情報教育のための教室内の  を活用した空気の測定および改善
土肥 紳一  東京電機大学 情報環境学部

                          概要
情報教育で利用する情報端末は，学生さんにノート

 等の購入を求める      を取り入れる大学が増えている．情報端末はバッテリーの性能が向上し，満タンに充電しておけば  日程度利用できるようになったこと，無線  環境が充実したことにより，情報教育の場はコンピュータ教室から一般の講義室に移り変わろうとしている．すでにコンピュータ教室を設置しない大学も出ている．さらにノート

ト型に推移し始めており， を中心とした機器や設備が注目されている．

 は，タブレッ教室内に  の機器が持ち込まれると，その発熱に加え，受講者自身の発熱や水蒸気が生じ，教室内の気温と湿度が上昇する．これらは，空調の温度設定によって比較的容易に制御できる．もう一つ注目すべき点は，受講者の呼気に含まれる二酸化炭素 ¾  である．教室内に多くの受講者が集まると，¾ 濃度は上昇する．筆者も長年，情報教育を担当してきたが，本研究を行うまでは ¾ 濃度を意識して授業を行ったことはなかった．一般的に

¾ 濃度が  を超えると，眠気等の症状を誘発すると言われているが，情報教育の現場では意識されていないのが現実であろう．

本論文では，情報教育を実施する大規模や中規模の授業を対象に，空調等の環境が異なる教室内の空気を測定した．その結果と改善策について述べる．

自体の発熱や受講者自身の発熱が生じる．さらに受講はじめに者の呼気が排出される．呼気の成分は，酸素が約 %&

情報教育で利用する情報端末は，学生さんにノート，¾ が約 '& と言われている．したがって教室内

 等の購入を求める  の形態を取り入れる大に多くの受講者が集まると，呼気から排出された ¾学が増えている!．さらにノート  は，タブレットによって教室内の空気の悪化を招く．

型に推移し始めている．このような状況の中，情報教

大気の成分は，酸素が約 $ &，窒素が約 ()&，二酸

育を実施する教室は，コンピュータ教室から講義室へ化炭素が約 **'& と言われている．**'& は ** 万広がるようになった．情報端末を設置するコンピュー

分率，すなわち ++ ,+  +

タ教室は，電源，情報コンセント，フリーアクセス，ノ'**++

ングレアタイプの照明，空調等の設備が必要であり，が，人体への影響は ***++ ,* & を超えると，眠多くの費用がかかる．また，情報端末を定期的にリプ気等の症状を誘発すると言われている．¾ 濃度のレースする等の手間が発生する．

基準値は，厚生労働省では ***++ ，文部科学省では教材提示用のプロジェクタや書画カメラ，空調の設-**++

  に換算するとになる．空気中の ¾ の割合は僅かであると定められている .! '!．受講者の呼気によ備は，講義室に常設されていることが一般的である．

る教室内の空気の悪化によって，これらの基準を超え によって講義室を利用する場合は，電源コンセている可能性がある．

ント，"# 等の必要最小限の設備を加えることで費

本論文では，情報教育を実施するいくつかの規模用を削減できる．コスト削減を目的に，コンピュータの授業を対象に教室内の空気を測定した． $ 章では約教室を設置しない大学も出ている $!．

$)* 名を対象とした大規模な授業，. 章では約 %* 名を受講者が教室に集まると， で使用する機器対象とした中規模な授業，' 章では中規模かつ窓が開かない空調だけの授業，空調が停止した場合の影響，章では . 章で取り上げた教室を対象に ¾ 濃度の可視化の試み，% 章ではまとめと今後の課題を述べる．

大規模な授業での測定
大規模な授業として，約 $)* 名が受講するカリキュラム計画を対象に，$* - 年と $* % 年について測定を行った．以下にその内容を述べる．

 カリキュラム計画について
情報環境学部は必修科目と学年が無く，セメスター制と単位制を取り入れている．必修科目の代わりに事図  カリキュラム計画の教室の様子

前履修条件を導入し，科目の履修順序を明確にしている．新入生は約週間の集中講義で，各自の卒業までの時間割を作成することを授業の目的としている．
授業の前半は， で持ち込んだノート  に対して，学部の授業で必要になるアプリケーションやメールを含むネットワーク等の設定を行い，後半は設定が終わったノート  を活用しながら，卒業までの時間割を作成する内容となっている．担当者は教員が約 * 名，/,01  /

