栄養士養成課程におけるホログラムを活用した教育効果の向上 59

栄養士養成課程におけるホログラムを活用した教育効果の向上
治京玉記＊ 1・市川雅美＊ 2
The Research on Improvement of the Education Effect in the Dietitian
Training Course Using Hologram
Tamaki JIKYO, Masami ICHIKAWA

アブストラクト
社会のニーズに応える栄養士を育成するためには、専門基礎分野を学問領域の基盤とし、専門応用分野における高度な知識および技術の習得が求められている。そこで本研究では、VR 技術や 3D プリンタを活用した 3D教育媒体に加え、先端的視覚ダイナミクス技術であるホログラムを活用する事で栄養士養成課程における専門基礎科目の教育効果の向上を行うと共に教科学習到達目標の達成に向けたパラダイムチェンジを目的としている。
本報は、日本教育情報学会第 36 回年会プロシーディングス、pp190-193、2020 年より再録している。

Keywords； 栄養士教育、ホログラム、3D プリント、VR

１．はじめにコンピュータを配備すること、②日常的に近年、食環境の多様化に伴い栄養士の役割ICT を活用した授業を実施するために、校は、複雑かつ多様化しており、社会のニーズ

内 LAN や普通教室における ICT 環境を整に応える栄養士を育成するためには、専門基備すること、③学校が積極的に Web サイト

礎分野を学問領域の基盤とし、多種多様な専で発信できるように、特に技術を必要とせず門応用分野での専門知識および技術の習得がに簡単に発信できるしくみを取り入れるこ求められている。また、教育の情報化は、教と」が取り入れられている。しかしながら、育計画全体の中に位置づけられており、教育教育の情報化の理念に沿った学校の ICT 化の情報化を進める上で、適切な ICT 環境設のビジョンを構築し、それに必要なマネジ備を進めることが急務とされている。このよ

メントや評価の体制を整備しながら、総括

うな背景の中、本学では IT 新改革戦略に示的な ICT 化を推進することがなされておらされている「①校務のために、一人 1 台のず、早急に ICT 化における総括的なビジョ＊1

Jikyo, Tamaki：大阪夕陽丘学園短期大学＊2

Ichikawa, Masami：元大阪夕陽丘学園短期大学

e-mail=jikyo@oyg.ac.jp
e-mail=machikosan091@gmail.com

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ンの戦略構築と実行が切望されている。とこ意識の高い糖質・脂質・タンパク質の分子構

ろで、本学では平成 29 年度教育改革推進事

造を対象とする専門基礎分野における教育効業「エデュテインメント教材として 3D プリ

果の向上を目的としている。さらに、学習成ンタを活用した教育効果の向上」、平成 30 年

果の測定方法としては、対象科目におけるア度教育改革推進事業「キャリア創造学科教育ンケート調査による教育効果の評価を行っにおける 3D プリンタを活用した実践的教育た。

効果の向上」において、3D 教育媒体を用いることで一定の教育効果の向上が認められて

２．方法

いる

（1）ホログラム教育媒体教材の選択［1,2］。しかしながら、3D プリンタで造形する場合、紫外線硬化樹脂代や洗浄アル栄養士免許必須科目である栄養学実験でコールの経費や造形作成に技術と時間がかかは、三大栄養素（脂質・糖質・タンパク質）るというデメリットがある。そこで本研究でと核酸の構造と機能を理解することを学修到は、ホログラム・3D プロジェクターやプロ達目標としている。そこで、本学の食物栄養ジェクションマッピング等の先端的視覚ダイ学科 1 年生（108 名）を対象とし、栄養学実

ナミクス ICT 技術を活用し、短期大学にお験「①生体成分（糖質・脂質・タンパク質・ける教科学習到達目標の達成に向けたパラダ核酸）の分別・定性、②酵母による糖類発酵イムチェンジを行うことで食物栄養学科にお試験、③酵母の呼吸熱の測定、④唾液アミラーいて、専門的な知識・技能および職業理解をゼ価の測定そして、⑤タンパク質分解酵素の身につけた人材育成を目的としている。
まず、反応」の 5 項目のうち、「①生体成分の分別・先端的視覚ダイナミクス技術であるホログラ定性（図 1）、②酵母による糖類発酵試験（図ム・3D プロジェクターを活用することでイ2）、⑤タンパク質分解酵素の反応（図 3）」

