「情報」授業支援セミナー
京都情報大学院大学

R = 200; // ライトの色 赤

これらの作業を授業時間内に各生徒に課して作品を作らせるには時G = 255; // ライトの色 緑

間がかかりすぎる。教師が作成したサンプルを基にして，文化祭やB = 150;// ライトの色 青

修学旅行など学校行事を題材にした作品を作成させればマルチメ

Strength = 100; // ライトの強さ

ディアの理解に役立つだろう。

sp=g.filters.light;

参考文献［１］『最新情報 A』 実教出版，2006［２］窓の杜 http://www.forest.impress.co.jp/［３］ Vector http://www.vector.co.jp/［４］ 作花 http://www.kcg.ac.jp/kcg/sakka/web/SPP/script/

作花 一志（ 教 授 ） 江見 圭司（ 准 教 授 ） 南野 公彦（ 助 教 ）この小文は 2007 年 8 月 11 日および 11 月 17 日に独立行政法

として役立つものと期待しています。 筆者らの他にも学内外から

sp.clear();

人科学技術振興機構（JST）の支援のもとに行われた理数系教員指数名の方よりモデル化とシミュレーションの例を講演していただき

sp.addPoint(X,Y,Z,R,G,B,Strength);

導力向上研修（希望型）の集録報告書からの抜粋です。両日とも 4ました。

}// 色分解時間にわたって 40 名の参加者による熱心な研修が行われました。

このたびの研修会に後援してくださった京都府教育委員会，京都

テーマに選んだ「モデル化とシミュレーション」および「マルチメ市教育委員会，滋賀県教育委員会，大阪府教育委員会，大阪府生活

画像にフィルターをかけて特定の色だけで再描画する。下図は左上

ディアの活用」は高等学校教科情報の分野であると同時にすべての文化部私学課，大阪市教育委員会，兵庫県教育委員会，兵庫県教育から順に元画像，
反転画像 (invert)，X 線画像 (xray)，R 画像，G 画像，

科学の表現のために非常に重要な手法です。本学でこれまでに作成

課，神戸市教育委員会，和歌山県教育委員会，奈良県教育委員会にB 画像，イェロー画像，シアン画像，マゼンタ画像である。

した各種シミュレーション教材ソフトを高等学校の教育で役立つよ

厚くお礼申しあげます。またさまざまなご協力をいただいた京都情う改訂し，講演に加え PC による実習も行いました。研究会当日に

報大学院大学・京都コンピュータ学院の教職員ならびに大学院生のこれらの効果は紙上では参加者に配布した CD に収めたソフトは高等学校の教科情報の教材

みなさんに心よりお礼申しあげます。

分かりにくいので，筆者

自動車や鉄道の制御は組込みソフトの発展で大変発達してきた。

のサイト［４］でサンプ

ここでは，それらの操縦のモデル化とシミュレーションの究極の姿

ルを参照されたい。

であるシミュレーションゲーム，特に列車運転のシミュレーション

function gl(c,s){

マルチメディアウェブページの作成
作花一志

高校の情報Ａの教科書［１］には「マルチメディアの活用」といg.style.filter="glow(color="+c+",strength="+s+")";

自動車・鉄道の制御に関するモデル化とシミュレーション
江見 圭司

についてとりあげる。

}

自動車の運転や飛行機の操縦のゲームは 1990 年代初等から存// 画像反転 --- 左右 fliph 上下 flipv 補色 invert 白黒 gray Ｘ

在した。しかるに，列車の運転シミュレーションゲームは，1994

線 xray light

年に発売されたトレインシミュレーション中央線 Mac 版（音楽館）

function fp(f){が初めてであった［１］。その後，
タイトー社がアーケード版の「電g.style.filter=f;

