれることでロードセルの出力値が変化するが，ずれが大きくなり止血荷重が負荷されなくなるまで荷重を増加させた。
なお，生体組織を模した腕モデルの表面は弾性係数が小さく柔らかいため，ロードセルの感圧部の突起が埋没して正しい反力が得られないため，
アルミニウム製の円盤(直径 19mm,厚さ 4mm)を圧力子として腕モデルの皮膚と感圧部の間に挟んだ。

図５ ずれ防止具の型枠
3.2. ずれ防止具の構造パラメータ
ずれ防止具は足部と肌と間の摩擦を利用してずれに対する抗力を得る。そのため図３に示したように，足部の長さは固定用の弾性バンドが干渉しないことを前提にできる限り長い方が望ましいと考えられる。また，止血圧力を介する部分の面積をＭ字型ステーと同等にして圧力の変化を生じない大きさが望ましいと考えられる。そこで形状の変化がずれに対する耐性に与える影響を検討するため，表１に示すようなタイプのずれ防止具を設計した。
表１ ずれ防止具の構造パラメータ

図６ 耐ずれ荷重の評価実験

97東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
脱落するまで初期止血力よりも減少し続けた。
No.2 は負荷荷重をかけ始めると 0.98N の負荷時
（図中②）まで初期止血荷重よりも約 0.5N 減少
し，その後は 1.67N の負荷で脱落するまで大きく減少した。No.3 は 1.47N の荷重（図中③）まで止血力が増大し，1.96N の負荷で脱落するまで止血力が減少した。これら①〜③は止血バンドの締結
力による止血力への作用状態が変化したことを示しており，止血部位のずれが発生したと考えられる。各タイプのずれ発生時及び脱落時の負荷荷重を表２に示す。
表２ 各タイプのずれ発生時及び脱落時の負荷荷重
図７ 止血綿に装着したロードセル
4.2. 実験結果及び考察
各タイプのずれ防止具を装着した局所圧迫型
止血バンドの片側に負荷を与え，ずれにより脱落
して止血荷重が負荷されなくなるまで荷重を増加させた時の止血力を図８に示す。止血バンドは適正止血力になるように腕モデルに装着したため，グラフの縦軸は適正止血力をゼロとして変化分をプロットした。局所圧迫型止血バンドのみを腕モデルに装着してずれ荷重を負荷した時は負荷の増加にともない止血力が大きく増大し，1.18N の負荷のときに止血力は約 0.32N となり，これ以上の負荷を与えると止血バンドが脱落した。No.1 は負荷荷重による止血力の増大は少なく，0.69N の負荷の時に最大値となり（図中①），1.96N の負荷でChange of hemostatic force [N]

止血バンドの片側（力点側）に荷重を負荷した
場合，バンドが腕から滑らないと仮定すると，反対側はバンドが伸びながら支点となり，止血部位付近を作用点としたテコのように力が働くと考えられる。負荷荷重によるＭ字型ステーのたわみやバンドの伸び，ロードセルにかかる力の方向の変化などによりロードセルに作用する力は減少する。
この減少分の力が止血バンドに腕の円周方向にずれを生じさせる。ずれ防止具を装着すると止血バンドを単体で用いた場合に対して全てのタイプで負荷時に止血部位にかかる力は小さくなった。こApplied load [N]

図８ ずれ荷重と止血力の関係

98

れはずれ防止具の素材がシリコーンゴムであるた
め POM 製のＭ字型ステーよりも柔らかいため変形
し，ずれ荷重を吸収したと考えられる。特に No.2は荷重を受ける部位の幅が広いため変形しやすく，
止血綿との接触せずに拘束されない部位が広くなる。そのためロードセルを浮かせるような変形を生じ，②に至るまでの止血力の低下を呈したと考えられる。①〜③以降は負荷の増大に関わらず止血力が低下するのは，ずれ，もしくはずれ防止具の変形が著しくなり止血作用が機能していない状態であると言える。しかしながら全てのタイプのずれ防止具は止血バンドが脱落するまでの負荷荷重を少なくとも約 0.5N 大きくさせ，ずれの防止に効果があった。
No.1 は他のタイプに対して足部の面積が半分であり，腕モデルとの摩擦が小さい。①のずれ発
生が他のモデルよりも小さい荷重で発生したのはこの摩擦の小ささに起因すると言える。そして前
述のように，さらに荷重が増大するに伴ってずれも大きく発生し，止血力を低下させたと言える。
No.3 は③の 1.5N の負荷荷重まで止血部位にかかる力を維持することができた。これは No.1 に対して約２倍の足部面積を有することで腕モデルとも摩擦を確保し，同様の足部面積を有する No.2よりも荷重を受ける部位の幅が小さいため変形量も小さいためと言える。
以上より，ずれ防止具の装着により局所圧迫型
止血バンドの耐ずれ性は 1.18N から 1.96N に約 7割向上し，ずれが発生した後も適正止血荷重を維持できることから，ずれ防止具の有用性を確認することができた。また，ずれ防止具は受荷部位が止血綿を保持しやすくかつ変形しにくい形状であること，足部は固定用の弾性バンドと干渉しないことを前提に摩擦力を得るための長さを確保する
ことが有効であることが示された。

ドではＭ字型ステーの圧迫部が平面状で硬いため，固定が不安定になってずれやすい。ずれ防止具の素材はシリコーンゴムであるため，POM 製のＭ字型ステーよりも柔らかいが，そら豆状，楕円筒状の止血綿の局面に馴染んで保持できるような柔軟性は有していない。
そこで，そら豆状や楕円筒状の止血綿を利用する場合でも安定した装着を可能とするための改良を試みた。止血綿接触部の形状に改良を加えたタ
イプの外観を図９(b)に示す。
ずれ防止具の足部の形状は No.3 の対応と同様であるが，止血綿と接触する部位にくぼみを持たせることで止血綿を保持するような効果を狙った。くぼみの形成で薄くなった部分の強度不足を解消するため，厚さは8mm に変更した。改良したずれ防止具の耐ずれ荷重を評価するため，4.1 節と同様の条件で実験を行った結果を図１０に示す。

4.3. そら豆状/楕円筒状止血綿利用への対応
試作したずれ防止具はＭ字状ステーの加圧面に密着するように平坦な上面を有し，下面の加圧面も同様に平坦な構造になっている。そのため平坦な面で接する錠剤状の止血綿を利用する場合は安定感が得られる。しかしながら臨床では施設によってはそら豆状，楕円筒状の止血綿や折り返したガーゼなどが使用されている。これらの止血綿やガーゼを全体圧迫型止血バンドで固定して圧迫止血する場合は問題ないが，局所圧迫型止血バン

Change of hemostatic force [N]齊藤，森，篠原：透析治療用止血バンドのずれ防止具の開発(a) 錠剤状止血綿用タイプ（No.3）(b)そら豆状/楕円筒状止血綿対応タイプ(No.4)
図９ 止血綿接触部の形状変更

Applied load [N]

図１０ No.4 タイプの耐ずれ荷重評価実験結果

99

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
綿を固定しながら操作できるため，安定した装着が行えることが期待できる」との意見を得た。ま曲面を有する止血綿を保持するような形状にた，臨床に使用するには至らなかったが，ダミー加圧面を変更した No.4 の止血力は止血バンドのの腕への装着に対して下記の意見が得られた。
片側へ負荷の増加に伴って増加し，約 1.5N の負n 止血バンド単体よりも安定性がある。
荷時にピークを呈し，さらに約 2.2N の負荷時に 2n No.3 より No.4 が使いやすく，安定性がある。
回目のピークを呈したのちに減少し，3.63N の負n 当院で使用しているガーゼにも対応できる。
荷で脱落した。止血力の大きさは No.3 と比較しn 経験が浅いスタッフでもガーゼをズレ防止具て大きく，1.18N の負荷時の止血力は局所圧迫型
で抑えることができるため，使用時の簡便化
止血バンドを単体で用いた時をほぼ同様の約を感じた。
0.3N となり，さらに負荷の増加に伴って増加した。
n ズレ防止具の耐久性を証明してほしい。
これは No.3 のずれ防止具に比べて負荷による変n 前腕以外に上腕にも対応して欲しい。
形が抑制され，止血バンド単体よりもずれが抑制されたことを示していると考えられる。止血力はヒアリングで得られた意見のように試作した
１つ目のピークの後は変形やずれのために一時減ずれ防止具は患者に確実に装着でき，安定した止少するが，その状態で安定するため再度増加して血が行えることが期待された。一方で耐久性につ
２つ目のピークを呈したと考えられる。最終的にいて検証がなされていないことから，繰り返しの脱落する負荷荷重は No.3 及び止血バンド単体時
脱着や荷重負荷，アルコールなどによる消毒液にのそれぞれ約 2 倍及び 3 倍であり，改良した No.4
対する耐性などについての試験を要すると言える。
の形状のずれ防止具は大きな耐ずれ性能を有していることが示された。
5.

まとめ
透析治療後に使用する局所圧迫型止血バンドのずれ防止具を試作した。評価実験の結果，ずれ防止具を取り付けることで約３倍の偏った荷重に対してずれ耐性が向上することが確認された。透析スタッフ
へのヒアリングにおいても「経験の浅いスタッフ
でも確実な装着が行えることが期待できる」との意見が得られ，ズレ防止具の有用性が確認された。

4.4. 医療従事者へのヒアリング
試作したずれ防止具について透析治療に従事している神奈川県内のＲクリニックの看護師長にヒアリングを行った。ヒアリングには図１１に示すように M サイズ及び L サイズ局所圧迫型止血バ
ンドに No.3 及び No.4 のズレ防止具をそれぞれ取り付けたもの用いた。

謝辞
機材提供等の支援を頂いた田倉繃帯株式会社に感謝の意を表します。

(a) M サイズ-No.3

参考文献
1) 厚生労働省：腎疾患対策検討会報告書～腎疾
患対策の更なる推進を目指して～, 20182) 日本衛材株式会社：日本衛材総合カタログ
no.9, p27, 20133) 金光創太郎：透析治療用止血用バンドの構造改良に関する研究，2017 年度東京工業高等専門学校卒業研究論文，pp.11-15, 2018.
4) 江良和雄他：各種透析用止血クランプの開発，
透析会誌 18(1), pp.35-38, 1985.

(b) L サイズ-No.3(c)サイズ M-No.4(d) L サイズ-No.4
図１１ ヒアリングに用いた止血具
その結果，「装着時の安定性が向上し，市販の止血バンドと比較して使い勝手が良さそうである。
また，止血に不慣れなスタッフでもガーゼや止血（２０２１年８月４日 受理）

100

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

教育用塑性加工シミュレータの開発
小泉隆行＊
教育用塑性加工シミュレータを開発し，代表的な塑性加工法の一つである円筒深絞り加工を例題に，本シミュレータの性能を検討する。はじめに，微視的塑性論と巨視的塑性論をパブリックドメインソフトウェア
である動的陽解法有限要素コード DYNA3D に実装し，面内異方性を持つアルミニウム合金板の円筒深絞り加工で発生する絞りカップ耳形状の予測シミュレーションを実施した。巨視的塑性論よりも微視的塑性論において，絞りカップ耳形状が良好に予測される。次に，絞りカップ耳形状に顕著な影響を与えるブランク縁部の要素を微視的塑性論，それ以外の要素を巨視的塑性論とし，微視的塑性論を適用する要素領域を広範囲に変化させて絞りカップ耳形状と計算時間の関係を調査した。ブランク縁部の約 40%に微視的塑性論を適用することで，実験結果と同等の絞りカップ耳形状が得られる。さらに，計算時間が従来の 40%程度に短縮できることから，本シミュレータは教育用ツールとして十分な性能を有することを示唆する。
（キーワード：多結晶塑性，アルミニウム合金，集合組織，円筒深絞り加工，面内異方性）

Development of Metal Forming Simulation Software for Educational Use
Takayuki KOIZUMI*This study presents a practical method based on a crystal plasticity theory to predict earing profiles in a deep cup-drawing
process from crystallographic texture data. The author implements the extended Taylor model as a crystal plasticity theory
and Hill’s quadratic yield function as a phenomenological plasticity theory, into an explicit finite element program forstructural/continuum mechanics (DYNA3D). Considering the fact that ears are formed on the rim of a blank during deep
cup-drawing, the crystal plasticity theory is applied to only the elements around the rim of the blank that has a pronounced
effect on earing profiles, whereas the phenomenological plasticity theory is applied to the remaining regions of the blank.
In the numerical analysis of deep cup-drawing of an aluminum blank with a drawing ratio of 1.94, the area occupied byelements to which the crystal plasticity theory is applied is varied in a wide range, and the effect of the variation isinvestigated in terms of the earing profiles and computation time. It is observed that the application of the crystal plasticity
theory to approximately 40% of the blank can express the actual earing profiles of cups drawn with a sufficiently highaccuracy. Moreover, in that case, the computation time is reduced to 40%, compared to that required for the full crystal
plasticity analysis.
(Keywords: Polycrystal plasticity, Aluminum alloys, Texture, Deep cup-drawing, In-plane anisotropy)

1.

緒言
近年では，製品設計から生産プロセスに至るまで，ものづくりに関する幅広い分野でコンピュータが援用されており，リードタイムの短縮を図って生産性を向上させる取り組みが活発化している。
このデジタルエンジニアリングの中心には，有限要素法をベースとしたシミュレーション技術が存在する。塑性加工は自動車などを構成する多くの部品の大量生産に広く用いられている加工であり，日本のものづくりや経済発展を支えてきた重要な技術である。最近ではシミュレーションの活用に＊機械工学科101

より，試作回数の低減を目指したトライレス設計が検討されており，産業界から大きな期待が寄せられている。有限要素法によるシミュレーション
は，高精度の解析結果を容易に得ることができる
反面，材料特性，境界条件，解析条件などで結果が大きく左右される。特に，大変形を取り扱う塑
性加工シミュレーションでは，多くの仮定や近似を含むことから，解析結果にはこれらの影響も当然付加される。有限要素法のみならず，多結晶塑性モデルや異方性降伏関数などの材料モデルに関する知識がなければ，最適な解析条件や解析結果

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）の妥当性について判断することは困難であろう。
それゆえ，若年技術者や学生に対して，高度な専門的知識を必要とする塑性加工シミュレーションの技術教育は必要不可欠である。しかしながら，商用の有限要素解析ソフトウェアは，高額なライ
センス料が大きな負担になることから，必ずしも教育用途に適さない場合がある。本研究では，パブリックドメインソフトウェアである動的陽解法
有限要素解析コード DYNA3D1)を改良し，教育用
塑性加工シミュレータを開発する。代表的な塑性加工法の一つである円筒深絞り加工を例題として，
本シミュレータの性能について検討を行う。
2.

