一般社団法人日本環境教育学会関東支部年報 No.17

コ ン ピ ュ ー タ ー ビ ジ ョ ン （ AI） を 使 っ た 新 し い 大 学 教 育 の 可 能 性 － 学 校 周 辺 生
物のデータラベリングおよび物体認識技術を活用した授業カリキュラムの開発
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Possibility of New University Education Using Computer Vision (AI) Development of Class Curriculum Utilizing Data Labeling of Organisms
around School and Object Recognition Technology１
降旗信一*
FURIHATA Shinichi **東京農工大学［ 要 約 ］ 本 研 究 で は 、 映 像 解 析 技 術 で あ る コ ン ピ ュ ー タ ー ビ ジ ョ ン （ AI） を 活 か し た 学 習カ リ キ ュ ラ ム を 構 築 し 、 学 生 が コ ン ピ ュ ー タ ー ビ ジ ョ ン （ AI） の 全 容 を 理 解 し 、 そ の 活 用に 向 け た 基 礎 的 技 術 と し て の デ ー タ ラ ベ リ ン グ （ Tagging） の 手 法 を 学 び 、 中 高 生 向 け の授 業 の 中 で コ ン ピ ュ ー タ ー ビ ジ ョ ン （ AI） を 活 用 で き る よ う に な る こ と を 目 指 す 。 本 稿 では、こういうプログラムの設定経緯とプログラムの目標や工夫を報告する［ キ ー ワ ー ド ］ DX 教 育 ， コ ン ピ ュ ー タ ー ビ ジ ョ ン ， AI， SDGs ， デ ー タ ラ ベ リ ン グ
１．はじめに-東京農工大学のミッションとその際、DX（デジタルトランスフォーメーシ発表者の立ち位置-

ョン）技術をいかに活用できるかは学びをす

東京農工大学では、学生の論理的思考力のすめる上での重要な課題といえる。(降旗ほか

基盤構築と創造性を刺激する講義、実験、実2022)

習教育を行い、その中で新たな考えや価値をそこで、本研究では、映像解析技術であるコ創出し、他者の個性を敬い自らの独創性を発

ンピュータービジョン（AI）を活かした学習

揮するための基礎力を養うとともに、公益性、カリキュラムを構築し、学生がコンピュータ透明性、国際性、倫理観を基盤とした知の共ービジョン（AI）の全容を理解し、その活用有化と、人の大切さを軸とした価値判断、信に向けた基礎的技術としてのデータラベリン

頼、承認、自己制御の力、持続する力と共にグ（Tagging）の手法を学び、中高生向けの熱意と勇気を持った、スケールの大きな人と授業の中でコンピュータービジョン（AI）をなることを大学教育として目指している。

活用できるようになることを目指す。本稿で発表者は 教職教育の観点からこの目標に 取は、こういうプログラムの設定経緯とプログり組んでいる。

ラムの目標や工夫を報告する
コンピュータ ービジョンとは、 コンピュー２．研究目的ターで画像や動画のデータを解析し、何がど学習指導要領（2020,2021,2022）においてのように写っているのかを割り出す AI 活用「社会に開かれた教育課程」の重要性がはじ技術の１つである。 また、そのような解析手めて示され、学校教育ではいずれの校種（幼法を研究する学術分野。カメラなどで取り込稚園～大学）でも 、幼児・児童・生徒・学生

んだデジタル形式の画像や映像を処理し、写が地域社会で生じている諸課題の現状と向きっている物やその種類の特定、個体の識別、合い、その課題解決に向けて主体的で対話的距離や位置、動きの検出や追跡などを行う。

で深い学びを進めることが求められている。

人間が視覚で捉えた光景を脳で認識する過程-9-

降旗信一（2023.3）の一部をコンピュータ ーで再現する手法と言和に向けて国連で提唱されている SDGs（国連うこともできる。

持続可能な開発目標）の理念とも合致するものである。

３．研究の方法

本研究では，大学を媒介した学校と地域の（１）本研究の背景

教育的連携の到達点として，DX を活用した大2020 年４月，日本全国の小学校で新しい学

学と市民・企業との共創の実践による教育課習指導要領に基づく教育活動が始まった（中程案づくりの試行を基本的課題ととらえてい学校は 2021 年度，高等学校は 2022 年度から）。

る。

そこでは『社会に開かれた教育課程』を各学

DX という用語は，2004 年にスウェーデンの校で工夫，創造することが求められているがウメオ大学教授エリック・ストルターマンが学校教員はさまざまな業務に追われ，じっく提唱したといわれる。その論文「インフォメりと教材研究に取り組む余裕がない。いっぽーション・テクノロジー・グッドライフ」のう，地域にはさまざまな職業や年齢層の人が書き出しは，「人々の最大の関心は，グッドラおり，また自然や歴史文化などの豊富な教育イフ（幸せに生きる）のための機会と可能性資源がある。100 歳まで現役といわれる時代をどうしたら得られるかにある」から始まっにあって地域で暮らす住民・市民が有意義なている。そして，「デジタルトランスフォーメ