車で GO!」をリリースして以来，列車運転シミュレーションゲー

う章には，ハードウェアとソフトウェアについての解説が載って}いるが，作品制作はプレゼンテーションソフトを使うことが主に//Wave 効果

カーを使って容易に作成できる。デジカメで撮った写真や動画，ま自動車の運転は日本では 18 歳以上であれば誰でも免許さえとれなっている。一方 HTML のタグについては文字や画像の表示，他

function wv(f,l,p,s){

た録音した音声などを取り込み，タイトルやクレジットを挿入し，ば可能である。しかるに，列車の運転は鉄道会社に運転士として入ファイルへのリンクなどは記されている。そこで動画音声などを

g.style.filter="wave(add=false,freq="+f+",light="+l+",phase="+p

また画面が変わる時に切り替え効果を加えれば楽しく閲覧できる作

社する以外に基本的には実現できない。しかも日本は世界でもまれHTML ファイルに取り込むマルチメディアウェブページを作成す+",strength="+s+")";

品ができるだろう。

に見る鉄道王国であり，通勤や通学に鉄道を使う人は大変多い。そる方法と簡易ムービー作成の方法を解説した。

}①ムービーメーカーの起動する。

のため，鉄道は身近な存在であり，運転してみたいという欲求は高// 画像ブレンド効果②画像，ムービーを順にビデオにドロップ・ドラッグする。

かった。そのため，タイトー社のアーケード版「電車で GO!」はfunction bt(d){③音声ファイルをオーディオにドロップ・ドラッグする。

大変人気が高く，サラリーマンの帰宅中でゲームをする姿がよく見g.style.filter="blendTrans(duration="+d+")";④ここで再生してみる。

られたそうである［２］。

このための特別なソフトウェアを購入する必要はない。HTML
エディターは窓の杜［２］や Vector［３］のサイトに優れたフリー

WindowXP，WindowVista に標準装備されているムービーメー}

ムは各社から発売されている。

2007 年現在，列車の運転シミュレーションゲームは若干下火にソフトがたくさんあるので，ダウンロードして利用できる。HTMLなりつつある。そのなかで音楽館は質の高いシミュレーションゲーのタグを書くのを厭わなければ，メモ帖などテキストエディタがあムをリリースし続けている。音楽館のゲームの特徴は，電車の音にればよい。各効果を起こさせるためにはボタンをクリックして関数こだわっていることにつきる。

を呼び出す。ボタンは input タグで，関数は Javascript で記述する。
<input type=”button”value=”**” onclick=” 関数名 ”>
また画像 g に各効果を起こす関数は多数あるが，その主なもの⑤ムービーの編集より「タイトルまたはクレジットの作成」を選んを挙げる。
// 透明度を t% にする// スポットライト

function op(t) {function splight(){⑥切り替え効果にはいろいろとある適宜選んで切り替え効果へドラッグ

分，自動車の運転よりも楽に思えるが，次の２点において，自動車よりも運転は難しい。
一つには，複雑な速度制限のシステム。二つめには，急に止まれ

X = (window.event.offsetX); // マウスクリックの位置 横⑦再生してみて繰り返しないことがあげられる。

}

Y = (window.event.offsetY);// マウスクリックの位置 縦⑧出来上がったら [ ファイル ]，[ ムービーの保存 ] とする。

一つめのことは以下のことに集約される。

// グロー効果 c は色 s は強さ

Z = 80;// スポットのサイズ

g.style.filter="alpha(opacity="+t+")" ;20

で適宜処理。

列車の運転はステアリング作業（ハンドルをにぎること）がない

・カーブ，ポイント通過速度
21

「情報」授業支援セミナー
京都情報大学院大学

R = 200; // ライトの色 赤

これらの作業を授業時間内に各生徒に課して作品を作らせるには時G = 255; // ライトの色 緑

間がかかりすぎる。教師が作成したサンプルを基にして，文化祭やB = 150;// ライトの色 青

修学旅行など学校行事を題材にした作品を作成させればマルチメ

Strength = 100; // ライトの強さ

ディアの理解に役立つだろう。

sp=g.filters.light;

参考文献［１］『最新情報 A』 実教出版，2006［２］窓の杜 http://www.forest.impress.co.jp/［３］ Vector http://www.vector.co.jp/［４］ 作花 http://www.kcg.ac.jp/kcg/sakka/web/SPP/script/