2.1. 微視的塑性論
微視的塑性論には結晶塑性論（多結晶モデル）を用いる。結晶塑性論は多結晶金属材料の塑性挙動について，その構成要素である単結晶の塑性特性をもとに論ずるものである。すなわち，単結晶の塑性特性が既知であるとき，多結晶体の塑性挙動は単結晶の塑性特性の重ね合わせで求められる。
単結晶の構成モデルは，Peirce ら 2)によって提案された速度依存形モデルを適用する。アルミニウ
ム合金を対象とするため，{111} 〈110〉の 12 すべり系を考慮する。各すべり系のすべり速度を次式
で与える。
1/𝑚𝑚

𝑔𝑔̇

(𝛼𝛼)

= ℎ ��𝛾𝛾̇
𝛽𝛽

(𝛽𝛽)

�

,

𝑡𝑡

ℎ0 𝛾𝛾𝑎𝑎 𝑛𝑛−1�,𝜏𝜏0 𝑛𝑛𝛾𝛾𝑎𝑎 = � ��𝛾𝛾̇
0

𝛼𝛼

(𝛼𝛼)

(2)

�𝑑𝑑𝑑𝑑

ここで，𝛾𝛾̇ 0 は基準すべり速度，𝑚𝑚はひずみ速度敏
感性指数，𝑔𝑔(𝛼𝛼) は第𝛼𝛼番目すべり系におけるすべり
抵抗，ℎ0は初期硬化係数，𝜏𝜏0 は𝑔𝑔(𝛼𝛼)の初期値，𝑛𝑛はすべりの加工硬化指数，𝑡𝑡は時間である。多結晶体については弾性ひずみを考慮する拡張テイラーモ
デル 3)を用いる。各結晶粒の体積は等しいものと仮定し，巨視的応力は各結晶粒の応力値の平均として得られるものとする。
2.2. 巨視的塑性論
巨視的塑性論には，現象論的塑性論を用いる。
現象論的塑性論とは，微視的には無限に近い自由度を持つ物体の変形挙動を巨視的に見た場合に，できる限り少ない変数で近似表現し，定式化したものである。本研究では，Hill の 2 次異方性降伏
関数 4)を用いる。この降伏関数は，直交異方性主軸の存在を前提に，圧延方向からの角度を変化させた単軸引張試験をもとに式中の異方性パラメー
タを算出し，材料の異方性を表現する。ひずみ速度依存性を仮定して降伏関数を次式のように与える。

教育用塑性加工シミュレータ
パブリックドメインソフトウェアである動的陽解法有限要素解析コード DYNA3D に微視的塑性
論及び巨視的塑性論を実装する。これにより，塑
性加工における異方性材料の弾塑性変形挙動について，微視的もしくは巨視的な観点から，それぞれ解析することが可能となる。塑性加工に関する
有限要素モデルの作成と解析結果の表示（変形状
態や，そのひずみ分布など）には，プリポストプ
ロセッサソフトウェアを用いる。近年では，有償から無償のものまで幅広い選択肢が存在することから，使用者の環境に応じて最適なソフトウェア
を選択すれば良い。

𝜏𝜏 (𝛼𝛼)𝛾𝛾̇ (𝛼𝛼) = 𝛾𝛾̇ 0 sgn�𝜏𝜏 (𝛼𝛼) � � (𝛼𝛼) �𝑔𝑔ℎ = ℎ0 �1 +ϕ̇
𝑓𝑓 = 𝐽𝐽 − �𝑔𝑔(𝜀𝜀̅𝑃𝑃 ) + 𝐷𝐷𝐷𝐷ln � �� = 0
𝜀𝜀̇𝑅𝑅

(3)

𝐽𝐽は相当応力を表し，圧延板を対象とすることから，
平面応力状態を仮定する。板厚方向の応力成分は𝜎𝜎�33 = 𝜎𝜎�31 = 𝜎𝜎�32 = 0とおくことができ，次式で定義することができる。
3
𝐽𝐽(𝛔𝛔, 𝐧𝐧𝑖𝑖 , 𝜀𝜀 𝑃𝑃 ) = ��𝐹𝐹𝜎𝜎�22 2
2(𝐹𝐹 + 𝐺𝐺 + 𝐻𝐻)+ 𝐺𝐺𝜎𝜎�11 2+ 𝐻𝐻(𝜎𝜎�11 − 𝜎𝜎�22 )2
1/2

2+ 2𝑁𝑁𝜎𝜎�12�(4)

𝜎𝜎�𝑖𝑖𝑖𝑖 = 𝐧𝐧𝑖𝑖 ∙ 𝜎𝜎 ∙ 𝐧𝐧𝑗𝑗
(5)𝐹𝐹, 𝐺𝐺, 𝐻𝐻, 𝑁𝑁は異方性パラメータであり，𝑟𝑟値によって決定される。𝐧𝐧𝑖𝑖 は異方性主軸を表す単位ベクトル，𝜎𝜎�𝑖𝑖𝑖𝑖 はこの異方性主軸を参照した応力の成分である。また，ひずみ硬化関数𝑔𝑔(𝜀𝜀̅𝑃𝑃 )を次式のように仮
定する。

(1)

102

小泉：教育用塑性加工シミュレータの開発

𝑔𝑔(𝜀𝜀̅

𝑃𝑃 )

𝑛𝑛

𝜀𝜀̅𝑃𝑃
= 𝜎𝜎0 �1 + �𝜀𝜀0

合組織という。例えば，板材の単軸引張試験において，RD や TD など，試験片の面内切り出し方向の違いに応じて力学的特性が変化するのは，集合組織による影響が大きい。すなわち，集合組織に
よって板材の面内異方性がもたらされ，それが製缶時の耳の発生を招くことになる。

(6)

ここで，𝜎𝜎0 は初期降伏応力，𝜀𝜀0 は無次元パラメー
タ，𝑛𝑛はひずみ硬化関数である。
続いて，異方性パラメータの算出について説明する。板材面内の圧延方向から 0°（RD）, 45°（DD）,
90°（TD）方向に採取した試験片から単軸引張試験
により r 値（板幅方向と板厚方向の塑性ひずみ比）
を求め，それぞれを𝑟𝑟0 , 𝑟𝑟45 , 𝑟𝑟90とする。異方性パラ
メータ𝐹𝐹, 𝐺𝐺, 𝑁𝑁は，𝐻𝐻を基準とする比の形で次のように表すことができる。
𝐺𝐺
1
𝐹𝐹
1
= ,
=
,
𝐻𝐻 𝑟𝑟0
𝐻𝐻 𝑟𝑟90
(7)
𝑁𝑁
1 1
1
= �𝑟𝑟45 + � � + �
𝐻𝐻
2 𝑟𝑟0 𝑟𝑟90
𝐻𝐻 = 1としても一般性を失わないので次式を得る。
1
1𝐺𝐺 = ,
𝐹𝐹 =
,
𝑟𝑟0
𝑟𝑟90
図 1 円筒深絞り加工で生じる「耳」
(8)
1 1
1
𝑁𝑁 = �𝑟𝑟45 + � � + �
2 𝑟𝑟0 𝑟𝑟90
3.2. 解析条件
これにより，3 方向の r 値（𝑟𝑟0 , 𝑟𝑟45 , 𝑟𝑟90）を求めるこ
3.2.1. 解析モデルとで異方性パラメータを決定できる。
絞り比 1.94 の円筒深絞り加工実験（図 2）をもと
3.

アルミニウム合金板の円筒深絞り加工解析
アルミニウム缶（缶胴部）は，代表的な塑性加工法の一つである円筒深絞り加工によって製造されている。アルミニウム合金板の円筒深絞り加工
を例題として，
本シミュレータの性能を検討する。

3.1. アルミニウム缶製造時の問題点
アルミニウムは加工性や熱伝導性の高さ，更には人体への影響が無く，無味無臭といった特徴を有することが飲料缶への適用拡大に繋がった要因と言える。年間に消費されるアルミニウム缶は，
約 30 万 1 千トン（平成 19 年度）にも及び，およそ 9 割のリサイクル率を誇る。製缶は既に熟成された技術と認識されがちだが，現在でも様々な問題点を抱えている。代表例として，缶の周方向の縁部が凹凸形状に変形する「耳」の発生が挙げられる（図 1）。製缶工程では耳を除去した後に蓋部材を取り付けているため，歩留まり低下などの対策から，加工時に耳の発生が少ない板材が求められている。缶材に使用されるアルミニウム合金板
は，板材製造時の圧延工程の影響を受けて，結晶方位が特定の方向に偏った分布を持つ。これを集に作成した有限要素モデルを図 3 に示す。形状の対称性から 1/4 領域を解析対象とし，ブランク（板材）とブランクホルダーは 8 節点ソリッド要素，
パンチとダイは 4 節点剛体要素を用いた。ブラン
クは板厚方向へ 1 分割の 1620 要素，
各要素は 1 点積分とした。x 軸を圧延方向，z 軸を板厚方向にとり，x-z 面上の変位は y 軸方向に，y-z 面上の変位
は x 軸方向に拘束した。パンチ速度は速度スケー
リングを考慮して 0.01 mm/s とした。

図 2 円筒深絞り加工に用いた実験寸法103

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
解 析 か ら 得 ら れ た r 値 （ 𝑟𝑟0 = 1.21, 𝑟𝑟45 = 0.60,
𝑟𝑟90 = 1.22）をもとに，式(8)における異方性パラメータ（𝐹𝐹, 𝐺𝐺, 𝑁𝑁）を決定した。

図 4 ODF からのモデル化による{111}極点図
3.3. 各塑性論による解析結果
巨視的塑性論による解析中の変形過程を図 5 に示す。微視的塑性論及び巨視的塑性論による解析
終了後の変形図を図 6 に示す。変形図中のコンターは相当塑性ひずみ分布を表している。図 6 のカップ縁部において，両理論による解析結果ともに，0°（RD），90°（TD）付近で耳の発生が確認できる。
また，45°付近では，相当塑性ひずみが局所的に大きい。耳の発生位置は r 値と相関があり，以下の知見が示されている 6)。① r 値が大きい方向では，
絞り変形による板厚増加が起きにくいので，材料がカップの高さ方向に逃げて耳となる。② r 値が小さい方向では，板厚増加が起こりやすいため，材料がカップの高さ方向に逃げずに「谷」となる。
3.2.3 での数値実験により算出された本板材の r 値
は，𝑟𝑟0 = 1.21, 𝑟𝑟45 = 0.60, 𝑟𝑟90 = 1.22である。本解析
結果においても，0°と 90°付近での耳及び 45°付近
での谷形状，谷の位置での板厚増加に伴う相当塑性ひずみの局所的な増加を定性的に再現できている（図 6）。
解析結果と実験結果の詳細な比較を実施するため，RD からの角度に対するカップ高さを図 7 に示す。カップ高さはカップの接地面から上端までの高さを表している。巨視的塑性論では，全体的に耳と谷を過大に評価している。一方，微視的塑
性論では，全体的なカップ高さが僅かに高くなるが，耳と谷の形状そのものは実験結果を精度良く予測できている。本シミュレータでは，微視的塑
性論のほうが，巨視的塑性論よりも解析精度が高いことがわかる。

図 3 円筒深絞り加工の有限要素モデル
3.2.2. 微視的塑性論に用いる板材の異方性情報
板材の集合組織情報を測定し，その結果を入力
データとして微視的塑性論に用いることで，微視的レベルから板材の面内異方性を考慮した解析が可能になる。圧延工程を経たアルミニウム合金板材に対して，X 線回折により 3 面の不完全極点図
を 測 定 し た 。 三 次 元 方 位 解 析 5) よ り ODF（Orientation Distribution Function）を求め，得られた ODF から直接的に集合組織を再製した。1600個の離散的結晶方位としてモデル化した集合組織の{111}極点図を図 4 に示す。解析では，この集合組織から各積分点に対して，ランダムに 8 方位を選択した。
3.2.3. 巨視的塑性論に用いる板材の異方性情報
単軸引張試験から得られる r 値を巨視的塑性論に用いることで，巨視的レベルから板材の面内異方性を考慮した解析が可能になる。モデル化した集合組織（図 4）を用いて，多結晶塑性単軸引張104

小泉：教育用塑性加工シミュレータの開発

図 5 円筒深絞り加工解析中の変形過程

105東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
短縮できると考えられる。この時短手法を検討するため，微視的塑性論を用いて解析する要素数を
全要素数の 0%から 100％まで約 20％ずつ変化させた場合の耳形状と解析時間の変化を調査した。

図 8 各塑性論を適用する要素領域
カップ高さを除外し，耳形状の詳細な比較を行うため，RD からの角度に対するカップ高さ率（解析結果のカップ高さをその平均値で無次元化した値）を図 9 に，解析時間の詳細を表 1 に示す。図9 より，カップの縁側要素の約 40％を微視的塑性
論で解析することで，100％の場合とほぼ同等の解
析結果が得られる。この解析条件における計算時
間は，全要素を微視的塑性論で解析した場合の43％まで短縮される（表 1）。本シミュレータでは
微視的塑性論の実装により，円筒深絞り加工での耳の発生を精度良く予測できる。また，巨視的塑
性論との併用により，耳の予測精度を保持したま
ま，解析時間を大幅に短縮することが可能である。
以上より，本シミュレータは，塑性加工シミュレーションの教育用ツールとして十分な性能を有すると結論付けられる。

図 6 円筒深絞り加工解析後の変形図；(a) 微視的塑性論，(b) 巨視的塑性論

図 7 RD からの角度に対するカップ高さ
3.4. 実用的解析手法の検討
本シミュレータでは，微視的塑性論のほうが巨視的塑性論よりも解析精度が高いが，計算時間では巨視的塑性論に分がある。図 8 に示すように，解析精度が必要なカップの縁の要素は微視的塑性
論とし，その他の要素は巨視的塑性論を用いて解析を実施すれば，精度を保持したまま計算時間を

図 9 RD からの角度に対するカップ高さ率106小泉：教育用塑性加工シミュレータの開発

Model
0%
20%
40%
60%
80%
100%

表 1 微視的塑性論に適用する要素数と計算時間の関係
Number of elements
Computation time:
Time ratio:
TModel [min]TModel / T100%
Microscopic
Macroscopic
0 (0%)
1620
30
6%320 (20.0%)
1280
120
25%
640 (40.0%)
960
209
43%
960 (59.3%)
660
300
62%
1280 (79.0%)
340
392
81%
1620 (100%)
0
486
100%

4.