社会活動に参加する機会の必要性はますますーションにより，情報技術と現実が徐々に融高まることが予想 される。また教育課程づく合して結びついていく変化がおき，それがりの方法を学ぶことは，校種，教科にかかわ人々の生活をあらゆる面でより良い方向に変らず，教職履修学生にとって最も重要な学習化させる」と述べられている。つまりは「DX課題の１つであり，『 社会に開かれた教育課程』は，グッドライフ（幸せに生きる）のためのを教職履修学生が地域の住民・市民と一緒に機会と可能性」という提起である。

つくることは教職教育の観点からもたいへん

教育と DX を融合させる議論は，日本では有意義なことといえる。 そこで，住民・市民

2019 年 に 具 体 的 な 政 策 と し て は じ ま っ た 。と教職履修学生とが協働で，地域の教育資源

2019 年 度 の 消 費 税 増 税 直 後 の 補 正 予 算 とを活かした教育課程案を開発し，学校に活用

2020 年 度 の コ ロ ナ 禍 で の 補 正 予 算 あ わ せ てしてもらえるよう情報を発信していこうとい4600 億 円 超 の 補 助 金 が 文 部 科 学 省 か ら 各 学

うのが，「住民・市民と教職履修学生の協働に校（正確には学校設置者）に配られたことで，よる教育課程案づくり」の目的である。

2021 年４月の新学期から，日本のすべての小

この活動は，地域の子どもたちと学校のた学校，中学校，先行した 12 県の高校，特別支めに行うものだが，この活動に参加する市民・援学校で「1 人 1 台」のパソコン端末を使え住民すべての健康や生きがいづくりに寄与するようになった。これを日本国政府は，「GIGAるもので，地域全体の活性化にもつながり，スクール構想」と呼んでいる。政府のなかで持続可能な地域づくりに貢献するものである。

この構想を中核的に進めたのは，文部科学省，また教職履修学生にとって，住民・市民と協経済産業省，総務省から集まった「教育 DX チ働で教育課程案づくりをした経験は，将来，ーム」であった。このチームの一員であった教員となった折に，かけがえのない財産とな経済産業省の官僚の浅野大介氏が「一気に整るであろう。 この活動は，生態学的持続可能備がすすみ」「政策の大転換」「日本の小中学性と社会的公正の相互作用に基づく ESD（持校は DX の入り口に立った」とその著書で述べ続可能な開発のための教育），および世界の平ているように中央省庁で政策を推し進めてい- 10 -

一般社団法人日本環境教育学会関東支部年報 No.17

た当事者ですら驚くようなスピードであっと(2)これまでの取り組み

いう間に日本中の小中学校で児童・ 生徒に 1

こうした中、筆者の 2021 年度授業中で DX

人 1 台のパソコンが配布された。

をめぐる様々なトピックを大学生が 中学・高

教育現場で「1 人 1 台」のパソコン端末を校生向けにわかりやすく解説する授業案の作使えるようになると何が起きるのだろうか。

成にとりくんだ。（表１）

大学では近年では学生が 1 人 1 台パソコンを持つことが推奨（理系の大学では義務化され表 1.「DX 教育調査の実施と調査表の作成」る場合もあり）されるようになってきていた。に向けて2020 年 4 月，コロナ禍により対面授業が不可「DX 教育をテーマに各自が調査を行い、能になったとき，すでに学生全員がパソコンその成果を調査レポートにまとめて提出し必携となっていた大学では，比較的容易にオます。

ンライン授業への切り替えが進んだ（そのような大学でも自宅での Wifi 環境の整備まで

手順１．教員（教職履修者）にとってのは準備されておらず，コロナ禍では緊急措置「研究」の意義の確認⇒（第 2 回授業で実としてモバイル Wi-fi の貸し出しを行った大施済）学もあった）。 こ のことにより，たとえば授手順 2．研究期間、研究にかかわる諸条件業に外部のゲストを呼ぶことなどが比較的容を確認した上で、自分の研究関心領域を決易になった側面もある。また授業を録画する