作花 一志（ 教 授 ） 江見 圭司（ 准 教 授 ） 南野 公彦（ 助 教 ）この小文は 2007 年 8 月 11 日および 11 月 17 日に独立行政法

として役立つものと期待しています。 筆者らの他にも学内外から

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人科学技術振興機構（JST）の支援のもとに行われた理数系教員指数名の方よりモデル化とシミュレーションの例を講演していただき

sp.addPoint(X,Y,Z,R,G,B,Strength);

導力向上研修（希望型）の集録報告書からの抜粋です。両日とも 4ました。

}// 色分解時間にわたって 40 名の参加者による熱心な研修が行われました。

このたびの研修会に後援してくださった京都府教育委員会，京都

テーマに選んだ「モデル化とシミュレーション」および「マルチメ市教育委員会，滋賀県教育委員会，大阪府教育委員会，大阪府生活

画像にフィルターをかけて特定の色だけで再描画する。下図は左上

ディアの活用」は高等学校教科情報の分野であると同時にすべての文化部私学課，大阪市教育委員会，兵庫県教育委員会，兵庫県教育から順に元画像，
反転画像 (invert)，X 線画像 (xray)，R 画像，G 画像，

科学の表現のために非常に重要な手法です。本学でこれまでに作成

課，神戸市教育委員会，和歌山県教育委員会，奈良県教育委員会にB 画像，イェロー画像，シアン画像，マゼンタ画像である。

した各種シミュレーション教材ソフトを高等学校の教育で役立つよ

厚くお礼申しあげます。またさまざまなご協力をいただいた京都情う改訂し，講演に加え PC による実習も行いました。研究会当日に

報大学院大学・京都コンピュータ学院の教職員ならびに大学院生のこれらの効果は紙上では参加者に配布した CD に収めたソフトは高等学校の教科情報の教材

みなさんに心よりお礼申しあげます。

分かりにくいので，筆者

自動車や鉄道の制御は組込みソフトの発展で大変発達してきた。

のサイト［４］でサンプ

ここでは，それらの操縦のモデル化とシミュレーションの究極の姿

ルを参照されたい。

であるシミュレーションゲーム，特に列車運転のシミュレーション

function gl(c,s){

マルチメディアウェブページの作成
作花一志

高校の情報Ａの教科書［１］には「マルチメディアの活用」といg.style.filter="glow(color="+c+",strength="+s+")";

自動車・鉄道の制御に関するモデル化とシミュレーション
江見 圭司

についてとりあげる。

}

自動車の運転や飛行機の操縦のゲームは 1990 年代初等から存// 画像反転 --- 左右 fliph 上下 flipv 補色 invert 白黒 gray Ｘ

在した。しかるに，列車の運転シミュレーションゲームは，1994

線 xray light

年に発売されたトレインシミュレーション中央線 Mac 版（音楽館）

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タイトー社がアーケード版の「電g.style.filter=f;

車で GO!」をリリースして以来，列車運転シミュレーションゲー

う章には，ハードウェアとソフトウェアについての解説が載って}いるが，作品制作はプレゼンテーションソフトを使うことが主に//Wave 効果

カーを使って容易に作成できる。デジカメで撮った写真や動画，ま自動車の運転は日本では 18 歳以上であれば誰でも免許さえとれなっている。一方 HTML のタグについては文字や画像の表示，他

function wv(f,l,p,s){

た録音した音声などを取り込み，タイトルやクレジットを挿入し，ば可能である。しかるに，列車の運転は鉄道会社に運転士として入ファイルへのリンクなどは記されている。そこで動画音声などを

g.style.filter="wave(add=false,freq="+f+",light="+l+",phase="+p

また画面が変わる時に切り替え効果を加えれば楽しく閲覧できる作

社する以外に基本的には実現できない。しかも日本は世界でもまれHTML ファイルに取り込むマルチメディアウェブページを作成す+",strength="+s+")";

品ができるだろう。

に見る鉄道王国であり，通勤や通学に鉄道を使う人は大変多い。そる方法と簡易ムービー作成の方法を解説した。

}①ムービーメーカーの起動する。

のため，鉄道は身近な存在であり，運転してみたいという欲求は高// 画像ブレンド効果②画像，ムービーを順にビデオにドロップ・ドラッグする。

かった。そのため，タイトー社のアーケード版「電車で GO!」はfunction bt(d){③音声ファイルをオーディオにドロップ・ドラッグする。

大変人気が高く，サラリーマンの帰宅中でゲームをする姿がよく見g.style.filter="blendTrans(duration="+d+")";④ここで再生してみる。