参考文献
結言
1) J.O. Hallquist: DYNA3D user's manual (nonlinear
本研究では，教育用塑性加工シミュレータの開dynamic analysis of solids in three dimensions),
発を行い，代表的な塑性加工法の一つである円筒
United States, (1984).
深絞り加工を例題に，本シミュレータの性能につ
2) D. Peirce, R.J. Asaro and A. Needleman: Material
いて検討した。得られた結果を以下に示す。
rate dependence and localized deformation in・パブリックドメインソフトウェアである動的陽
crystalline solid, Acta Metallurgica, 31 (1983), pp.
解法有限要素解析コード DYNA3D に微視的塑性
1951–1976.
論及び巨視的塑性論を実装した。
3) R.J. Asaro and A. Needleman: Texture
・面内異方性を持つアルミニウム合金板の円筒深development and strain hardening in rate
絞り加工で発生する絞りカップ耳形状についてのdependent
polycrystals, Acta Metallurgica, 33
予測解析を行い，巨視的塑性論よりも微視的塑性(1985), pp. 923–953.
論において，絞りカップ耳形状が良好に予測でき
4) R. Hill: A theory of the yielding and plastic flow
ることを示した。
of anisotropic metals, Proceedings of the Royal・カップの縁寄り 40％の要素を微視的塑性論，そSocietyA, 193 (1948), 281–297.
の他の要素を巨視的塑性論で解析することにより，
5) H.R. Wenk: Preferred orientation in deformed
耳形状の予測精度を保持したまま，解析時間を従metal and rocks: an introduction to modern texture
来の 43%まで短縮できることを明らかにした。
analysis, Elsevier, (1985).
今後は，本シミュレータを本科及び専攻科生の6) 中村和彦，桑原利彦：基礎から学ぶ実践プレ授業に導入し，塑性加工シミュレーションに関す
ス加工シリーズ プレス絞り加工，日刊工業
る技術教育を実施していく予定である。
新聞社，(2002)．
（２０２２年１月１４日 受理）

107

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号, 2021

情報共有モーバイルマルチホップネットワーク
田中晶*，中村悠哉**，内田恭矢*，河村碧生*，栗原秀弥*，
坂本蒼樹*，寺川優汰*，本間玄太*，三國蒼介*
教育機関においては遠隔授業システム，企業などでは在宅勤務といったネットワーク利用の急増はもちろんのこと，4K・8K 映像利用も家庭までひろがり，物も装置も人もすべてがネットワークと接続された状態に近づきつつある。情報共有の観点から状況をみると，いくつかのクラウド系サービスに依存する場合がほとんどで，また，インターネットの使用が前提である。一方で，発展を続ける情報通信機能や大量に市場に供給される高性能コンピュータ関連機器，携帯端末や移動体を用い，使用規模や目的にカスタマイズされたネットワークを設計する環境も整いつつある。情報通信研究室（田中研）で設計を進めてきた身近な素材を用いる多種のモーバイルマルチホップネットワークを組み合わせれば，非常時を含む様々な状況に適合したネットワークを簡単に設計できる。ネットワークを構成する端末は互いに情報共有する機能を備えており，移動体端末，分散データベース，3D エミュレータやネットワーク・プログラミングトレーナも用いて，ユーザ需要をリアルタイムに反映する広域・高精細の分散データ共有システムが生成できる。
（キーワード：モバイルマルチホップ通信，共有メモリ，分散データベース，群移動体制御，エミュレータ
ネットワーク・プログラミング教育）

Effective Information Sharing Mobile Multihop Networks
Akira TANAKA*, Yuya NAKAMURA**, Kyouya UCHIDA*,
Aoi KAWAMURA*, Shuya KURIHARA*, Aoki SAKAMOTO*,
Yuta TERAKAWA*, Genta HONMA*, Sousuke MIKUNI*
Demand for remote teaching systems in education and remote working systems in business is burgeoning and highresolution video streams (4K/8K) already gain popularity. We are now in the field of “everyone or everything is connectedby networks.” Often-utilized information sharing systems almost entirely depend on cloud type services and depend on
the internet. On the other hand, we are surrounded by advanced ICT technologies and high-performance computer systems
pumped into the markets. Therefore, soon people can anytime design their own network systems customized to theintended usage using such an enriched ICT environment. Our information communication laboratory (Tanaka lab.) has
developed various multichip networks using devices familiar with the public. Terminals of our networks have information
sharing functions, autonomous mobile capability with drones and robots, distributed databases, 3D network emulationand network programming instruction tool. With these mulithop networks, customized networks adopted to every
situation from disaster to everyday life can be easily designed. And our system provides a wide-area high-resolution data
sharing archtecture reflecting user’s demands in real time.
(Keywords: mobile multihop communications, shared memory, distributed database, group mobile objects control,
emulator, network and programming education)1.

いても，多数の人々，さらには様々な装置類とリアルタイムに情報共有できる仕組みの重要性がた
かまりつつある。このような情報共有においては，
近年広く普及してきた 4K・8K など高精細映像通はじめに

1.1. 情報共有とマルチホップネットワーク
遠隔授業や在宅勤務も定着し，地理的に離れて*情報工学科 **機械情報システム工学専攻

108

東京工業高等専門学校研究報告書（第 53 号）

信，セキュリティ，携帯端末を使って移動しながらの利用，など様々な要求に応える必要がある。
これまで多くの場合，インターネットを前提としたクラウド型サービスの利用によって情報共有がなされてきたが，マイコンなど身近に多数の高性
能端末がいきわたりつつあり，また，災害時やインターネットが使用できない環境でも途絶えることなく情報共有できる，といった，個々の利用条件によりカスタマイズされ，ローカルであっても独立して動作するネットワークが供給できる環境も整ってきた。
情報通信研究室（田中研）では，小型プロセッ
サ／マイコン，スマートフォンなどの携帯端末，
再構成可能デバイス（Field Programmable Gatearray (FPGA)），移動体（ドローン／小型ロボット）を用い，最適ルーティングや自律拡張，データ共
有，マルチメディア高精細映像通信，セキュリテ
ィ，ネットワーク仮想化，センサ機能，ネットワ
ークエミュレーション，測位，バリアフリー，ネットワーク・プログラミング導入教材などを備えた身近なマルチホップネットワークの設計を重ねてきた 1,2,3)（Fig.1 参照）。

きている。この方式は，高速通信に加えて，端末の追加，変更，離脱などの変化をメモリ構造に即座に反映する特徴を備えており，携帯端末，マイ
コンや群移動体で構成されるマルチホップネット
ワークと接続して，ネットワーク全体がカバーする領域の情報をその位置とリンクして，持続的に
リアルタイム共有できる。
本稿では，最近の成果を中心に，これまでに設計した最適伝送媒体マルチホップネットワークの構成要素と情報共有のアプリケーションを論じ，さらに，これらの導入につながるネットワーク・プ
ログラミング教材について述べる。2 章で前方ドローンの相対位置を把握して自動追尾しマルチホ
ップネットワークを拡張する群ドローン制御やGPS を用いた群移動体制御，3 章で適用するネッ
トワークセキュリティや映像処理，4 章でデータ
ベース生成を中心とした効率的な情報共有，5 章
で広域ネットワークエミュレーション，6 章で共有メモリと分散プロセッサの基本構造，7 章でネットワーク・プログラミング教材について述べ，8 章でまとめと今後の展望について触れる。

1.2. 情報共有の基本構成要素
マルチホップネットワークにおいて，FPGA を端末としたものも継続的に設計している。FPGA は
それ自体がメモリの集合体であり，FPGA のネッ
トワークを共有メモリ 1,3)化して，多くの携帯端末
やセンサの情報を互いに共有する方式を設計して2.

高精度の群移動体制御2.1. 群ドローン・ロボット制御
災害等で基地局・アクセスポイントが使用できない場合，洞窟等で電波の届かない場所の調査を行なう場合，マルチホップ通信で制御する群ドローンや群ロボットを利用した通信システムが適しFig. 1 Locally exploitable heterogeneous multihop networks

109田中，中村，内田，河村，栗原，坂本，寺川，本間，三國：
情報共有モーバイルマルチホップネットワーク
ドローンには事前登録や許可が必要であり，建物密集地域などで規制に従い支障ない飛行ができるかどうかを事前に検証する MR 機能付き移動体
制御エミュレータの開発も行う。ドローンのフラ
イトコントロールやファームウェアの開発が行えるオープンソースプロジェクト PX410)をもとに，
マルチホップ群ドローン制御のエミュレーション
ツール（Fig.2(2)）も開発する。エミュレータ上のドローンの動作と，実環境で飛行させたドローンの動作を同期して MR 化する。エミュレータの画
面では，現在ドローンで実行されているコマンド
や制御値の可視化機能，災害現場等の環境を再現するために障害物の配置機能および風等の自然現象の発生機能を備える。また，ユーザが環境値の設定を容易に行えるよう，UI の簡易化も行う。実環境ではある程度スペースのある場所でドローンを飛行させ，ドローン内部のセンサを用いて移動量を計算し，エミュレータに反映させる。また，障害物との衝突や風の影響は，ドローンを着陸させたり，対象の方向に移動させたりすることで環境を再現する。

ている。これまで情報通信研究室（田中研）で設計された群ドローン・群ロボット制御 1,2,4,5,7)の研究もふまえて Bluetooth Low Energy (BLE)の方向検知機能，GPS を用いて追尾対象のドローン・ロボ
ットを検出して自動追尾したり協調制御するシス
テムを設計する。また，規制に従った飛行が行え
るか事前に検証するシステムも開発する。
2.2. 相対位置検出による群ドローン制御
各ドローンに通信端末を搭載し，端末から操作
コマンドを送信してドローンを制御する（Fig.2(1)）。マルチホップ通信を用いて先頭の端末に制御コマンドを送信することで先頭のドロー
ンのみを制御し，その他のドローンは前方のドローンを自動追尾させる。通信端末には Raspberry Pi
を用い，Raspberry Pi と BLE 通信用の機器を接続して自動追尾に利用する。また，ドローンは DJI社の Tello6)を使用する。先行研究では，群ドロー
ン制御における自動追尾の方法として，先頭のドローンに送信する制御コマンドと同じ制御コマン
ドを後方のドローンに送信するコマンド再生方式
5)や，前方のドローンに貼り付けられたマーカをカメラで検出して追尾するマーカ追尾型 4,7)の研究が行われていた。コマンド再生方式では，風などでドローンが本来の位置とずれてしまうと修正できない。またマーカ追尾型の場合，光が届かな
いトンネルや洞窟ではマーカを検出できない問題がある。そこで，遅延が小さく天候に影響されな
い BLE の方向検知機能 AoA (Angle of Arrival) 8)を用いた自動追尾 9)を実現する。

2.3. GPS による群ドローン・ロボット制御
ドローンはマルチホップを行う際に必要になるデータを送受信する端末として使用することができ，場所を選ばずにこの方法が使えるようになる。
そこで，より広域にマルチホップ通信が行えるよ
うにドローン・ロボットが等間隔に広がり隊列組
んだ状態で協調動作する制御を目指す。先行研究
4,7,9)
では Fig.3(1)のように A～B に直線状にドロー

Fig. 3(2) Planar drone
control

Fig. 2(1) Drone control system

Fig. 3(1) Linear drone
control
Fig. 3(3) Control byrelative positions

Fig. 2(2) Drone emulator

110東京工業高等専門学校研究報告書
ン・ロボットが連なり追尾するというものである。
この場合，通信範囲も直線状になり，通信カバー
面積を拡大することは難しい。効率よく広範囲に
マルチホップを行うためには相互通信可能な位置で広がる（Fig.3(2)）のが望ましい。より少ないドローン・ロボットの数で広い範囲を通信可能範囲に収めることができる。Raspberry Pi 間マルチホ
ップは過去研究をベースにした 11)。ドローン・ロ
ボット制御には Raspberry pi を使用しているため，
GPS のキット等を使って現在位置を取得，その情報を Wi-Fi を使い別のドローン・ロボットに送る方式とする。Fig.3(3)のように制御の中心になるドローン・ロボットに対してほかのドローン・ロボットの目標の相対位置をあらかじめ決めておき，受信した位置情報から計算で目標の位置を求める。
目標となる位置を受信したドローン・ロボットは
少しの間前進し位置情報の変化から機体の方向を計算して，目標の位置に対して現在どの方向にいるのか，機体はどの方向に移動すれば目標の位置にたどり着けるのか求め移動することで制御の中心となるドローン・ロボットを追尾する。ドローンは Parrot 社の AR Drone 2.012)，GPS レシーバは
GLOBALSAT BU-353S4 USB13)を使用する。GPS を使用しているため屋外で実験などを行う必要があるがドローンを屋外で飛ばすには許可等が必要なため実験においては Raspberry pi で制御可能な
Dexter Industries の模型自動車 GoPiGo314)を使用する。制御の中心となるドローンが移動をしてから，ほかのドローンが目標の位置まで移動するのにかかる時間で評価を行う。
3.