 が約 * 名である．

その他，科目の説明等は各担当者に依頼している．

連携教室について
カリキュラム計画は，約 $)* 名の受講者を一斉に指導できる連携教室 ,$*( 教室と $*) 教室 を使う．こ図の $ つの教室は同じ形状の教室である．なお，教卓は，

 教室のレイアウト日毎に交互に入れ替えることによって，指導の公平性を担保した．各教室には，約 '* 名の学生さんが着席する．. 人掛けの机に . 名が着生するため，中央に位置する学生さんは，窮屈な思いを強いられる．このような環境で，各自が持ち込んだノート  を扱うため，テクノストレスが加わる．カリキュラム計画の教室の様子を図に，$*( 教室のレイアウトを図 $ に示

す．教室の大きさは，幅約 $* ，奥行き約 $ ，高さ約.

である．○は学生さんの着席位置を，●は教授者の位置を，細長い■は入口および窓を示している．

 測定装置について使用した測定装置はデータロガー ,2-* 3 台である．教卓に配置した様子を図 . に示す．この装置

図

ノート

 とデータロガー  !" の様子

は，現在，後継機種の 2-* 3 になっている -!．
測定前にノート  とデータロガーを  ケーブル 不快指数についてで接続し，ノート  から日時，測定間隔等を専用の不快指数 ,  

17，以下 と略 は，アプリケーション ,455  で設定する．その後，蒸し暑さを表す指標として使われている．気象庁の記録ボタン ,6 を押すと記録が開始される．データ

 8+ によると，乾湿温度計で乾球温度 ,の回収は，再びノート  と  ケーブルで接続し，温度 ,   から式 ,  で求めることができる．

455 でデータを取り出す．"# の機能は無い．

  と湿球 9 *($, :   : '*%, 表  不快指数 体感〜--

寒い--〜%*

肌寒い%*〜%-

何も感じない%-〜(*快い(*〜(-暑くない(-〜)*やや暑い)*〜)-

暑くて汗が出る)-〜

暑くてたまらない図"

気温，湿度， " 年 # 月 $ 日  教室 気温，湿度の測定結果と100

図 - は，$* - 年 ' 月 % 日に実施したカリキュラム
計画の気温，湿度，8097.2

 の推移を示したものである．

;<$*〜 -<'. のデータを表示した．赤枠で囲んだ部分

91.8
86.4

60

81.0
75.6
70.2
40

64.8
59.4
54.0

20

が，授業を実施している時間帯を示している．授業開始後，ノート  の電源が入り，気温が少し上昇するが，空調が機能しており気温の上昇は抑えられている．
また湿度は，時間の経過に伴って低下している．授業中の は (*&〜(-& で不快を感じる領域にあり，体感は「暑くない」であった．

 ¾ 濃度の測定結果
図 % は，¾ 濃度の推移を示したものである．先010152025

図 # 不快指数 303540

ほど同様に赤枠で囲んだ部分が，授業を実施してい  の等高線表示

る時間帯である．¾ 濃度は，授業開始後教室のド が (* 以上で一般に不快となり，(- 以上で半数の'$$'++を記録した．筆者は教卓で指導を行ってい人が必ず不快，)- 以上でほとんどの人が不快になるとたが，空気の悪さを実感し，データロガーで ¾ 濃度言われている %!．の異常を確認したため，急遽，ドアと窓の解放を行っ と体感の関係は，表 に示す．
データロガーでは，乾球温度すなわち気温 ,  と湿度 ,  が測定できる．ウィキペディアによるとこの $つから，式 ,$ で  を求めることができる (!．
 9 *)  : **  ,*;; '. : '%. ,$  で等高線表示したものを図 'に示す．横軸が気温 , ，縦軸が湿度 ,  である．
  のプログラムをリスト に示使用した 式 ,$ をす．一例であるが，気温 $( 度辺りに着目すると，湿度が高くなると が高くなる様子が窺がえる．

リスト  不快指数の等高線表示プログラム

アと窓を閉め切っていたため急激に上昇し， *<'. に                                た．その後，¾ 濃度は<.* の時点で *'(++まで急速に低下した．

<.* から $<.* までは昼休みに入り，ドアと窓の解放を行ったままの状態で，¾ 濃度は -**++に低下した． $<.* から授業を再開し，しばらくすると¾ 濃度が上昇した．ドアと窓は解放していたが，空気の流れが午前中と比較して弱かったため，換気の効果が低下し， .< *〜 -<'- にかけて ***〜$***++の ¾ 濃度となった．