める（共同研究と個人研究）⇒（第 8 回授ことが一般化したことで，オンデマンド型の業）授業が実施されることも可能になった。この

手順 3．研究関心領域における個別課題のようにして教員と学生，または学生間のコミ設定（授業案開発の場合、その対象校種、ュニケーションはそこで一応の確保はされた

学年、教科・領域)⇒（第 8 回授業）

ものの，たとえば Zoom を使った授業時におけ

手順 4．先行研究の把握と調査表の設計とる学生の「顔だし」の是非などマナーやルー集計⇒（第 9～10 回授業 ）ルについて議論が喚起され続けている課題も

手順 5．調査結果に基づきプログラム（単多い。現状は，大学においても，各教員が手元指導計画およびアクティビティ案）の開探りでその方法を１つ ひとつ試行錯誤してい発（第 11～12 回授業）るといった段階であろう。比較的 DＸへの対手順 6．開発したプログラム（単元指導計

応が進んでいる大学でもそのような状況だか画およびアクティビティ案）の試験的実施

ら，いきなり児童・生徒に 1 人 1 台のパソコと評価（成果と次の課題の抽出）（第 14 回ンが配布された小・中学校での教師たちのと授業）

まどいは想像を絶するものであろう（高校で手順 7．研究成果の共有と討議（8 月中旬も多くの自治体が，各生徒に自分のパソコン～下旬に任意参加の DX 教育研究会を開催

を も ち 込 ま せ た り ― BYOD （ Bring Your Own予定）

Device）―，購入させたりするなどして機器は揃えた）。

このうち手順 3 の「研究関心領域における個こうした学校現場でのＤＸをめぐる急激な別課題の設定」では表 2 の 8 テーマの中から状況の変化にどう対応すればよいのか，とい第三希望までを学生に選択させ、最終的にはう大きな課題に教師たちは直面している。

筆者が各学生の担当個別課題を割り当てた。

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降旗信一（2023.3）

表 2.研究関心領域における個別課題の８テ

辺の生物やその生物と人間との関連性を認識ーマし、地域課題に対してより科学的な理解を深1.アバターの活用め、提言を行うことができるようになるため

2.AIのスキルとしてのコンピュータービジョンを

3.ロボット念頭においている。同時に AI（人口知能）、機

4.ビッグデータ(データサイエンス）

械学習（ML）、ディープラーニング（DL）とい5.IoT

った基本概念や、機械学習の諸手法 （学習と6.プログラミング

推論、教師あり学習、回帰と分類 ）について

7.ブロックチェーンの基本的なアルゴリズムや数式概念について

8.TMT（テレコムメディアテクノロジー）も可能な限り学習できる環境を用意したいと

９.その他（自分で取り組みたいテーマが考えている。 機械学習については取り扱う扱あれば）う情報である画像、音声（時系列データ）、自この取り組みの結果、128 名の学生が課題

然言語などの数値（数列）変換後の入力デーに取り組んだ。この作業の感想としては、

タ（x）に対する出力データ（t）の誤差を最「DX 授業の計画を作る際には、私が高校小化するプロセスを示す。そのうえで計算に生、中学生の時には想像もしなかった授業方必要とされる 数学的な手法（微分積分、線形法、分野があることを知ることができ、興味代数、確率統計）についても可能なかぎり扱深かった」といった、 おおむね肯定的なものう。

であったが、「ある程度知識や興味がないと本研究の問題設定としては、環境教育研究と扱いにくい分野なので、全学の教職課程の履しての学校地域連携の核として大学の教職課修者に課すのは適切ではないと思った。」と程がいかに地域と学校の持続的発展に貢献でいった意見もあった。 こうした意見に対しきるか、その１つの可能性としてのコンピュて、筆者は「理系出身の教員は、今後の学校ータービジョンによる授業案づくりの提案を現場でより DX についてのリーダー的な役割行える可能性を探ることにある。

を求められる可能性があるのでなるべく学生時代にそうした分野に習熟しておくことが必＜文献＞要ではないかと考えている」と説明し、おおDX 時 代 の 人 づ く り と 学 び

むね学生の理解を得られたと考えている。

修), 金馬国晴 (監修),降旗信一 (監加納寛子 (監修),佐々木豊志 (監修), 2022 年, 人言洞ISBN-

13: 978-910917-01-6,2022.

(3)本研究の問題設定
前項の実践経験を踏まえ、DX 教育のより実践的なスキルの習得の１つとして AI 技術の降旗信一,NAMI YAMASHITA, MICHAEL BROWN,１つであるコンピュータービジョン（AI）を2023 年, 研究提案「コンピュータービジョン

使った新しい大学教育の可能性－学校周辺生（AI）を使った新しい大学教育の可能性－学

物のデータラベリングおよび物体認識技術を校周辺生物のデータラベリングおよび物体認活用した授業カリキュラムの開発に 2023 年

識技術を活用した授業カリキュラムの開発－」

度に取り組みたいと考えている。

（仮題）

まだその具体的な方法や内容は検討中だが。
教職履修学生が学校（小学校～高等学校）において、教員として赴任した際、その学校周- 12 -