ネットワークセキュリティと映像処理
災害時，通信障害時における通信網の手段の確（第 53 号）

保が必要とされている。このような状況解決の一つの手段として Raspberry Pi を用いた，複数経路のマルチホップ通信でデータ送信する研究が行われており，VPN により安全性を高めた近距離でのセキュアなマルチホップ通信が実現されていた 11)。
そこでこれを遠距離通信に拡張する。また，従来方式では遅延が大きいことがわかったため採用してこなかった，経路分割によるセキュリティ確保を行うことで，安全性をより高めることを目指している。経路分割データを分割し保存する際に，経路ごとに保存するフォルダを変えることで，全体の処理量をあまり増やさないようにした。これ
により，緊急時に重要性の高い情報をより広い範囲に伝えることができる。
従来の研究ではトンネリングを使った，VPN により安全性を高めていた。しかし，通信を傍受された場合，送信データをそのまま送信しているため，送信データを全て取得されるリスクがある。
今回，情報通信研究室（田中研）では送信データ
分割方法を改良したので，複数の経路に通信デー
タを分けて，マルチホップ通信を行い，受信端末
で，データを復元することで，通信を傍受されても，一部のデータしか，取得できないようにし，データの流出を抑えることができる。現在は，2 経路に分割してデータ通信を行う形で進め（Fig.4(1)），通信傍受リスクを軽減できる。また，
この機能を利用し，動画を送信する際に分割した
データの一定数ごとに 1 枚をほかの動画などのデータに書き換えて通信して，サブデータを送受信することが可能となっている。
遠距離での通信を実現するためには，端末数の増加，また，マルチホップ通信から，インターネ
ットを経由して，マルチホップ通信を実現するこFig. 4(1) Secure system with multiple routes
Fig. 5(1) Mobile database

Fig. 4(2) Wider area multihops

Fig. 5(2) Application system111

田中，中村，内田，河村，栗原，坂本，寺川，本間，三國：
情報共有モーバイルマルチホップネットワーク
タベース化する（Fig.5(2)）。

とが必要である。インターネットも商用のネット
ワークだけでなくローカルなルータ群 15)を利用する方法も実証実験を行っている（Fig.4(2))。これ
らによりインターネットを挟んでグローバルに通信地域を拡張できる。
4.

4.2. 災害現場向けデータベースプロトタイプ
災害時，避難所には多くの人が集まり，家族の安否確認を行ったり，各地域の各避難所に被害状況に応じた救援物資をどのくらいの数必要なのかを正確に把握したりしなければなければならない。
また，インターネットが使えない状況も考えられるため，他の通信方式で支援を進められるシステ
ムが必要である。そこで，過去の研究を改良 20,21,22)
しモバイル端末における支援物資管理アプリケー
ションを作成している。具体的には，ユーザー間のコミュニケーションツールとして一般的なスマートフォンでの簡単な操作や，異なるデバイス･
OS での通信を可能にし，
よりシームレスな情報伝達ができるようなクロスプラットフォーム開発による端末間通信を実装した災害用データベースを実現する。
避難所ごとに親機である Raspberry Pi，子機としてユーザーのデバイスが接続する形を取る。親機には SQLite を用いてデータベースを構築する。
親機と子機との間の通信は，BLE を用いて行う。
BLE は低消費電力，省コストで，災害時にバッテリー消費が命取りとなる状況で最適の通信手段であると考える。Raspberry Pi との BLE 接続を行う
アプリケーションは先行研究では Android 同士での通信のみであったが，本研究ではモバイルアプ
リフレームワークである Flutter 23)を用いて iOS，
Android 両対応で実装し，親機データベースの編
集，閲覧機能を可能にする。
また，各避難所の親機を分散データベースとして構成する（Fig.6）。データベースを分散化することにより，負荷を軽減し，末端のアクセス時間を短縮できる。

データベースによる情報共有の効率化

4.1. モーバイルデータベースエージェント
通信には通信距離が大きいほど無駄なネットワ
ーク資源と時間がかかる。そのため本研究では，
マルチホップ通信を用いてユーザーの近くに必要情報を含んだデータベースを一時的に移動させ，
データ参照を効率化する。具体的に実装した例を挙げると，各教室間で NFC タグを用いて個人識別を行い，赤外線センサから学生の体温を取得，
SQLite を用いて出欠と体温をデータベースに記録する。講義ごとに教室が変わるため，NFC タグがかざされた時に対応するクラスのデータベース
を一時的に教室の端末に自律移動させ，ネットワ
ーク資源の有効活用とデータ通信効率化を図る。
利用ユーザーが多く拡張性の高い Android 端末を利用する。
データベースエージェントとは，データベースをユーザーの近くの端末に自動的に移動させるシステムを指す（Fig.5(1)）。類似の概念として自律エージェント「目的達成のために，環境とインタラクションを行うシステム」16)が挙げられる。
データベースエージェントを導入することで，ユーザーは自らデータベースにアクセスする必要はなく， NFC タグをトリガーにユーザーが欲しい
データベースをユーザーの手元まで自動で移動させ，通常ユーザーの手で操作しなくてはいけない
データベースの操作も自動化させられる。また，
データべースが需要場所近くに移動することにより，データベースへの大量の遠距離アクセスも防げる。先行研究 17)では BLE を用いて通信を行っていたが，BLE では通信距離が短く，通信速度が遅いため Wi-Fi Direct18)を用いる。電波干渉の起きづらさ，通信速度の速さ，通信距離の長さ(屋内:~100m,屋外:~500m)などの利点が挙げられる。
また Wi-Fi Direct はオフライン環境で通信が可能であるため，災害時などでも通信を行える。計測
可能範囲-20～400℃であり，±3℃の精度で温度を取得できる赤外線センサ FLIR ONE Pro19)を用いてAndroid 端末に接続し，非接触で体温計測しデー

5.

広域ネットワークエミュレーション
災害時などに向けて，
情報通信研究室（田中研）
では，利用可能なメッシュ構造の無線マルチホップネットワークの開発，メッシュネットワークの実測値に基づく経路の最適化，無線メッシュネッ
トワークを PC 上で再現したメッシュネットワー
クエミュレータの開発，および LAN を用いたエミュレータの IP 化が行われてきた 24,25,26,27)。本研
究では，移動する端末の場所をリアルタイムに確認でき，特定の端末を操作することができる複合
現実エミュレータの作成を目標とし，複合現実エ

112

東京工業高等専門学校研究報告書
ミュレータの UI を作成する。また，インターネッ
ト接続や WLAN による中継でより広域のネット
ワークの再現を可能にする。
複合現実エミュレータの UI は Unity を用いて作成する。先行研究のメッシュネットワークエミ
ュレータは通信の様子を 2D の Form アプリケー
ションで可視化していたが，様々な場所における無線通信環境の違いを再現できるように 3D 環境を取り入れた。端末の相対座標を指定し，各端末の位置を反映させた。また，エミュレータ内で壁や床などの障害物や電波の強い機器を模したオブジェクトを複数の端末の間に配置することで，該当部分の現実における端末間の通信の負荷を増加させ，負荷が一定値を超えたとき通信不可能の状態にする。Fig.7 はこの 2D イメージであり，丸が端末，端末間の線が通信可能な端末とのリンクを示し，線付近の数字がその通信負荷である。円中
心が電波の強い機器を示し，その付近の通信負荷を実験で得られた値をもとに増加させる。これにより，現実の 3D 空間のネットワーク環境の再現が行えるようになる。
広域のネットワークを再現するため，先行研究の Arduino と無線モデムを用いた無線機に ESPWROOM-02 Wi-Fi シールド 28)（Fig.8）を接続し，WLAN ルータによるネットワークを介した端末
間通信を行う。送信側がシールドを搭載した端末であるかを判別し，該当していれば Wi-Fi 通信を試み，受信側がシールドを搭載した端末であればデータを送信する。
6.

われてきた。災害時に利用可能な情報伝達システ
ムとして実用するには，高性能なプロセッサとしての機能が必要になる。しかし，各端末において利用可能なメモリには限りがあり，複雑な処理を行うにはメモリが不足してしまう。本研究では，複数台の FPGA を用いてマルチホップ通信を行う
ことで各端末のメモリにアクセスできる分散演算システムを構築してきた。多数の FPGA に存在しているデータを使った計算ができ，任意の場所に結果を記録できる，分散演算システムである（Fig.9）。メモリのアドレスは端末 ID とリンクし，効率的にメモリアクセスできる。
先行研究として FPGA と UHF 無線を用いた多次元共有メモリシステムの開発，自動最適ルーテ
ィング作成プロトコルの提案と通信プロトコルの改良が行われている。多次元共有メモリを構築して，簡単な処理を実行できていたものの，災害時にはより複雑な操作を要求されると考えられる。
加えて，現在使用している無線送受信機の RTM1/RRM-130)は通信速度が遅いという問題があるので，通信規格を MU-1N31)（または 3N）に変更し，通信の高速化を図る。また，MU-1N は専用の中継器がなくても無線端末を中継することが可能である。それに加え，新規に無線機を追加した場合でも，使用状況を留意した初期設定が必要ないこと
や，情報の発信もどこからでも可能で全無線機は自由に移動することができることもメリットである 24)。
また，先行研究で行われていたプログラムはす
べて Verilog で書かれているが，Open CL32)も使用され始めており Open CL 化も検討する。使用している FPGA の LED 数が少ないため 7Seg 表示への改良も行い，命令に 2 桁，被演算数が入ったアドレスに 2 桁，演算数が入ったアドレスに 2 桁のように３分割し，表示させる。

FPGA による共有メモリと分散プロセッシン

グの基本構造先行研究 29)では，災害時に正常な通信ができないときでも通信が行えるマルチホップメッシュネットワークを用いた情報伝達システムの研究が行Fig. 6 Distributed database withsmartphones（第 53 号）

Fig. 7 Network emulation

113

Fig. 8 Devices used foremulator田中，中村，内田，河村，栗原，坂本，寺川，本間，三國：
情報共有モーバイルマルチホップネットワーク

Fig. 10(1) Task, answer andFig. 10(2) Judging processcomment
加える際にも簡単に変更することができる（Fig.10(2)）。
7. ネットワーク・プログラミング導入教材
応用編にネットワーキング技術習得のための問
高専の新入生の中にはプログラミングの経験が題を追加する。
Raspberry PI を使った端末間の距離少ない学生もおり，授業で面白さを感じる前に苦を推定する課題と，タグ間ネットワーキングが容
手意識を持つ懸念がある。そこで過去研究
33,34,35,36)
易に行えるようなプログラミング教材を設計する。
をベースにし，基礎編と応用編の二編構成
で徐々にプログラミングに慣れてもらうとともに， 自分で Raspberry PI の位置を動かす，画像によりわかりやすく経路が表示されるなどにより視覚的
ネットワーキング技術習得の基盤を形成できる教にも学べる教材となる。経路探索のアルゴリズム
材の設計を行っている。基礎編では，文字出力，にはダイクストラ法 37)を用いる予定である。
四則演算，ループ(for, while)，条件分岐，関数の学
Fig. 9 Distributed calculator

習を取り扱う。プログラミングに慣れ，興味を持ってもらうことが目的であるため,上記 5 つの分野について，学生はプログラムの例を写して実行する。見やすさのために説明文は少なくし，ある種の構文解析も用いて，柔軟な正誤判定ができるように改良する。応用編では，基礎編で扱った内容をもとに条件を提示し，自主的に考えてプログ
ラムを書くような課題とアルゴリズムを学んでもらう課題を設定する。Fig.10(1)は入力と解答画面である。
先行研究では入力したプログラムを直接文字列比較することで正誤判定をしている。その際に，判定部分のプログラムを何通りも書き，これらを学習者に提示して違いや共通性を把握してもらうとともに，イレギュラーなコードにも対応できるようにしている。これでは，より複雑なプログラ
ムを扱うにつれて判定部分におけるプログラムの行数が多くなってしまい，ソースコードの可読性が下がってしまう。そこで，数値計算における四則演算の正誤判定方法を改良する。問題文の計算式を展開して得られる項を答えとし，入力された解答を展開して得られる項と 1 つずつ比較判定することで正誤判定を行う。式の展開には Python のライブラリである SymPy を使用している。これにより，判定部分の行数が短くなり，問題の変更を

8.

むすび
情報通信研究室（田中研）で開発を続けてきた多種類のマルチホップネットワークの改良を重ねるとともに，6 章で述べた FPGA をコアネットワークとして用い，複数マルチホップネットワーク
全体を共有メモリ化し，さらには，移動体（ドローン・ロボット）でカバー域を拡張，データベースを用いた効率的あるいは現実的なデータアクセ
スを提供する。マルチホップネットワークで重要なセキュリティは複数の方法で確保しており，近年の高精細映像通信も可能である。広域拡張にあたり視認できない領域へ展開されるため，エミュ
レータも備えている。また，身近なツールで設計できるため，2012 年以来担当させて頂いている八王子市小学校科学教育センター講座 38,39)などももとにし，初学者でも扱えるよう，ネットワーク・
プログラミング導入教材も提供されるに至り，今後は，広域化の実証実験にむけて研究を進める予
定である。
参考文献
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東京高専卒論, Feb. 2019.
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23) “Integrate a Flutter module into your Android
project,” https://flutter.dev/docs/development/ad
d-to-app/android/project-setup (2021.7 access)24) 中新田覚志, “無線メッシュネットワークによる災害時の情報伝達システムの研究,” 2018年度東京高専専攻科特研論文, Feb. 2019.
25) 西村憲人, “無線メッシュネットワークにおける 3D 環境エミュレーションの研究,” 2019年度東京高専卒論文, Feb. 2020.
26) 山川涼, “メッシュネットワークにおける実測値に基づく経路最適化の研究,” 東京高専
2019 年度卒論文, Feb. 2020.
27) 多田桃大, “マルチホップメッシュネットワ
ークエミュレータの IP 化の研究,” 2020 年度東京高専卒論文, Feb. 2021.
28) ESP8266 Series of Modules, https://www.
espressif.com/en/products/modules/esp8266 (2021.
12.24 access)29) 日高諒久, “多次元共有メモリによるメッシュネットワークの研究,” 2020 年度東京高専卒
論, Feb. 2020.
30) ㈱サーキットデザイン RTM-1/RRM-1 マニュ
アル，https://www.circuitdesign.jp/wp/wp-content/uploads/2019/08/og_rtm_rrm.pdf (2021.12.24
access)田中，中村，内田，河村，栗原，坂本，寺川，本間，三國：
情報共有モーバイルマルチホップネットワーク31) ㈱サーキットデザイン MU-1N-429 マニュア
ル，https://www.circuitdesign.jp/wp/wp-content/uploads/2019/08/og_mu-1n-429.pdf （2021.12.24
access）
32) Open CV，https://opencv.org/ (2020.12.24
access)33) 木下和渡, “学習体験に基づく Python による
小学生向けプログラミング教材の研究,” 2019年度東京高専卒論，Feb. 2020.
34) 池田凜音, “高専新入生向けのプログラミン
グ教材の研究－個人のペースに合わせて基礎から発展まで－,” 2020 年度東京高専卒論,
Feb. 2020.
35) 小泉夏椰, “高専新入生向けプログラミング
教材の研究－初心者でも楽しみながら学べる
プログラミング入門－,” 2020 年度東京高専卒
論, Feb. 2020.
36) 池田凜音, 石田一翔, 大越朱花, 久保夏葵,
谷崎栄俊, "プログラミングを学ぶ学生自身が主体となる「小学生向けプログラミング実習講座」～しりとりプログラムを作ろう！～," 第 1
2 回大学コンソーシアム八王子学生発表会,
T212, Dec. 2020.
37) Kubo Shizuma, “Python ダイクストラ法で最短経路を求める,” https://qiita.com/shizuma/items/e08a76ab26073b21c207 (2021.12.24 access)38) 田中晶, 土屋賢一, 林丈晴, 中野雅之, 小池
和摩, 酒井元太, 菅原健太, 仲林龍馬, 牧野康平, “八王子市小学校科学教育センター「インターネット講座」の実施,” 東京高専研究報告書, No.46(2), pp.66-74, Mar. 2015.
39) 田中晶, “小学生に向けたインターネット・プ
ログラミング導入講座,” 信学技報，Vol. 118,
No.294, ET2018-55, Nov. 2018.
（２０２２年１月５日