られたそうである［２］。

このための特別なソフトウェアを購入する必要はない。HTML
エディターは窓の杜［２］や Vector［３］のサイトに優れたフリー

WindowXP，WindowVista に標準装備されているムービーメー}

ムは各社から発売されている。

2007 年現在，列車の運転シミュレーションゲームは若干下火にソフトがたくさんあるので，ダウンロードして利用できる。HTMLなりつつある。そのなかで音楽館は質の高いシミュレーションゲーのタグを書くのを厭わなければ，メモ帖などテキストエディタがあムをリリースし続けている。音楽館のゲームの特徴は，電車の音にればよい。各効果を起こさせるためにはボタンをクリックして関数こだわっていることにつきる。

を呼び出す。ボタンは input タグで，関数は Javascript で記述する。
<input type=”button”value=”**” onclick=” 関数名 ”>
また画像 g に各効果を起こす関数は多数あるが，その主なもの⑤ムービーの編集より「タイトルまたはクレジットの作成」を選んを挙げる。
// 透明度を t% にする// スポットライト

function op(t) {function splight(){⑥切り替え効果にはいろいろとある適宜選んで切り替え効果へドラッグ

分，自動車の運転よりも楽に思えるが，次の２点において，自動車よりも運転は難しい。
一つには，複雑な速度制限のシステム。二つめには，急に止まれ

X = (window.event.offsetX); // マウスクリックの位置 横⑦再生してみて繰り返しないことがあげられる。

}

Y = (window.event.offsetY);// マウスクリックの位置 縦⑧出来上がったら [ ファイル ]，[ ムービーの保存 ] とする。

一つめのことは以下のことに集約される。

// グロー効果 c は色 s は強さ

Z = 80;// スポットのサイズ

g.style.filter="alpha(opacity="+t+")" ;20

で適宜処理。

列車の運転はステアリング作業（ハンドルをにぎること）がない

・カーブ，ポイント通過速度
21

・信号による速度制限

これとは全く逆の考え方もある。Ｍ車が先頭であれば車両が重いの・駅間で定められた速度制限

で，踏切事故でも車両が転倒することもなく，脱線にも強いという「カーブ，ポイント通過速度」と「駅間で定められた速度制限」

考えである。阪急，京阪，京急，京成はこういう考え方で，ここは，線路というハードウェアの制限で非常にわかりやすい。次に，

10 年間に製造された編成は原則的に先頭車にモーターがついてい信号による速度制限は前方の列車との距離で決まる場合と，ポイるのである。

南野 公彦

ントの有無で決まる場合がある。信号の表示する速度（現示速度）

モーターがついている車両ではモーター音でスピード感がわか

は多くの会社では 5 段階ぐらいある（例えば阪急では最高速度，る。モーター音なしでスピード感を認知するに，かつてはレールの本講義は高等学校学習指導要領 普通教科「情報Ｂ」に基づき，70,50,30,20 で図１参照）
［４］，
［５］，
［６］であるが，ポイント

継ぎ目（25 メートルおき）の音で判断したそうであるが，現在で身の回りの現象や社会現象などを通してモデル化とシミュレーショ

通過速度やカーブ通過速度さらに，駅間や列車種別によって最高速

はロングレールが多用されるため，継ぎ目の音はほとんどしない。

ンの考え方や方法を理解させるための教育手法を高等学校教員に提度が異なる。それらの複雑な条件をマスターしなければならない。

かわりに，架線をつり下げる柱が 50 メートルおきに建植されてい供するものである。
「モデル化」とは，具象（現実）の世界にある二つめの「急に止まれないこと」は，「列車の運転は列車をとめるることから，視覚情報で知る方法がある。時速 36 キロメートルで問題を抽象の世界に導くために，思考要素とそれらの関係性を可視業務だ」と言われるほど，所定の位置に停止させるのは難しい。