 考察
¾ 濃度は，ドアや窓を解放することによって大気を循環すると，急速に改善できることが分かった．また，最初から教室内に居る人は，¾ 濃度が上昇して    

も空気の汚れを感じにくく， を活用した作業に集中していると，さらに気が付きにくいことが分かった．今回は ¾ 濃度の測定によってその異常を検出

図$図

¾ 濃度 " 年 # 月 $ 日  教室

気温，湿度，図%¾ 濃度 $ 年 # 月 $ 日  教室 $ 年 # 月 $ 日  教室図&

し換気を行えたが，測定していなければ十分な換気を!  の様子

行わないまま授業を継続し，気分が悪いと申し出る学生さんが出ていた可能性がある．
式 ,$ では，め， の算出に ¾ 濃度は無関係なた が不快を示さないからと言って安心できない について筆者が担当するクラスは，2 を使う．この教室は，ワークショップ棟の $ 階に位置する． 階は木工ことが窺がえる．

等を行う作業場として使われており，塗装等の作業の場合は，有機溶剤の異臭が漂ってくる．また，工具の 年の測定結果$* - 年の経験を基に，$* % 年の実施では ¾ 濃度に注意しながら換気を行いながら授業を行った．その結果を図 ( と図 ) に示す．

 は %-&〜(*& で不快を騒音等が避けられない．2 は西日が当たり，夏場は教室内の気温は .* 度近くまで上昇する．

2 は，テーブルが ) 個並ぶ形状の教室である．

感じない領域にあり，体感は「快い」となった．¾

スクリーンは . 箇所に分散配置され，着席する位置に濃度は，全体を通じて， -**++

よっては，教卓に背中を向けることになる．教室の様以下に抑えられてお子は図 ; に，教室のレイアウトは図 * に示す．大きり換気による改善効果が示された．

さは，教卓側の幅が約中規模な授業での測定.

%* 名程度 ,中規模 の受講者が集まるコンピュータ コンピュータプログラミングである．○，●，■は，$$ 節で述べた通りである．

 気温，湿度の測定結果とプログラミング / の授業を対象に $* % 年 ; 月 ' 日に測定した．



測定装置は $. 節で示したデータロガー教卓に配置した．図について，奥行き約 . ，高さ約び台でありは，測定した気温と湿度，およ の推移を示したものである．授業時間は， '<.*

コンピュータプログラミング / は，=  言語を使

〜 %<$* であり，赤枠で示した．測定は .< * から開い手続き型プログラミングの入門を学習する．この授始し，受講者が居ない状態を含めて行った．この日の業は履修者数が多いため，- クラスに分割して実施し受講者数は，教授者，/,  5 /ている．

含め，約 %- 名である． '<$* 頃から受講者が集まり始

，/ を図 図 図 

¾ 濃度 $ 年 & 月 # 日 ! !  のレイアウト

気温，湿度， $ 年 & 月 # 日 ! 図 

 教室  の様子

め，ノート  の電源が入り，室温が少し上昇するはずであるが，空調が機能しており室温と湿度の上昇は抑えられている．

 は (-〜)*& で半数の人が必ず不 中規模かつ窓が開かない空調だけの授業$* $ 年 ' 月に開設した東京千住キャンパスは，窓が快を感じる領域にあり，体感は「やや暑い」の状況になっていた．

開かない構造 ,フィックス窓 になっており，教室内の ¾ 濃度の測定結果

空気は，空調だけで制御されている．

¾ 濃度の測定結果は，図 $ に示す．授業開始後

 コンピュータ基礎  について教室のドアと窓を閉め切っていたため，急激に上昇し$**++に達した．2 は，換気の機能が付いてコンピュータ基礎学科のは，工学部第二部電気電子工年生を対象としたプログラミング入門の授業おり，その機能も作動した状態であったが，換気能力である．受講者は約 -* 名，社会人も含まれる．プロを超えていることが窺がえる． -<.- の時点で ¾ 濃

グラミング言語は  言語を学習する．この授業では度が $**++近くに上昇したため，入口のドアと窓 は導入していないため，シンクライアントが設の解放を行った．その後，¾ は低下し， -<'* 以降置されたコンピュータ教室 , 教室 . を利用する．