受理）

116

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

八王子、多摩地域の湧水や地下水の化学分析とバイオマス生産への影響調査
庄司良＊，栗原佳奈＊
地下水は水循環を構成する要素であり，持続可能な保全と利用のために地下水の性質を知ることが求められている。また，持続可能な社会づくりのために再生可能エネルギーへの注目が集まっている。そこで本研
究では八王子周辺の湧水の調査と同時に，バイオマス生産への利用として湧水を用いた微細藻類の培養を行った。その結果，調査したすべての地点で藻類の生長を促進することが確認でき，湧水ベースの培地が藻類の大量培養に有効であることがわかった。また，いくつかの水質項目と藻類の生長には相関があることがわかった。
（キーワード：湧水，水質，藻類増殖）

Chemical Analysis of Spring Water and Groundwater in the Hachioji andTama Areas and Investigation of their Effects on Biomass Production
Ryo SHOJI*, Kana KURIHARA*
Groundwater is a component of the water cycle on the earth, and it is necessary to understand the current status ofgroundwater for sustainable conservation. In addition, renewable energy is attracting much attention for the creation of asustainable society. The groundwater samples around the Hachioji area were investigated to cultivate microalgae forbiomass production. As a result, it was confirmed that the growth of algae was promoted by using any investigatedgroundwater samples. The spring water-based culture medium was promising for algae production. Significant correlation
was found between water quality parameters and algal growth.
(Keywords: spring water, water quality, algae growth)

1.

はじめに

1.1. 地下水における現状と課題
水は，人が生きていく上で欠かすことのできない限りある資源である。循環する過程で生態の維持・保全や国民生活，産業活動に重要な役割を果
たし，産業や文化を育んできた。地下水はこの水循環を構成する重要な要素であり，生活用水，農業用水，工業用水をはじめ，観光，水文化の継承，まちづくりなど地域価値の創造にも広く利用されている 1)。 そこで，持続可能な社会づくりのために，地下水を含む社会の様々な要素の持続性に関する研究と取り組みが，世界的に行われている 2)。
日本では，第二次世界大戦後，太平洋ベルト地帯に建設された港湾施設により，石油を中心とした化石燃料と沿岸域に豊富な地下水を含む水の供給が，工業化による経済の発展を支えてきた。それと同時に沿岸域における沖積層からの過剰地下＊物質工学科117

水揚水により，地盤沈下と地下水の塩水化が進行
した 3)。近年では，地盤沈下は地下水採取規制な
どの効果で，多くの地域で鎮静化しつつあるが，社会・経済の急激な変化による地下水位低下，水質汚染はいまだに懸念されている。さらに，地球規模の気候変動への対応として，ヒートアイラン
ド対策，再生可能エネルギー利用，防災用・災害時利用など多面的な地下水利用が広がってきている。こうした状況の中で，地盤沈下や水質の悪化を防ぎつつ，地下水を有効利用する方策の確立が必要とされている 1)。
地下水も水循環において欠かせない要素の一つであるが，地下水盆などの構造，地下水の利用実
態，地下水採取の影響，地下水の水量や水質，水温に関する挙動，地表水と地下水の関係などについては未解明な部分も多い。持続可能な地下水の保全と利用を実現させるには，地下水の現状を知東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
ることは非常に重要な課題である。そのため，国全体で地下水の水量や，水質に関する挙動などの調査や解析が推進されている 4)。
また，湧水は地下水が地表に現れたものである
ため，地下水の流動状態を示す指標になる 5)。そのため，健全な水循環を維持していく上で，湧水の状態の把握も非常に重要であるといえる。
1.2. 再生可能エネルギーとしての藻類利用水問題と同様に，経済や工業化の発展により地
球温暖化が引き起こされている。地球温暖化は，
大気中の温室効果ガスの排出の増加が原因である
6)。そのため，2015 年にはパリ協定が採択され温室効果ガスの削減に向けた動きが強まっている 7)。
このような背景から，温室効果ガスを排出しない
再生可能エネルギーに注目が集まっている。
再生可能エネルギーには太陽光発電や風力発電など様々な種類があるが，その中でもエネルギー
資源としてのバイオマスの利用に注目が集まっている。
バイオマス燃料の材料には，穀物や木質系，
藻類などの種類がある。その中でも，藻類由来のバイオ燃料は実用化には至っていないものの，単位面積当たりのエネルギー収率の高さや，食料生産と競合しない点，降雨が少ない砂漠などの植物栽培に適さない土地でも利用でき，二酸化炭素固定への寄与率が高いといった点から，将来的に期待されている技術である 8)。
しかし，微細藻類の培養には多くの課題があり，主な課題として膨大な水の量と高い養分を必要とすることがあげられる。藻類バイオマスの大量生産のためには，代替となる低コストの水資源を見つけることが重要となってくる 9)。
また，微細藻類は生長するにあたり水中の有機および無機栄養素を利用するため，淡水域の環境汚染を緩和するために長年にわたり利用されており，研究も盛んに行われている。これらの研究は排水や汚染された河川などに関連した研究であり，地下水での研究はあまり行われていない 10)。しかし，地下水は，無機栄養素が豊富に含まれており，汚染物質が比較的少ないため，地下水ベースの培
地は，微細藻類の生長を促進する可能性がある。
したがって，微細藻類バイオマス生産と地下水処理の同時統合は，持続可能な社会づくりに貢献することができると考えられる 10)。

118

1.3. 研究目的
本研究では，八王子周辺地域の湧水の水質把握と同時に，湧水の微細藻類へ与える影響の評価及び水質との関係を調べることを目的として，水質調査及びバイオアッセイとして微細藻類を用いた藻類生長阻害試験を行った。試験には，大量培養が容易で産業に多く使われている，淡水微細藻類である Chlorella vulgaris を使用した。
2.

研究方法

2.1.

調査場所および調査時期

5

×4
＋6

3

8

7

東京高専

9

1
2

図 1 調査地点
表 1 調査地点の緯度，経度，採取日，及び水温
地点

緯度

経度

採取日

水温
[℃]

1
2
3
4
5
6
7
8
9

35.62
35.38
35.66
35.76
35.46
35.68
35.68
35.70
35.63

139.42139.44139.31139.38139.20138.43139.53139.49139.532021/07/16
2021/08/23
2021/09/01
2021/09/14
2021/09/14
2021/09/25
2021/07/23
20210/7/30
2021/08/17

25.7
17.9
23.3
17.5
19.5
20.0
23.9
21.2
23.5

本研究で調査対象とした湧水の場所を図 1 に，採取地点の採取日などを表１に示す。対象となる地点は，水質がなるべく多様な性質を持つようになるべく等間隔に選出した。また，地点 7 は表流水であるが，地点 8 の湧水と河川の水が合流して

庄司，栗原：八王子、多摩地域の湧水や地下水の化学分析とバイオマス生産への影響調査
できている河川であるため，水質の変化を比較するため調査を行った。
2.2. 水質分析
水質分析では，水温，pH，電気伝導度(EC)，酸
化還元電位(ORP)，溶存酸素(DO)，化学的酸素要求量(COD)，主要溶存成分(Ca2＋，Mg2＋，K＋，Na＋，Cl-，NO3-，SO42-，HCO3-)の測定を行った。
水温，pH，EC，ORP，DO の測定は現地にて行った。水試料は，ペットボトル又はポリ瓶に入れて実験室に持ち帰り，冷蔵庫内で保管した。使用時は常温に戻してから使用した。
主要溶存成分の陽イオン(Ca2＋，Mg2＋，K＋，Na＋)の測定は，ICP-AES(HITACHI，PS7800)を用いて行った。試料は，採取した水試料をシリンジフィ
ルター(0.45 μm，Hydrophilic，Membrane Solutions)
でろ過し，0.1 M 硝酸を用いて酸性にしたものを使用した。
主要溶存成分の HCO3-以外の陰イオン(Cl-，NO3-，
SO42-)の測定は，
イオンクロマトグラフィーを用いて行った。測定には電気伝導度検出器（Shodex，
CD-5）を用いて，カラムは NI-424(Shodex)を用いて測定を行った。測定に使用した試料は，陽イオンと同様に採取した水試料をシリンジフィルターでろ過した後，蒸留水で希釈したものを使用した。
COD の測定には，COD パックテスト低濃度用(共立理化学研究所，WAK-COD(D)-2)を使用した。
PC(LAPTOP-T9TE9KH4 ， FUJITSU) の OS 上 でImageJ(ver1.8.0_172，Wayne Rasband)を用いて，反応後の溶液の RGB 値解析によりあらかじめ作成
した検量線から COD の濃度を求めた。
HCO3-の測定には M アルカリ度のドロップテス
ト(共立理科学研究所，WAD-AL-M)を使用した。
ドロップテストで得られた CaCO3 濃度に換算した M アルカリ度から，次式を用いて HCO3-の濃度を算出した。
(1)
HCO3 - [mg⁄L]=CaCO3 [ mg⁄L ]×1.22

を項目ごとに最大値を 1，最小値を 0 として正規化したデータを使用した。分類には階層的クラス
ター分析(ウォード法、対象間の非類似度は平方ユークリッド距離の 1/2 倍)を用いて行った。分析には PC(LAPTOP-T9TE9KH4，FUJITSU)の OS 上でR(x64，4.0.0，R Development Core Team)を用いた。
トリリニアダイアグラムは，主要溶存成分(Ca2＋，Mg2＋，K＋，Na＋，Cl-，NO3-，SO42-，HCO3-)の当量値を用いて地下水などの水質組成を図示する方法の一つであり，地下水水質の分析に良く用いられる。本研究では，PC(LAPTOP-T9TE9KH4，
FUJITSU)の OS 上で Trinia(Ver1.29，M.Taniguchi)を用いて，分析を行った。
2.4. 藻類生長阻害試験
本研究で使用した Chlorella は，庄司研究室で継代培養されているものを使用し，Chlorella の培養
は 0.75 g/L MOPS-AAP(Algal Assay Procedure)培
地を基本培地として実験を行った。表 2 に AAP
培地の組成を示す。
表 2 AAP 培地の組成
成分

mg/L

成分

mg/L

NaHCO3

15.0

Na2EDTA･2H2O

0.30

NaNO3

25.5

H3BO3

0.186

MgCl2･6H2O

12.16

MnCl2･4H2O

0.415

CaCl2･2H2O

4.41

ZnCl2

0.00327

MgSO4･7H2O

14.6

CoCl･6H2O

0.00143

K2HPO4

1.044

Na2MoO4･2H2O

0.00726

FeCl3･6H2O

0.16

CuCl2･2H2O

0.000012

MOPS は，試験継続に際しての pH 変動を小さくするために使用した。
継代培養した Chlorella を 0.75 g/L MOPS-AAP
培地に添加し，4 日間前培養を行った。これを，1500 rpm にて，10 分間遠心分離機(KUBUTA，KN70)により遠心分離を行った。その後，上澄み液を捨て沈殿物をまとめたものを Chlorella の種水と2.3. 統計分析
した。
各地点の水質の特徴を調べるため，本研究では生長阻害試験は OECD テストガイドライン 201
クラスター分析による分類と，トリリニアダイアに準拠して行った。採取した水試料は，ガラス繊
グラムを用いた水質組成の分析を行った。クラス
維ろ紙(Whatman，GF/C)で吸引ろ過した後に使用
ター分析には，各水質項目(pH，EC，ORP，DO, COD，した。まず，12 穴培養プレート(VIOLAMO，VTCCa2＋，Mg2＋，K＋，Na＋，Cl-，NO3-，SO42-，HCO3-)119