５秒おきに通過することになるため，時速 18 キロメートルで 10化することである。また，「シミュレーション」とはそのモデル化

象や社会現象などを通して，モデル化とシミュレーションの考え方

秒，時速 90 キロメートルでは 2 秒で通過する。このことから視覚された思考要素の関係を定式化し，解析を行うことで思考結果を可や方法を理解させ，実際の問題解決に活用できるようにする」こと

情報で速度を認知することが可能である。

視化することである。図１は江見・南野 [1] による数理的思考プロに補助的な教育支援ツールであることを強調した。

列車シミュレーションゲームでは，これらをうまく実現しているものが多い（図 2）。一つめの速度制限では，カーブなどの制限速度や列車種別・駅間の速度制限は実現している。しかし，信号シス
テムまで示現しているタイトルのものは少ない。

さて，音楽館がリリースするゲーム［３］［７］はサウンドにこセスのモデルであるが，初・中等教育機関における数学教育は抽象だわっている。この場合は，聴覚情報によってもゲームのおもしろ

世界における作業のごく一部，「解析」のトレーニングのみにとどさ，つまり運転しているという実感が伴うため，ゲームプレイヤー

まるのが常である。現実の問題を解決する能力を向上させるには，

今回は例題として文献［３］の「捕食者（熱帯魚）と被食者（ミに大変興味深くなる。また最近リリースしたタイトル「京成・都営①現実の問題をモデル化する，②モデルを使ってシミュレーショジンコ）の個体数の振動」を取り上げた。受講者に提示した課題は浅草・京急線」では地下線区間でのトンネル内のランプなども忠実ンする，③シミュレーションによる得られた思考結果から問題解決

以下の 5 つである。

に再現している。

への考え方や方法を理解する，という３つのステップを踏ませるこ【課題１】ミジンコのモデル化を行う．

では，現実にはシミュレーションできていないことは何かといえとが必須であるが，従前であればこれらはバラバラのツールを使っば，２点ある。一つには画面以外の視覚情報。二つめは加速減速にて解析・可視化を行うか，あるいはシステムダイナミクスの高価な伴う力の体感である。

ソフトウェアを使用するしか方法がなかった。本講義では，中村「分類」→「ストーリー作り」→「因果ループ作り」【課題２】ミジンコのモデルからシミュレーションを行う．
（繁殖率 0.1, 死滅率 0.11, ミジンコの当初の数を 100

これらの２点除いては充分に運転のシミュレーションが可能だと

州男氏（現京都情報大学院大学 修士課程１回生）が 2003 年にとする）

思われるので，今後は運転士に与える心理的状況などを研究するたVer1.0 を開発した，安価でありながら上記 3 ステップすべてをビ「定式化」→「最適化」→「解析」

めに実験を行うことができるであろう。

ジュアル的支援するソフトウェア「SimTaKN（シムタくん）」（2007【課題３】魚のモデル化を行う．

年 11 月の現在の最新「思考要素の洗い出し（一部）」→「分類」→

は Ver2.2.2.1） を 利「ストーリー作り」→「因果ループ作り」

現在の列車シミュレーションゲームは大変発展してきている。視用し，高校生にも利用・

覚情報に関しては運転席から見える景色しか再現していないが，信理解が可能な講義手法(繁殖率0.12,死滅率0.1,魚の当初の数を100とする)

二つめの停止させることであるが，これはほとんどのゲームで実号システムなども充分に再現しつつある。また聴覚情報を中心としを指導した。実際のソ「定式化」→「最適化」→「解析」現している。ただ，専用コントローラが存在しないタイトルではマたサウンドも充実しつつあり，今後は聴覚情報と運転の関係なども

フトウェア操作指導は【課題５】魚の現在の数と当初の数の割合がミジンコの死滅数に影

ウス操作で行うため，うまく運転ができない。

研究することが可能であろう。

中村氏が行った。

響（乗算）し，ミジンコの現在の数と当初の数の割合が魚の繁殖数

電車によく似た汽動車はディーゼルエンジンをすべての車両に備えつているのに対して，電車の編成ではモーターのついている
車両 ( Ｍ車という ) とモーターのついていない車両 ( Ｔ車という。
Trailer に由来 ) がある。Ｍ車ではモーター音がするので，レールの継ぎ目の音以外に加速や減速のときには音などもある。Ｔ車にはないダイナミックなサウンドがあり，鉄道ファンにモーター音を楽しむものも多い。運転台がついている先頭車は当然Ｍ車であると普通の方は考えるが，必ずしもそうではない。高価な電機部品をたくさん搭載するＭ車が踏切事故など起こすと修理費用が高く付くという考えから，JR は国鉄時代から先頭車はＴ車にすることが多い。
22