ンタラクティブな 3D モデルの提供が可能との 3 項目をホログラム教育媒体教材として選なる。特にホログラムでは、2 次元データでは困難とされる読図能力に対して、3D モデル空間をデジタル画像として提示することによって容易に理解することができ、学修効果の向上が期待される。さらに、360 度のアングルで実像把握することで知的好奇心を刺激することで「学生を能動的にさせる」から「学生が能動的になる」アクティブラーニングを行うことが出来る。

図 1．生体成分の分別・定性

本学の食物栄養学科 1 年生の栄養士免許必須科目である栄養学実験では、三大栄養素（脂質・糖質・タンパク質）の構造と機能を理解することを学修到達目標としている。しかしながら、それぞれの立体構造への理解度が低く、新たな取り組みによる学修成果の向上が切望されていた。そこで、本研究では、立体視に特化したホログラム教育媒体を提供することで、栄養士養成過程の学生において苦手

図 2．酵母による糖類発酵試験

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ホログラムプロジェクターは、Hologram
Display Z1（Wiikk Technology 社、 中 華 人民共和国）、Dreamoc HD3.2（Realfiction 社、スウェーデン王国）、3D ホログラムピラミッド（GAOHOU 社、中華人民共和国）、自作
ホログラムプロジェクターを使用した。
（3）アンケートによる学習成果の評価
図 3．タンパク質分解酵素の反応

ホログラム教育媒体体験のアンケートは、本学の食物栄養学科 1 年生（108 名）を対象択した。とし、栄養学実験の講義時間内で実施した。
アンケート調査は、それぞれの実験内容で設（2）ホログラム教育媒体教材の作成問を設け、実験内容を理解する上で効果的でまず、糖質・脂質・核酸のホログラム入あったかについて「非常に効果的、効果的、

力 デ ー タ フ ァ イ ル の 作 成 は、 分 子 モ デ リ

あまり効果的ではない、全く効果的ではない、ン グ ソ フ ト Chem3D Ultra Ver.14.0.0.117

体験していない」の 5 段階評価を行った。

（PerkinElmer 社、アメリカ合衆国）を用いて分子モデリングした後、動画編集・作成

３．結果と考察

ソフト Filmora9（Wondershare 社、中華人（1）アンケート結果

民共和国）を用いてホログラム用デジタル

まず、①生体成分の分別・定性（図 1）でデータファイルに変換した（図 4）。次いで、は、酵母細胞を用いて酵母を構成している物

タンパク質のホログラム入力データファイ

質を「糖質→脂質→タンパク質→核酸」の順

ルの作成は、タンパク質構造データバンクに段階的に分離し、それぞれの構造的特性を（Protein Data Bank；PDB）よりタンパク質理解することを目的としてる。そこで、糖質・分解酵素トリプシン（PDB ID；1UTJ）と卵脂質・タンパク質・核酸のホログラム教育媒

白アルブミン（PDB ID；1VAC）とを空間体を作成し構造的特性の理解度の評価を行っ

充填モデルとして PDB フォーマットファイた。使用したホログラムプロジェクターは、ル（.pdb）で書き出した後、分子モデリング

Hologram Display Z1 と Dreamoc HD3.2 でソフト Chem3D および動画編集・作成ソフある（図 5）。

ト Filmora9 を用いてデジタルデータファイルに変換した。

図 5．生体成分の分別・定性でのホログラム
図 4．ホログラム入力データと 3D プリント教育媒体

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ホログラム教育媒体の理解度を評価するた

めに、バーチャルリアリティー（VR）教育

めに、3D プリント教育媒体との比較を行っ媒体との比較を行った。その結果、ホログラた。その結果、ホログラム教育媒体では、「非ム教育媒体では、「非常に効果的」が 33 名、常に効果的」が 28 名、「効果的」が 78 名であっ「効果的」が 70 名であったのに対し、VR 教たのに対し、3D プリント教育媒体では、34

育媒体では、29 名と 66 名であり、「あまり名と 72 名であった。さらに「あまり効果的効果的ではない」は 2 名と 7 名であった。さではない」
は共に 2 名、
「全く効果的ではない、らに、「体験していない」は 4 名と 7 名であっ体験していない」は 0 名であった（図 6）。