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
要溶存成分，EC のすべてにおいてクラスター2 と比べて低い値を示した。特に NO3-濃度の範囲がク
ラスター1 では 0~2.45 mg/L なのに対して，クラス
ター2 では 16.5~24.84 mg/L となっており，大きな違いがみられた。クラスター2 に分類されている地点の水試料では，NO3-は NO3-N に換算するとす
べての地点で環境基準値(硝酸・亜硝酸性窒素合わ
せて 10 mg/L 以下)を超えていた。
溶存成分以外の pH，DO，COD などは比較しても大きな特徴は見られず，クラスター分析の結果
は，溶存成分の影響が大きいと考えられる。Mg2＋，
Ca2＋，Cl-，SO42-， NO3-などのイオン類は，窒素
肥料や生活排水などに起因すると考えられる溶存成分であるため，主要溶存成分の濃度が高いクラスター2 では窒素肥料や生活排水などの人間の社
会経済活動に伴う影響を受けていると考えられる。
反対に，クラスター1 に分類される地点の湧水は，溶存成分濃度が低く，清涼な水であると考えられる。
次に，主要溶存成分 (Ca2＋，Mg2＋，K＋，Na＋，
3. 結果と考察
Cl-，NO3-，SO42-，HCO3-)のデータをもとに作成し3.1. 水質分析
まず階層的クラスター分析の結果を図 2 に示す。 たトリリニアダイアグラムを図 3 に示す。トリリ
ニアダイアグラムは，図 3 に示すようにⅠ，Ⅱ，
図 2 に示されるように，本研究で調査した地点は
Ⅲ，Ⅳ，Ⅴのようなグループに分けられる。各グ
地点 9，4，1 で構成されるクラスター1 と，地点
ループの特徴と，調査地点との関係を以下に述べ
7，3，5，8，6，2 で構成されるクラスター2 に大る。
別された。
P12)の各ウェルにろ過した試料，蒸留水，50 倍濃縮培地を適当な量加え，培地の濃度が等しくなる
よう水試料の試料濃度として 5 濃度区(95％，75％，
50％，25％，5％)及び対照区の調製を行った。調製した各試験水に Chlorella の細胞密度が 1.0×105
cell/mL となるように Chlorella の種水を添加した。
これに付属のふたをして，20℃，1500 lux 連続照射，90 rpm 回転振とう(NISSIN，ROTARY SHAKER
NA-301N)の条件で 72 時間培養を行った。
吸光度は 24 時間毎に測定した。あらかじめ血球計算版を用いた計数に基づき，Chlorella の極大吸収波長である 690 nm の吸光度が 0.05 Abs の時，細胞密度 1.0×105 cell/mL として Chlorella の細胞密度を算出した。吸光度測定時には，Chlorella が沈殿していると吸光度の測定が正確に行えないた
め，ピペットで直接撹拌してから，試験水を採取
し吸光度の測定を行った。また，pH は試験開始時
及び終了時に測定を行った。

クラスターごとの水質項目を比較したところ，クラスター1 に分類された地点の水試料では，主クラスター1クラスター2非類似度

図 2 水質データ(pH，EC，ORP，DO，COD，Ca2＋，Mg2＋，K＋，Na＋，Cl-，NO3-，SO42-，HCO3-)による階層的クラスター分析120

庄司，栗原：八王子、多摩地域の湧水や地下水の化学分析とバイオマス生産への影響調査-SO42- NO3-型ほど高濃度のイオン成分は見られないが，Ca2＋-HCO3-型と比べると高い。人為的な汚染を示すイオンも含有していることから，軽度な汚染もしくは汚染の初期段階と判断される 11)。
本研究の調査地点では，地点 6，8 が該当した。
9 つの調査地点のうち，地点 4 以外は，分類は違うものの似た位置にプロットされており，水質組成は地点 4 以外の湧水では，大きく異なっていないことが分かった。
＋

3.2. 藻類生長阻害試験
藻類生長阻害試験の結果から，対照区と比較した際に本研究で調査した湧水すべてで，藻類の生長が促進されたことが確認された。藻類生長阻害試験は一般的に，藻類に対する毒性を評価するた
図 3 主要溶存成分(Ca2＋，Mg2＋，K＋，Na
めの試験方法であるため，結果の算出方法には生＋，Cl-，NO3-，SO42-，HCO3-)の測定結果から
長阻害率や 50%生長阻害濃度(EC50)が用いられる。
作成したトリリニアダイアグラム
しかし，これらは毒性を評価する指標であり，本＋2
Ⅰ Ca -HCO3 型
研究ではすべての試料で毒性を示さずに生長を促
2無機汚染の指標となる Cl ，
NO3 ，
SO4 が少なく， 進する結果になったため，結果の比較には適して
一般に河川の上流域や汚染の少ない地下水はほぼいないと考えた。そこで，本研究では生長阻害率＋211)Ca -HCO3 型に含まれる 。調査地点では地点１， の符号を反転させたものを生長率として結果を比
2，3，4，7，9 が含まれていた。クラスター分類と較した。以下に算出方法を示す。
比較したところ，クラスター1 はすべての地点がlnNn -lnN0
このグループに含まれていることが分かった。ク
(2)
μ=
Te
ラスター2 に属している地点では，Cl-，NO3-，SO42も多く含まれているが，HCO3-などほかの溶存成
μ -μ分も高い傾向があるため，イオン組成ではクラス(3)
Iμ =- � c T � ×100μc
ター1 と似た位置にプロットされたと考えられる。
Ⅱ Ca2＋-SO42- NO3-型
ここで，μ[h-1]は Chlorella の生長速度定数，T[h]陽イオンでは Ca2＋，Mg2＋，陰イオンでは，Cl-，は藻類生長阻害試験の継続時間，Nn[cell/mL]は試
2NO3 ，SO4 の占める比率が 50％を超え，人的な影
験終了時における細胞密度，N0[cell/mL]は試験開11)。本研究では響が強いと考えられる水質である
始 時 に お け る 細 胞 密 度 を 示 す。 ま た ， 𝐼𝐼𝜇𝜇 [-] は該当する地点は存在しなかった。
Chlorella の生長阻害率，𝜇𝜇𝑐𝑐 [h-1]は対照区における＋
Ⅲ Na -Cl 型
生長速度定数，𝜇𝜇 𝑇𝑇 [h-1]は湧水の各濃度区に対する＋＋陽イオンでは K ，Na が多く，陰イオンでは Cl
生長速度定数を示す。
が多く含まれ，一般的には海水や温泉などが該当
図 4 に各地点で採取した水試料を用いた藻類
11)。本研究では該当する地点は存在しなかっする
生長阻害試験の結果から得られた生長率を示す。
た。
地点 4 の結果は事前実験と大きな差があったため，＋
Ⅳ Na -HCO3 型
2 回試験を行い，その平均の成長率を用いている。
12)。
滞留時間の長い深層地下水でよくみられる
図 4 から，本試験で用いたすべての水試料で，本研究では該当する地点は存在しなかった。
AAP 培地に混合することで，純粋な AAP 培地よⅤ 中間型
りも Chlorella の生長を促進することができるとCa2＋-HCO3-型と Ca2＋-SO42- NO3-型の中間で，Ca2確認された。毒性は確認されず，湧水が藻類の生121東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
一番生長率の低い地点 9 の水試料ベースの培地では，6.30 kg のバイオオイルを生産することができると予想された。ここから，同じ条件でも水試料の違いでバイオマス生産効率は大きく変化することが分かった。
一番藻類の生長を促進する，試料濃度 95％の各地点の生長阻害率をみると，地点 5 の試料が特に藻類の生長を促進し，次に地点 8，地点 6 と続いていく形となった。また，反対に藻類の生長を促進しにくいのは，地点 9，地点 7，地点 2，地点 4となった。試料によって生長阻害率が異なっているのは，含まれている成分が異なっているため，藻類の生長へ与える影響に差が出たものと考えられる。しかし，溶存成分が多い地点のほうが生長しやすいと考えられるが， 1 番溶存成分の多い地
点 2 の湧水が，生長阻害率をみると特別生長を促進しているわけではない。
また，図 3 の水質組成と比較すると，中間型に位置している地点 5，
6，8 の生長率が比較的高く，
水質組成が生長率に関係してくる可能性があると考えられる。しかし，地点 8 は図 3 での他の地点とプロット位置が近く，大きな差はない。
さらに，
地点 1 と地点 8 のプロット位置は比較的離れているが生長率の差は小さい。そのため，今回の結果は偶然であり，主要溶存成分の水質組成は，藻類の生長には直接的な関係は少ないとも考えられる。
そこで，どの水質項目が藻類の生長に関係しているのかを調べるため，各水質項目と一番生長を促進する試料濃度 95%のときの生長率の相関係数を求めた。生長率に対する各水質項目の相関係数
r を表 3 に示す。

長を阻害する重金属などの物質に汚染が少なく，生長を促進する栄養素を含んでいることが示唆された。そのため，本研究で用いた 9 つの地点において，湧水をベースとした培地はバイオマス生産の効率を上げることが可能であると分かった。
また，試料濃度の上昇に伴い，生長率も概ね増加しており，試料濃度を増やすことで藻類の生長を促進できることが確認された。これは試料濃度が増えることで，栄養素も増加したからと考えら
れる。
160
140

成長率[-]

120
100
80
60
40
20
0
-20

0

20

地点の番号

40
60
試料濃度[%]
1
6

2
7

3
8

80
4
9

100
5

図 4 藻類生長阻害試験の結果から算出した
Chlorella の生長率(培養時間 72 時間，1500 lux 連
続照射，90 rpm 回転振とう， 20℃)
湧水を混合することで藻類の生長を促進することが分かったので，実際のバイオマス生産への利用を検討するため，対照区と比較したバイオマス
生産量を算出した。Chlorella の細胞密度 1.3×1010
cell/mL のとき乾燥重量 14%，脂質含有量は(乾燥バイオマス％)5.0-58.0%と文献値にばらつきが大
きいため中央値の 32%として計算を行った 13，14)。
また，比較を行うため，生長速度はすべての試験の対照区の平均成長速度から各試料の生長率を用いて新たに算出したものを使用した。
対照区である通常の AAP 培地を用いて 4 日で 5
kg のバイオオイルを生産できる条件で培養を行った場合，生長率の一番高い地点 5 の水試料ベース(試料濃度 95%)の培地では 12.1 kg のバイオオイ
ルを生産することができると予想された。また，

表 3 生長率に対する水質項目の相関係数
r
pH
EC
ORP
DO
COD

-0.13
0.30
-0.44
-0.11
0.01

r
Mg2+
Ca2+
Na+
K+

0.12
0.51
0.19
0.04

r
SO4
HCO3NO3Cl2-

0.84
0.03
0.43
0.39

これを見ると，生長率に対して SO42-の相関が一番高く，0.84 と高い相関を示している。次に，Ca2+，
ORP，NO3-と弱い相関を示した。藻類の生長に必122庄司，栗原：八王子、多摩地域の湧水や地下水の化学分析とバイオマス生産への影響調査
要な栄養素は C，N，P，K，Mg，Ca，Fe，Zn，Mn
および S と考えられており，中でも，C，N，P，
K は多量に必要である。また，N と P 以外の主要な元素は，通常では過剰に存在しているため，Nと P が制限要素となることが多い 15)。しかし，得られた相関係数では，窒素源である NO3-は 0.43 であり，弱い相関はあるが，特別強い相関があるわ
けではない。そのため，本研究で分析していない
アンモニア態窒素(N-NH4)や P の影響や，毒性を示さない程度の汚染など様々な影響も受けていると考えられる。
一番相関係数が大きい SO42-は，自然界では硫化物鉱床などの硫化物が酸化され，硫酸イオンとして水中に溶解したものである。人為的汚染源としては，化学肥料(硫安)を含む農業排水などがある。
硫安((NH4)2SO4)は，硝化過程で酸素と反応して
NO3-や SO42-に変化するが，まだ硝化されていない
NH4 が，藻類の生長に使用された可能性がある。
また，
硫酸イオンは硫酸還元菌によって分解され，その際に酸を消費する。そのため，pH がアルカリ性側に変化し，有機物が分解してリン酸イオンになり，水に溶解する 16)。このことから，生長率に対する SO42-の相関係数が大きくなったと考えられる。
次に相関係数が大きい Ca2+は藻類の骨格などの形成に用いられると考えられているが，微量栄養
素であり，多量には必要ない 17)。一般的に天然水にも多く含まれる元素であるが，肥料としても使われており，Ca2＋の含まれるリン酸カルシウムは水に溶解し，PO43-または HPO42-となり水中に存在する 16)。そのため，Ca2＋だけではなく，それに伴って供給される P の影響によって相関係数も大きくなった可能性が考えられる。
しかし，SO42-が検出されず，Ca2＋も一番低い濃度を示す地点 4 の水試料を用いた際の生長率は極端に低いと予想されたが，実験結果から得られた
生長率は下から 3 番目である。地点 4 より SO42-，
Ca2＋の濃度が高い地点 7，9 の水試料を用いた培養のほうが，生長率が低くなっている。
このように，藻類の生長率に相関のある水質項
目はあるが，生長率を簡単に予測することは難し
いことが分かった。これは，藻類の生長には様々な要因が関わっているからであると考えられる。
より藻類の生長率を正確に予測するには，今回測123定を行わなかった N-NH4 や全 P，また，毒性を示
す有機物や重金属などの測定も必要であると考え
られる。
4.

まとめ
本研究では，八王子周辺の湧水について化学分
析による水質調査と，バイオアッセイ(藻類生長阻害試験)によるバイオマス生産への利用評価という 2 つの観点から研究を行った。その後，水質から藻類の生長しやすさを予測するため，水質と藻類生長率との関係を調べた。
今回調査した 9 つの地点は，溶存成分の違いから大きく 2 つのグループに分けることができた。
また，イオン成分組成は，トリリニアダイアグラ
ムから Ca2＋-SO42- NO3-型と中間型の特徴を示した。
これらの結果から，クラスター1 に分類される地点の湧水は清涼な水であると考えられた。クラス
ター2 では Ca2＋-SO42- NO3-型に分類される湧水もあったが，どれも溶存成分濃度が高く人的汚染が進んでいることが示唆された。
藻類生長阻害試験では，どの試料でも毒性は示
さず，生長を促進したことから，湧水ベースの培
地はバイオマス生産の効率を上げることに有効であると分かった。藻類の生長率は試料により異なっており，これは水質の違いから出る差であると考えられた。そのため，バイオオイルの生産効率
も湧水の種類によって変化することが分かった。
藻類の生長率と水質項目の相関は，SO42-と Ca2+が相関係数 0.5 以上を示した。しかし，これらの値だけでは藻類の生長率を正確に予測するのは難しかった。より正確な予測をするには N-NH4 や全P，毒性を示す有機物や重金属などの測定もする必要があると考えられた。
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東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
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リン，硫黄，アルミニウムの挙動について，

124

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1998.
17) Kanhaiya Kumar，Chitralekha Nag Dasgupta，Debabrata Das:
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biomass，Bioresource Technology，Vol. 167，pp.
358-366，2014.
（２０２２年１月１１日 受理）

東京工業高等専門学校研究報告書 第 53 号，2021

コロナ禍における『はざまる工房』の公開講座への積極活用
中村源一郎＊，熊澤匠真＊，向川拓臣＊，永吉真知子＊，松岡敏＊，
羽鳥広範＊，新田武父＊＊，庄司良＊＊＊，玉田耕治＊＊＊＊2019 年度より多目的工作スペース『はざまる工房』を設置し，学内学生向けに運用してきた。しかしコロナ禍では学内での十分な利用が見込まれなくなった。そこで，工房を学外に向けて活用することを考え，ものづくりや再生可能エネルギーに関する 2 つの公開講座を開講した。本稿では実施した公開講座の内容とアンケートによる評価を報告する。アンケートでは講座内容に対して良い評価が得られた一方，課題も得られた。
『はざまる工房』の機器は学外に向けても有用であることがわかり，今後，公開講座や出前授業などのためにも活用していく予定である。
（キーワード：ものづくり，公開講座，出前授業，はざまる工房，自然エネルギー）

Active Use of “Hazamaru Kobo” for Open Lecture During COVID-19
Gen-ichiro NAKAMURA*, Takuma KUMAZAWA*, Takumi MUKOUGAWA*,
Machiko NAGAYOSHI*, Satoshi MATSUOKA*, Hironori HATORI*,
Takenori NITTA**, Ryo SHOJI***, Koji TAMADA****
Since 2019, a multipurpose workshop has been set up for students in our college and it is named “Hazamaru Kobo.”
However, the workshop was not fully used by students during COVID-19. Therefore, we decided to use the workshop forthe local community by holding two open lectures on “Manufacturing” and “Renewable Energy.” This paper reports someof the contents of these open lectures and their evaluation by questionnaire, in terms of education effectiveness. In thequestionnaire, the content of open lectures received good evaluations, but there were also some issues. Equipment in the“Hazamaru Kobo” proved to be useful to the local community, so we are willing to plan using “Hazamaru Kobo” foropen lectures and giving lectures for visitors.
(Keywords: “Manufacturing,” Open Lecture, Giving Lectures for Visitors, “Hazamaru Kobo,” Renewable Energy)

1.