は ***++

開講時間は火曜日の ;<-*〜$ <$* である．教室の様を下回った．

 考察ここでも，ドアや窓を開放し換気を行うことが効果

子は図 . に，教室のレイアウトは図 ' に示す．
教室 . の大きさは，幅約 ) ，奥行き約 * ，高さ約的であることが示された．窓を解放すると，風が入っ.て空気の循環には好都合であるが，スクリーンが風で揺れる問題が発生する．また，雨天の場合は雨が吹きである．○，●，■は，$$ 節で述べた通りである．
測定結果と考察
図 - と図 % は，$* % 年

月 ; 日の授業の気温，

 ，¾ 濃度の推移を示したものである．この込む．真夏日では気温の上昇を，真冬日では気温の低湿度，下を招く．季節によっては，蚊等の害虫の侵入も発生

日の受講者数は，教授者，/ を含め，約 '- 名であっするため，窓の解放には限界がある．

た．不快指数は %-&〜(*& で不快を感じない領域に

図 
図 #図 "気温，湿度，気温，湿度， 教室  のレイアウト $ 年  月 & 日  教室 

図 % $ 年  月 $ 日  教室 ¾ 濃度 $ 年  月 $ 日  教室   を活用した空気の測定
これまでの測定は，データロガー台のみで行っており，教室内の一か所しか測定できなかった．座席が自由席の場合は，一般的に教卓から離れた位置に受講者が着席する傾向があり，¾ 濃度の差が考えられる．また教室の構造によって，空気の攪拌（かくはん）に偏りが生じることが考えられる．この様子を探るた
めに，教室内に複数の測定装置を配置し，時刻の同期
図 $

¾ 濃度 $ 年  月 & 日  教室 

をとりながら測定でき，データの回収が容易に行える を活用した測定装置を導入することにした．
 導入した測定装置

あり，体感は「快い」に，¾ 濃度は )**++

以下に測定装置は，ワイヤレスデータロガー ,662-(%2>，抑えられ，理想的に制御されていることが分かった．

以下子機と略 である )!． 台の親機 ,662-**

一方，図 ( と図 ) は，$* % 年

月 $% 日の測定結で，最大 .$ 台の子機を登録できる．親機とノート 果である．この日は，期末試験を実施した．授業終了

は  ケーブルで接続し，親機と子機の間は "#

後に測定結果を見て分かったことであるが，$*< * 以で通信できる．これらの関係を図 ; に示す．左側が降，空調が停止し ¾ 濃度，気温，湿度，

ノート ，右下がノート  と  ケーブルで接 の上昇を招いていた．補講日を利用したため，途中で空調が続した親機，右上の $ 台が子機である．¾ センサー止まったようである．¾ 濃度は，最高で )(-++は子機に内蔵されており，気温と湿度センサー ,>>/2に達していた．最初から教室内にいると，空気の悪さ. -  は，ケーブルで子機と接続されている．親機とを感じにくいことを体験し，空調を過信することなく子機の間は，"# が届く範囲 , **¾ 濃度の正確な測定が必要であることが分かった．

配置でき，通常の教室は十分にカバーできる．

程度 で自由に図 &

ノート

，子機，親機の様子

図 !  の机に分散配置した子機の様子

子機と親機の事前の設定
測定には親機を台，子機を ' 台使用した．最初に親機とノート  を  ケーブルで接続し，662-** ユーティリティで親機名を設定する．親機名は 2662-** とした．次にノート  と子機を ケーブルで接続し，グループ名は ? に，子機名は * 〜 ' を設定した．再び，ノート  と親機を  ケーブルで接続し，662-** ユーティ
リティを使って，親機が管理する子機名を登録した．
親機の電源は， ケーブルでノート  から供給

図 する．子機の電源は，/ アダプターもしくは単三ア!  の子機の配置

ルカリ乾電池 ' 本が使える．教室内の電源コンセントを確保することが難しかったため，乾電池を使った．

2 は他の授業でも使用しており，子機は配置したままにできないため，測定毎に配置と回収を行った．

* 〜 ' の子機は，2 

内の机，書棚等へ分散配置した．この様子を図 $* と図 $ に示す．なお，親機は教卓に配置したが図 $ には記載を省略した．測
定時の測定間隔の設定，開始，停止，データの回収は，ノート  を接続した親機から一括して行え，大変便利である．なお，子機にはスイッチ類が付いているが，図 

測定中は，電源スイッチを含め，操作をロックできる¾ 濃度 $ 年 & 月  日 !   $

機能が付いており，うっかり操作等を防止できる．

 測定結果と ¾ 濃度分布の可視化
測定は，$* % 年 ; 月 $ 日

教室の定員になっており，ほぼ定員状態である．なお<$*〜 %<$( にかけて行った．代表して子機 ,*% の結果を図 $$ に示す．
この日は，データの回収は，子機台につき $* 秒程度であり， '台の回収に約 - 分程度を要した．