た（図 8）。

図 6．生 体成分の分別・定性のアンケート

図 8．酵母による糖類発酵試験のアンケート結果

結果

次に、②酵母による糖類発酵試験（図 2）

最後に、⑤タンパク質分解酵素の反応（図では、酵母に 10 種類の糖を作用させ、発酵3）では、タンパク質の消化の際にタンパク性の違いから 10 種類の糖の構造的特性と代の高次構造がどの様な影響を及ぼすかを調べ謝機能に及ぼす影響を理解することを目的とることによってタンパク質・アミノ酸の性質してる。そこで、10 種類の糖のホログラムを理解することを目的としてる。そこで、タ教育媒体を用いて構造的特性の理解度を評価

ンパク質分解酵素トリプシン、変性前後の卵した。
使用したホログラムプロジェクターは、

白アルブミンのホログラム教育媒体を用い3D ホログラムピラミッドと自作ホログラムて構造的特性と消化過程の理解度を評価しプロジェクターである（図 7）。

た。使用したホログラムプロジェクターは、Dreamoc HD3.2 である（図 9）。

図 7．酵母による糖類発酵試験でのホログラ
ムとバーチャルリアリティー（VR）
教育媒体
ホログラム教育媒体の理解度を評価するた

図 9．タンパク質分解酵素の反応でのホログ
ラムと 3D プリント教育媒体

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ホログラム教育媒体の理解度を評価するたれているが明確なメカニズムはまだ不明とさめに、3D プリント教育媒体との比較を行っれており、緊急の対策が切望されている［3］。

た。その結果、ホログラム教育媒体では、「非これに対して、VR 酔いのように脳と体感の常に効果的」が 31 名、「効果的」が 72 名であっ同期ズレを起こさないホログラムは、学生全たのに対し、3D プリント教育媒体では、36員を対象とした教育媒体として期待する事が名と 68 名であった。さらに「あまり効果的出来る。そこで、新たな取り組みとして、スではない」
は共に 4 名、
「全く効果的ではない」

マートフォン利用を対象としたステンレス製

は 0 名、「体験していない」
は 2 名と 1 名であっプレス金型製作ホログラムプロジェクターをた（図 10）。

製作した（図 11）。この新規スマートフォン用ホログラムプロジェクターは、プレス金型製作により低コスト化が実現され、学生全員への配布が可能である。

図 10．タ ンパク質分解酵素の反応のアンケート結果

図 11．ス マートフォン用ホログラムプロジェクター（2）考察
本研究では、ホログラムによる 3D 教育媒

今後は、栄養士養成過程の学生において苦体を用いることで、栄養学実験における三大手意識の高い分子構造を対象とする生化学、栄養素（脂質・糖質・タンパク質）と核酸の栄養学、食品学、解剖生理学などの専門基礎

構造的特性と機能の理解度と教育効果の向上

分野に対して、教育効果の向上を目的としたについて検討を行った。その結果、ホログラ

スマートフォン用ホログラム教育媒体の導入

ム教育媒体では、3D プリンタ教育媒体と比と活用を課題としている。

較して同等の理解度が得られた事から教育効果の向上が認められと考えられる。一方、新参考文献

たな 3D 教育媒体として注目されている VR［1］	治京玉記（2020）、3D 教育媒体を用いた栄と比較した場合、ホログラムの方が効果的で養士養成課程における教育効果の向上にある考察することが出来る。なぜなら、VR関する研究、教育情報研究、35（3）、23－のアンケート結果において、「あまり効果的30ではない（7 名）」および「体験していない（7［2］	治京玉記（2019）、タンパク質分解酵素の名）」を選択した学生から「気分が悪くなる、教材用分子模型、実用新案（実願 2019-目がくらくらする」等の VR 酔いの症状が認001974）められており、学生全員を対象とした教育媒［3］	板 東武彦（2019）、VR による生体への影体としては問題があると考えられる。VR 酔響―視機能および自律神経への影響、神いの原因としては、自律神経機能との関りや

経眼科、36（1）、5－11

脳発達過程での視覚経験の重要性等が報告さ