はじめに
2019 年度，本校のコラボレーション・コモンズ
棟（以下，CC 棟）内に技術職員が管理運営する新規実習施設である社会実装教育ラボ『はざまる工房』（以下，工房）が設置された。工房は，低学年にも使いやすい試作スペースでありながら，多様な加工・試作機器を有するため高学年の社会実装
や卒業研究にも利用できる施設である。より高度な試作をする場合は，精密で大型の工作機械を有するものづくり教育センターや，各学科が持つ専
門機器を利用すればよく，工房はものづくりの門
戸を広げ，低学年からものづくりマインドを育み，高学年での社会実装教育をより充実させる意図をもって設置された。
しかし、2019 年度末から本校の新型コロナウイ

ルス感染症対策による休校や課外活動の停止の影
響で，工房の閉鎖や利用制限を余儀なくされ，学内学生による機器の有効利用が困難な状況が続いている。一方，東京高専の教職員が地域の小・中学校へ出向き講座を開講する出前授業や，東京高専に地域の児童・生徒を招く公開講座の講座開講
は， 2020 年度後期以後コロナ以前よりもむしろ増加の傾向が見られている。そこで工房が所有する機器を出前授業や公開講座を通じて学外に向けて積極的に有効活用することを考えた。
本報告書では，2021 年 8 月 22 日に事前申し込
み定員制で行われた「東京高専公開講座」に 2 つの体験型講座を開講し，一方では講座で使用する実験器具を工房で作製した例，もう一方では工房にある加工・試作機器を複数使用しながら講座を＊教育研究技術支援センター ＊＊電子工学科 ＊＊＊物質工学科 ＊＊＊＊電気工学科

125

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
電気量も変化することを体験してもらうために使用した。また発電所における発電機の実際の使用法についても自然エネルギーを題材として説明をおこなった。
図 2(a)に講座の流れ，図 2(b), (c)に作成 5)・使用
したテキストの一部抜粋を示す。講座内容のメイ
ンターゲットを小学校 6 年生としたことから，講座所要時間を小学校の 1 コマと同じ 45 分とした。
蓄電実験は，2 班に分けて設定時間の違いによる蓄電の効果を確認した。

行った事例を報告する。また将来的にこれらの公開講座内容を小学校などでの出前授業に展開することを見据え，公開講座参加者から講座内容に対してアンケートを通じてうけた評価結果もあわせて報告する。
2.

体験型公開講座（蓄発電）
太陽光発電の補間技術としての蓄電技術と自然エネルギー等による発電技術を体験する，体験型
公開講座を開講した。
まず，”体験型”となるよう実験器具を開発・製作した 1,2)。開発には小学校学習指導要領（電気の利用）3)や理科の観察・実験手引 4)を参考にし，小学校 6 年生が理科で学ぶ蓄電・発電を講座内容の中心に据え，周辺学年の児童・生徒も楽しめる実験器具とした。この際，SDGs 教育の意味合いも込
めて，自然エネルギーをキーワードとした。
また，本講座開講にあたっては挑戦的試みとして，講座内容を教員が考案・説明，実験器具を技
術職員が開発・製作という教員－技術職員の連携による合同講座として行った。
本項では，公開講座実施の実例紹介をすると共に，講座内容や器具に対するアンケートから得られた評価を分析した。

自然エネルギーの簡単な説明
蓄電実験
蓄電の利点について説明（図 2(b) ）モータによる回転数と発電量の違い

発電所などでの発電機の用途について（図 2(c) ）(a) 講座の流れ

2.1. 実験器具と講座
図 1 に製作した実験器具を示す。図 1(a)は太陽電池で発電した電気をコンデンサにためてモータを回転させる器具である。太陽光発電システムで用いられている蓄電池の役割として，出力が弱い・
不安定等のデメリットが蓄電してから利用すると改善できるという利点の説明に使用した。

(b) 蓄電の利点部分の抜粋(c) 変電所での発電機の使われ方部分の抜粋
図 2 講座の進め方(a) 蓄電の説明用(b) 発電の説明用
図 1 製作した実験器具

2.2. 講座に対する評価アンケート中心となる年代を小学校 6 年生に設定した講座だったが，参加者は小学校 5 年生：1 名，中学校
1 年生：2 名，中学校 2 年生：3 名の年代，計 6 名であった。講座開催中の様子を図 3(a), (b)に示す。

図 1(b)の器具は模型用小型モータを使用して，モータと発電機の基本構造が同じであることの確認と，モータの回転速度の変化により発電される

126

中村，向川，松岡，新田，庄司，玉田：コロナ禍における『はざまる工房』の公開講座への積極活用
太陽光発電のイメージのしやすさ（設問 Q2）と蓄電利点（設問 Q3）についての評価を図 4 として示す。設問 Q3 の「すごく良くわかった」（67%）+「良くわかった」（33%）を 100%とした時の設問
Q2 との関係を表したグラフである。
「役に立った」と「普通」の割合が多く表れている傾向にあることから，蓄電の役割を講座内において理解させる役割が果たされていると考えている。

(a) 蓄電実験(b) 発電実験
図 3 開催講座の様子
講座内で使用した実験器具と講座内容についてのアンケート調査により得られた評価結果について
以下に報告する。

普通
17%2.2.1. 実験器具に対するアンケート結果
開発・製作した実験器具に対して 5 段階評価のアンケート調査を行った。評価が高い回答ほど高得点となるよう 1～5 の重み付けをし（回答選択
肢例：すごく役に立った：5，役に立った：4，普通：3，あまり役に立たなかった：2，役に立たな
かった：1）回答者全員が最高評価のとき合計点が100 となるよう規格化して評価した。設問は，下記の 6 項目とし，設問と評価は表 1 の様であった。
Q1：実験装置の使いやすさ
Q2：実験装置による太陽光発電のイメージのしやすさ
Q3：自然エネルギー由来の電気を蓄電する利点の解りやすさQ4：モータが発電機にもなることの解りやすさ
Q5：モータの回転速度と発生する電気量の関係の解りやすさ
Q6：発電所での発電機の使われ方のイメージのしやすさ
表 1 設問項目ごとの評価
評価（100 点満点）

Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6

96.7
76.7
93.3
83.3
93.3
73.3

83%

図 4 蓄電器具についての評価
回転速度と発生する電気について（設問 Q5）と発電所での発電機について（設問 Q6）の評価を図5 に示す。設問 Q5 を「すごく良くわかった」（83%）＋「良くわかった」（0%），普通（17%），「あまり
良くわからなかった」（0%）＋「良くわからなかった」（0%）の 3 段階に分け，設問 Q6 の回答との関係を表したグラフである。回答した参加者全体の 83%が「わかった」と評価しており，この結果も良好な評価傾向がみられ，発電講座内容を理解させる役割を十分に果たせていると考えている。
70

評価割合[%]

設問

役に立った

66

60

役に立った（設問Q6）50

普通（設問Q6）

40
30
20

17

10

全体的には，
良い評価が得られたと考えられる。
しかし，設問 Q2 と設問 Q6 については，8 割を超
えず講座内での用い方についてもう少し検討していく必要がある。

127

17

0

0
わかった

普通

0

0

わからなかった

設問Q5の回答

図 5 発電器具についての評価

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
2.2.2. 講座内容に対するアンケート結果
参加者全員が「水力発電」「太陽光発電」「風力発電」「地熱発電」の各自然エネルギーを知っており，また「自然エネルギーで発電した電気をためていること」を知っていると回答した。
講座での説明がわかりやすかったと参加者全員が回答している中において、太陽光発電の仕組みの理解についての結果を図 6 に示す。
全体的に「理解できた」，「少し理解できた」と二極化したアン
ケートの結果となっており，講座の進め方と説明としては，まだ工夫の余地は多いにあるが良い評
価が得られた。

ギーによる蓄電・発電技術に興味を持つきっかけになったのではと感じている。また内容を小学 6
年生中心のままにするのか，対象を広げるのか今後の検討が必要である。興味を持てなかったと回答した参加者は 0%であった。
図 8 に参加学年別と開催時間のついてのグラフを示す。今回は手探りの状態で始めたため，進行速度と小学生が集中できる時間を考え小学校の 1
コマ 45 分に時間設定したが，想定していた講座
進行よりも速く終了して時間を持て余す場面があった。これによって 66%の参加者が，講座時間が短いと感じた結果と考えられ，従来の我々が想定していたよりも講座内容を増やして開催を行っても支障なく講座進行することができそうである。
対象とした小学校 6 年生の前後（小学校 5 年生，
中学校 1 年生）を見ても「普通」もしくは「短い」となっているため同様の傾向がうかがえる。

理解できた
33%

35

少し理解できた図 6 講座内の説明と仕組みについての理解
自然エネルギーを題材とした蓄電・モータによる発電実験について興味を持った割合と講座の内容について難易度のアンケート結果を図 7 に示す。

開催時間の感じ方[%]

67%

67

興味がある
どちらとも言えない

興味割合[%]

25

短い

20

17

33

3.

20

簡単

0 0

0 0 0

普通

難しい

17

15
10

0 0

0

0

小学5年

中学1年

中学2年

体験型公開講座（手動射出成型機）
身の回りにある様々な樹脂製品を大量生産する
射出成形を体験する，小・中学生向けの体験型講座を開講した。ここでは手動射出成型機を使い，小・中学生でも親しみやすいようオリジナルキー
ホルダーを製作する講座内容とした。本校入学前の科学に興味のある小・中学生に対して，普段触れることの少ない機器を通じてものづくりの世界を広げてほしいとの思いから，その入り口である工房において本講座を企画したものである。
本項では，工業製品製造を体験する公開講座実施の実例紹介をし，講座内容やものづくりに係る興味などに対するアンケート結果を分析した。

30

0 0

17 17

図 8 学年別と講座時間の関係

興味がない

40

0

普通

0

50

10

30

5

70
60

33

長い

講座の難易度

図 7 講座への興味と講座の難易度
回答内訳は，簡単：興味がある（33%），いくらか興味がある（34%），普通：興味がある（33%）であった。中心年代を小学 6 年生としたため上の年代には簡単な実験となってしまったが自然エネル

128中村，向川，松岡，新田，庄司，玉田：コロナ禍における『はざまる工房』の公開講座への積極活用
3.1. 手動射出成型機選択の理由
工房には電子回路製作や木工，金工など幅広い機器を設置しており，樹脂の加工手段としてはレーザー加工機，3D プリンタ，曲げ加工機がある。
ここに 2020 年度，
図 9 の手動射出成型機（INARITM，
株式会社オリジナルマインド）を導入したことでより一層充実したものとなった。

とより，独自に企画実施も行ってきた。講座は，場所，時間，設備，対象が様々であり，講座内容
はそれらに合わせ調整して実施してきた。担当分
野により制約の種類は異なるが，例えば機械工作分野であれば機械装置の可搬性，CAD/CAM 利用
時の PC 台数制限等により，受講者数や受講場所が限定されてしまうことがある。本講座も例外ではなく，産業界の一般的な作業を模して行えば，射出成型で一番重要な金型の作製には，PC による
CAD 図面作成，CAM を使ったプログラム作成，切削加工，型の仕上げ作業と，設計から製造に数
時間から数十時間が必要となる（市販製品は金型
設計から製造開始まで数十日かかる）。そのため，
この作業を省略するためには事前に金型を用意し
図 9 手動射出成型機ておく必要があるが，その場合金型のデザインは主催者側が行うため，参加者は限られたデザイン
射出成型機は，私たちが生活を送るうえで欠かを選ぶことしかできない。
せない製品の内部，外部の微小部品から主要部品
本講座では，射出成型の一連のプロセスを，短に至るまで量産に欠かせない樹脂加工機である。
時間で高い満足度・達成度を維持しながら体験し量産向け射出成型機は大型で，工房には設置がでてもらうため，参加者オリジナルの型製作を必須きない。また実験実習向けに保有する高専は存在とすることとした。射出成型の金型の基本的な構
するが，学生が技術職員のサポート無しですべて成は図 10 のようにキャビティ（凹型）コア（凸型）の工程を行うことは難しく，一般に手軽に扱うこであり，両方を金属から製作するには相当の時間とができる機器とは言い難い。そこで工房では，を要すため，本講座では，キャビティ側を固定デ工房内に設置が可能で，学生でも比較的容易に扱
ザインの金型，コア側を参加者オリジナルの樹脂
える小型軽量な本手動射出成型機を導入した。小型とすることにして時間短縮を狙った。キャビテ型軽量で操作が容易でも，量産機と同様に金型製
ィ側は，事前にものづくり教育センターのマシニ
作の基本，型締め力，射出圧力，射出温度，型予
ングセンタでアルミニウム型を切削加工した。こ
熱温度，保持時間等の要素を理解し適切に使う必の型は 1 種類で参加者が好きなデザインを選ぶこ
要はある一方，量産機とは異なり複雑で詳細な設とはできないが，親しみやすさを重視し，本校の定や調整を必要とせず低学年生でも操作が容易でイメージキャラクターの『はざまる』をデザインある。自身で作製したいものをよりよく製作しよした。コア側は参加者オリジナルデザインとなる
うと思えば，定性的ではあるが自然に各要素を理ので講座時間内での加工が必要となる。そこで加解できるところが本成型機の利点である。さらに工時間短縮のためアクリル板に凹形状の線画を切本成型機を使うために，工房にある小型 NC フラ
削し，射出後は凸形状の線画が成型品に表現されイスやモデリングマシン，3D プリンタを使用してるようにした。短時間で型をデザイン，製作する
アルミニウム型や樹脂型を製作することで，産業ため過去の講座を参考に型製作プロセスを設定し界とほぼ同じ製作過程を工房内で再現することとた。参考例は，2019 年のロボコン全国大会への体なり，工房が目的とする低学年からのものづくり
験講座出展（於国技館）6)と，同年本校文化祭の体
マインド醸成、本講座の対象である小・中学生へのものづくりの楽しさの体験に適していると考え、 験講座出展（於はざまる工房）7)である。オリジナ
ルキーホルダーの製作を通じて，可能な限り多く
手動射出成型機を題材とした。
の来場者に小型切削加工機（ロボコン出展）やレーザー加工機（文化祭出展）を体験してもらうた
3.2. 講座の実施方針
め，時間と端末数が必要な PC 上の CAD/CAM ソ
従来，技術職員は夏休みや文化祭における体験
フトでのデザインを排し，専用用紙にペンでデザ講座，小・中学校向けの出前授業などの支援はもインを描きスキャンする方式を考案実施した。そ129