マルチメディアを用いたモデル化とシミュレーション～ SimTaKN（シムタくん）の活用法～【課題４】魚のモデルからシミュレーションを行う．

高度なシミュレーションが可能になると，遊び感覚運転してみたに影響（乗算）すると考えたときの，モデル変更（「ストーリー作り」）

いというプレイヤーには負担が大きくなるという側面もあることをとシミュレーション (「定式化」→「最適化」→「解析」) を行い，追加しておく。

比較グラフを作る．

参考文献［１］音楽館 http://www.ongakukan.co.jp/［２］タイトー http://www.
taito.co.jp/［３］電気車研究会発行『鉄道ピクトリアル』（2006年 1月号）
［４］(a)
天野 光三 , 三輪 利英 , 前田 泰敬『図説 鉄道工学』，pp.1-291，（丸善 ; 第 2版版，2001年 )；(b)亀田 弘行 , 星野 鐘雄 , 柏谷 増男 , 朴 性辰，「新鉄道システム工学」，
pp.1－ 287，
（山海堂 ; 改訂版版，1988年［５］阪急電鉄広報部):"阪急の電車 ",阪急電鉄広報部，(1980年 ［６］久保田博):"鉄道工学ハンドブック ", グランプ
リ出版，(1995年 ) ［７］ (a)江見圭司 :"列車運転シミュレーションゲームの可能性 "，ゲーム学会第４回全国大会予稿集 pp.7－ 8（2005）(b)江見圭司，山田真司，「モーター音に着目した列車運転シミュレーションゲームによる運転の影
響に関する研究」，ゲーム学会，Vol.1, No.1,pp.57－ 62,(2006)

講義のはじめに，京都情報大学院大学 長谷川利治副学長（現学長）の話題を引き次ぎ，「有料高速道路の道路交通制御におけるモ

図 3 は SimTaKN の画面上に課題の説明と，ヒントとなる思考

デル化とシミュレーション（愛知県総合教育センター・愛知エース

要素ボックスを用意した状態である。今回，受講者にはこの画面かネットの高校教科情報 B の生徒実習課題例）［２］」を SimTaKN（シら作業をスタートしてもらった。モデル化，シミュレーションの 2ムタくん）のインタラクティブモードでプレゼンテーションした（図

つの内容がある。モデル化には，「項目の洗い出し」→「分類」→「ス２）。インタラクティブモードでは思考要素の時間変化の様子をグ

トーリー作り」→「因果ループ作り」がある。シミュレーションに

ラフとともにビジュアル的に表現できる。これにより，SimTaKN（シは，「定式化」→「最適化」→「解析」がある。このことを理解しムタくん）は理数的，計算技術的な理解を高校生に必ずしも要求せてもらうために，課題 1・2( ミジンコの独立した生態系 ) は講師

ず，学習指導要領の教科情報の本来の目的である「身のまわりの現が講義をしながら，その操作を真似る形で操作と考え方の習得をし
23

・信号による速度制限

これとは全く逆の考え方もある。Ｍ車が先頭であれば車両が重いの・駅間で定められた速度制限

で，踏切事故でも車両が転倒することもなく，脱線にも強いという「カーブ，ポイント通過速度」と「駅間で定められた速度制限」

考えである。阪急，京阪，京急，京成はこういう考え方で，ここは，線路というハードウェアの制限で非常にわかりやすい。次に，

10 年間に製造された編成は原則的に先頭車にモーターがついてい信号による速度制限は前方の列車との距離で決まる場合と，ポイるのである。

南野 公彦

ントの有無で決まる場合がある。信号の表示する速度（現示速度）

モーターがついている車両ではモーター音でスピード感がわか

は多くの会社では 5 段階ぐらいある（例えば阪急では最高速度，る。モーター音なしでスピード感を認知するに，かつてはレールの本講義は高等学校学習指導要領 普通教科「情報Ｂ」に基づき，70,50,30,20 で図１参照）
［４］，
［５］，
［６］であるが，ポイント