<.*〜 .< * に筆者が担当する大学院の¾ 濃度分布の可視化を行うため，2 は '×

教育システム工学特論の授業を行い，受講者は教授$' のマス目に分割し，* 〜 ' の配置に近いマス

者を含め約 $* 名であった．¾ 濃度は，)**++目に測定結果を設定した．測定値が存在しないマス目を下回っていた．その後， '<.*〜 %<$* に学部のコンは線形補完を行った．グラフの表示はピュータプログラミング / の授業を行った．受講者@は教授者，/，/ を含め約 %* 名であった．%' 名が布 を表示するために使用した

 の 4. を使った．¾ 濃度 ,最大値の分  のプロ

図 

¾ 濃度最小値の分布 $ 年 & 月  日 ! 

¾ 濃度最大値の分布 $ 年 & 月  日 ! 

グラムをリスト $ に示す．なお，データ部分は紙面のは，気温や湿度と異なり測定装置がないと気が付かな都合で途中を省略した．

い． ***++リスト ('図 #

¾ 濃度 最大値の分布 表示プログラム!"#$"#%&$         '     (    ' 途中省略
途中省略

 '    途中省略

 途中省略 (('  ((  ((  (    !"#$"#%&$     な簡易チェッカーが教室にあると便利である．  を活用する情報教育では，その操作に集中するあまり，

¾ 濃度の上昇を認識しにくい傾向が窺がえる．受講者のモチベーションの向上を目指し，教室内の空気を測定し，換気に注意しながら授業を行っていきたい．
本研究の一部は，科学研究費補助金 ,基盤研究 ,
課題番号 -A* *;* として行っている．

¾ 濃度分布の顕著な特徴を探るために，各子機が測定した最小値と最大値に着目し，その結果を図 $.と図 $' に示した．最小値の分布は 2 辺りを超えた段階で，換気を促すように受講者

参考文献! 殷 成久 藤村 直美 新入生ＰＣ必携化講習会の実
施 /B  講演論文集 "$2  $* .．

が居ない場合を，最大値の分布は受講者が最も多い場$! 田中 雅章，神田 あづさ，大森 晃，松尾 徳朗，加合の ¾ 濃度分布を可視化できたことになる．図 $'藤 成明 演習室のない情報処理演習の運営 の最大値の分布に着目すると，図 -$ で示した *)，カンファレンス講演論文集 ++ );2 ;* $* %．

 *， $ 周辺に濃度の高い部分があることが分.! +<CCDDD D58+CE0  C 0C

かった．この部分は，教室内の空気の循環が悪い部分 02 *C 建築物環境衛生管理基準 厚生を示していると考えられ，換気の改善に活用できる．

労働省$* % 年 ; 月 .* 日 $<** 閲覧．

測定したデータを使って，時間軸の中で ¾ 濃度がどのように変化しているのかを分析する予定である．

まとめと今後の課題'! +<CCDDD 758+C

 0C C C $;$')$  改訂版! 学校環境衛生管理マニュアル「学校環境衛生基準」の理論と実践
文部科学省$* % 年 ; 月 .* 日 $<** 閲覧．

情報教育を実施する授業を対象に，教室形状の異な-! +<CCDDD0  0F C5 C$-*  

るいくつかの授業で気温，湿度，¾ 濃度を測定しデーターロガー$* % 年 ; 月 .* 日 $<** 閲覧．

た．この結果，気温や湿度の上昇は体感として感じ易%! +<CCDDD 8+C1CD 1C不快指数C 気象

く，空調によって制御し易いことが分かった．
一方，¾ 濃度は，多くの受講者が集まる授業で換気が不十分な場合，急速に上昇することが分かった．
この上昇に気付かないまま，授業を行っている可能性庁$* % 年 ; 月 .* 日 $<** 閲覧．

(! +<CC8 D+1  5CDC不 快 指 数C$* %年 ; 月 .* 日 $<** 閲覧．

)! +<CCDDD

118+C+ 10Cがある．受講者があくびをするなどの行動は，教室内

 -**    ワ イ ヤ レ ス デ ー タ ロの空気の悪化が原因かも知れない．¾ 濃度の上昇

ガー$* % 年 ; 月 .* 日 $<** 閲覧．