東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）の結果ロボコン出展では 3 時間で 150 余名，文化祭では 2 日で 500 余名の方に体験してもらうことができた。この形式を応用し，本射出成型機講座
では射出成型の要である金型（樹脂型）製作を参
加者オリジナルデザインにて迅速に加工することを可能にした。

(3)
(4)
(5)
(6)
(7)

参加者オリジナルデザイン
で即席加工可能な樹脂型

樹脂型作製（図 12）

用紙スキャン，モデリングマ
シンでアクリル板切削

射出成型機実機説

射出の仕組み，リンクを使っ

明（図 13）た増力機構，成型手順成型体験（図 14，

樹脂投入加熱・金型組立・型予

図 15）

熱・組付け・射出・冷却

後処理（図 16）成型品取出し，ボール盤で樹脂型への穴あけレーザー加工機実

樹脂型の切出しの実演とレー演（図 17）

ザー加工機の説明(1) スライドによる説明
参加者が小学 4 年生～中学 3 年生と幅広く，知識に差があったため，プラスチックの性質，原料の原油の産出，運搬と消費量，精製法をスライドにより紹介した。また，射出成型の他に，真空成型，ブロー成型，押出成形等の樹脂成型法について，様々なプラスチック製品の製造法が理解できるように説明を行った。
射出成型の仕組みについては，本校卒業生が経営する射出成型製品製造会社に協力を頂き，金型設計・製作，樹脂流動解析，型組み込み，射出，製品検証のプロセスについて，スライドと実際の製造現場の動画を用いて説明した。
(2) キーホルダーデザイン
参加者オリジナルのキーホルダーとするために，参加者には樹脂型（凸型：コア）に彫るイラスト
や文字などの線画デザインを専用用紙（図 11）に描いてもらった。デザインしやすいよう，専用用
紙には小学生にもわかるような説明とデザイン外形を示し，これらは後の工程で自動削除され線画
デザインのみが残るよう青色とする工夫をした。

ものづくり教育センターで事前製作したアルミ金型

図 10 射出成型金型概略図と講座仕様の型
3.3. 講座の実施
実際の講座は，射出成型の各要素を簡便簡略化
して取り入れ，ものづくりの流れを楽しく学んでもらえるように設定した。本講座では，モデリン
グマシンとレーザー加工機による樹脂型（金型の代替）の製作過程，射出時の温度管理，射出圧力を得る仕組み，電動工具（ボール盤）の扱い，ヤ
スリがけによる仕上げなど，製品作製の一連の過程を体験，学習することができる。金型製作から射出，成型品取り出しまで講座全体の流れは表 2のとおりである。
表 2 講座の工程と内容
講座工程

内容

スライドによる説

プラスチック原料と製品，樹明

脂成型の種類，講座の流れ

キーホルダーデザ

専用用紙に油性ペンで自由にイン（図 11）

絵や文字を描く順(1)(2)

図 11 デザイン用専用用紙（青線は自動削除）(3) 樹脂型作製

130

中村，向川，松岡，新田，庄司，玉田：コロナ禍における『はざまる工房』の公開講座への積極活用
専用用紙をドキュメントスキャナで PC に取り込み，モデリングマシンで 2 mm 厚のアクリルの板に線画を深さ 0.5 mm で切削した。(2)の工夫により CAD/CAM 操作が無く，スキャンから切削終了まで 2～5 分という迅速作製を実現した（図 12）。

(a) アルミ金型(b) 樹脂型を被せる(c) 上型を被せる(d) ボルトで締結(b) 樹脂型の切削(a) 専用用紙に描いたデザインのスキャン(c) 樹脂型の完成
図 12 用紙のスキャン～切削

図 14 樹脂型とアルミ金型の組立(4) 射出成型機実機説明
本手動射出成型機は人力（最大 60 kg と想定）
をてこの原理を用いて最大 17 倍に増力し射出方
向に約 1 トンの力を得る仕組みである。一般的なてこの原理を，リンク機構を使い適切な向きに変換し射出圧力を得る。仕組みの理解のために機構
学（瞬間中心）について模型（図 13）を作り説明した。

次に，組立てた型を余熱器にて 80°C で 4 分間加熱するとともに，成型機に指定量までポリスチ
レンペレットを投入し 245°C で 3 分間加熱した。
両加熱完了後，型を成型機に取り付けレバーが止まるまで力強く押し下げ，樹脂の引け防止にそのまま 10 秒程度保持し圧力をかけ続けた（図 15）。
この後，型を冷却器で１分間冷却した。

(a) 型を 80°C に余熱(b) 成型機へ取付

図 13 増力機構の説明用模型(5) 成型体験
射出成型では，射出樹脂，型の温度管理が重要である。講座前に割り出した各温度の再現性を高めるため，型の余熱器，
射出出成型機シリンダー，
冷却器の動作時間をキッチンタイマーで管理した。
金型の組み立ては，キャビティとコアの意味が理解できるように参加者自身が金型を合致・組立した（図 14）。

131(c) 成型機のレバーを下げて樹脂を射出
図 15 型の余熱・取付と樹脂の射出東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）(6) 後処理
最後に型を分解して成型品を取り出し，樹脂の通り道にできた不要部分をニッパで切り取り，バ
リをヤスリがけで仕上げた。また樹脂型も，記念品として持ち帰り講座後日に射出成型の仕組みを思い返せるように，『はざまる』の輪郭型キーホルダーとして切り取れるデザインとした。樹脂型の不要部分を参加者自ら切り取り，キーホルダー用の穴をボール盤で開けてもらった。
参加者自ら仕上げ作業をすることで，手を動かして形を作り上げ，製作品に愛着をもってものづくりの基本を体験してもらう重要な工程である（図 16）。

グラフである。おおむね良好な回答が得られているが，説明のわかりやすさと時間，作業の難易度について難色を示す回答があった。これらの回答
は小学生によるものであり，説明については樹脂
材料や成型の仕組みが難しかったと考えられ，作業については成型機操作の力加減が難しいと記述されていた。対象年齢の幅が広いため，小学生については質問しやすい環境を作るなどの改善が必要と考えられる。

100

非常にそう思う
普通
全くそう思わない

そう思う
そう思わない90

回答割合[%]

80(a) 成型品の仕上げ(b) 樹脂型の仕上げ

70
60
50
40
30
20
10
0

設問

図 17 講座構成の適正性に関する回答(c) 完成品 (左)成型品 (右)樹脂型
図 16 成型品の仕上げと完成品

3.4.2. 講座内容の適正性
図 18 は内容の適正性についてまとめたグラフ
であり，おおむね良好な回答が得られた。
『また参加したいか』との設問に否定的な回答があったが，回答理由として会場が自宅から遠いとの記述があり，講座の内容とは無関係である。
『はざまる』形
状のキーホルダーのデザインについても良好な回答が得られている。入学したと仮定したとき，はざまる工房を利用したいかとの回答も全員が利用したいと回答しており，工房におけるものづくりに興味関心があることが分かった。

3.4. アンケートによる講座の検証
本講座は前章の蓄発電講座と同様に，参加人数
を小学 4 年～中学 3 年の最大 8 組の事前申込制にて制限し，当日の参加は小学生が 3 組，中学生が3 組で殆どが親子での参加であった。終了時のアンケートから，講座構成の適正性，講座内容の適正性，射出成型への関心，様々な講座への関心，について分析した。
3.4.1. 講座構成の適正性
図 17 は講座の構成の適正性についてまとめた

132回答割合[%]

中村，向川，松岡，新田，庄司，玉田：コロナ禍における『はざまる工房』の公開講座への積極活用

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

非常にそう思う
普通
全くそう思わない3.4.4. 様々な講座への関心について
図 20 は，本講座内で説明または使用した機器やソフトウェア，原理について，今後それらについての講座があれば参加したいかとの問いに対する回答である。3D プリンタが突出して多いのは，
メディア等による露出の多さによる興味関心の高さと考えられ，これまでも講座を開いてきた機器でもある。モデリングマシン，レーザー加工機，マシニングセンタについては，本講座の型製作に使用しており，目に見える形で動作するため興味関心を抱きやすく，回答があったと思われる。てこの原理や CAD/CAM には回答がなかったが，講座という括りには結び付きにくいからと考えられる。しかし，技術的な観点では重要であるので，講座内での説明に具体的事例や理解しやすい説明を増やすなど工夫が必要と考えられる。

そう思う
そう思わない設問

6

図 18 講座内容の適正性に関する回答

5

5

4

回答数

3.4.3. 射出成型への関心
図 19 は，「本講座を選んだ理由について」（複数回答可）の回答の内訳を示している。オリジナル
キーホルダーの製作への興味だけではなく，本講座の目的である射出成型機の操作や仕組み，プラ
スチックの加工法について興味があることが分かり，講座の開講意義を再確認できた。

3
2

2

2
1

1
0

0

0

4
3

回答数

3

図 20 様々な講座への関心に関する回答

2

2
1

講座の種類

1

1

4.

1

まとめ
工房を学外に向けて利用する 2 つの体験型講座を開講した。
蓄発電講座では，工房で技術職員が実験器具を製作し，教員と連携して講座を行った。工房での実験器具作製・教員との連携ともに初の試みであった。アンケートから工房で製作した器具が講座の内容を理解する上で十分な役割を果たすことがわかった。一方で，講座実施において時間配分，所要時間，講座内容で工夫を要する点も見つかり，本講座の出前授業等への展開を前提に今後修正していく必要がある。

0設問
図 19 本講座を選んだ理由への回答

133東京工業高等専門学校研究報告書 （第 53 号）
7) 中村源一郎：椚田祭におけるはざまる工房
オリジナルキーホルダー作成講座の運営，令和元年度教育研究技術支援センター報告集，p.45，2021 年 3 月（２０２２年１月１４日 受理）

手動射出成型機講座では，手動射出成型機の他様々な加工機器を用いてものづくりの流れを楽しく学ぶ講座を行った。アンケートから講座内容が適正であり，受講者のものづくりに対する興味の高さと，それをより高める講座の目的が一致している様子が伺えた。また，目に見えて機器が動作する講座内容に比べ，理論やソフトウェアへの興
味が薄い傾向が見られ，出前授業等への展開ではこの点の興味を引く工夫が必要とわかった。
『はざまる工房』の設置というものづくり環境の整備は本校学生に向けてのものであったが，教職員の教材・実験器具の作製にも時間の短縮や，困難な製作を可能とする役割を果たすことがわかった。また，コロナ禍を期に学外に向けての利用にも有用であることがわかり，今後積極的かつ柔軟に工房を運用していきたい。
謝辞
手動射出成型機講座の実施にあたっては，泰興
物産株式会社に技術協力，資料提供をいただきました。ここに深く感謝申し上げます。
参考文献
1) 松岡敏，伊藤祐，中村源一郎，向川拓臣，新田武父，溝口将吾，永吉真知子，藤野宏，羽鳥広範，庄司良：はざまる工房を活用したものづくりと公開講座，東京工業高等専門学校
研究報告書第 52 号，pp.56-61，2021 年 3 月
2) 松岡敏，伊藤祐，中村源一郎，向川拓臣，溝口奨吾，永吉真知子，藤野宏，羽鳥広範，新田武父，庄司良，玉田耕治：ものづくり工房を活用した電子工作の事例紹介と公開講座・
基 板 へ の 実 装 ， 技 術 ・ 教 育 研 究 論 文 誌，
Vol.28No.1，pp.5-12，2021 年 6 月
3) 文部科学省：小学校学習指導要領（平成 29 年
告示）解説理科編，pp.82-83，2017 年 2 月
4) 文部科学省：小学校理科の観察，実験の手引
き，pp.161-165，2011 年 3 月
5) 山本良一：「クリーン発電」がよくわかる本，
東京書籍，pp.44-47 pp.62-63 pp.92-93 pp.102103 pp.110-111，2005 年 12 月
6) 藤野宏，中村源一郎：全国高等専門学校ロボ
ットコンテスト 2019 全国大会高専連合会・機構本部ブースへの東京高専ブース出展，令和元年度教育研究技術支援センター報告集，
p.31，2021 年 3 月

134©東京工業高等専門学校
東京工業高等専門学校研究報告書
第53号
令和３年度
令和4年3月31日発行
編集者 東京工業高等専門学校情報・図書・広報室
発行者 東京工業高等専門学校〒193-0997 東京都八王子市椚田町1220-2
TEL (042) 668-5111