継ぎ目（25 メートルおき）の音で判断したそうであるが，現在で身の回りの現象や社会現象などを通してモデル化とシミュレーショ

通過速度やカーブ通過速度さらに，駅間や列車種別によって最高速

はロングレールが多用されるため，継ぎ目の音はほとんどしない。

ンの考え方や方法を理解させるための教育手法を高等学校教員に提度が異なる。それらの複雑な条件をマスターしなければならない。

かわりに，架線をつり下げる柱が 50 メートルおきに建植されてい供するものである。
「モデル化」とは，具象（現実）の世界にある二つめの「急に止まれないこと」は，「列車の運転は列車をとめるることから，視覚情報で知る方法がある。時速 36 キロメートルで問題を抽象の世界に導くために，思考要素とそれらの関係性を可視業務だ」と言われるほど，所定の位置に停止させるのは難しい。

５秒おきに通過することになるため，時速 18 キロメートルで 10化することである。また，「シミュレーション」とはそのモデル化

象や社会現象などを通して，モデル化とシミュレーションの考え方

秒，時速 90 キロメートルでは 2 秒で通過する。このことから視覚された思考要素の関係を定式化し，解析を行うことで思考結果を可や方法を理解させ，実際の問題解決に活用できるようにする」こと

情報で速度を認知することが可能である。

視化することである。図１は江見・南野 [1] による数理的思考プロに補助的な教育支援ツールであることを強調した。

列車シミュレーションゲームでは，これらをうまく実現しているものが多い（図 2）。一つめの速度制限では，カーブなどの制限速度や列車種別・駅間の速度制限は実現している。しかし，信号シス
テムまで示現しているタイトルのものは少ない。

さて，音楽館がリリースするゲーム［３］［７］はサウンドにこセスのモデルであるが，初・中等教育機関における数学教育は抽象だわっている。この場合は，聴覚情報によってもゲームのおもしろ

世界における作業のごく一部，「解析」のトレーニングのみにとどさ，つまり運転しているという実感が伴うため，ゲームプレイヤー

まるのが常である。現実の問題を解決する能力を向上させるには，

今回は例題として文献［３］の「捕食者（熱帯魚）と被食者（ミに大変興味深くなる。また最近リリースしたタイトル「京成・都営①現実の問題をモデル化する，②モデルを使ってシミュレーショジンコ）の個体数の振動」を取り上げた。受講者に提示した課題は浅草・京急線」では地下線区間でのトンネル内のランプなども忠実ンする，③シミュレーションによる得られた思考結果から問題解決

以下の 5 つである。

に再現している。

への考え方や方法を理解する，という３つのステップを踏ませるこ【課題１】ミジンコのモデル化を行う．

では，現実にはシミュレーションできていないことは何かといえとが必須であるが，従前であればこれらはバラバラのツールを使っば，２点ある。一つには画面以外の視覚情報。二つめは加速減速にて解析・可視化を行うか，あるいはシステムダイナミクスの高価な伴う力の体感である。

ソフトウェアを使用するしか方法がなかった。本講義では，中村「分類」→「ストーリー作り」→「因果ループ作り」【課題２】ミジンコのモデルからシミュレーションを行う．
（繁殖率 0.1, 死滅率 0.11, ミジンコの当初の数を 100

これらの２点除いては充分に運転のシミュレーションが可能だと

州男氏（現京都情報大学院大学 修士課程１回生）が 2003 年にとする）

思われるので，今後は運転士に与える心理的状況などを研究するたVer1.0 を開発した，安価でありながら上記 3 ステップすべてをビ「定式化」→「最適化」→「解析」

めに実験を行うことができるであろう。

ジュアル的支援するソフトウェア「SimTaKN（シムタくん）」（2007【課題３】魚のモデル化を行う．

年 11 月の現在の最新「思考要素の洗い出し（一部）」→「分類」→

は Ver2.2.2.1） を 利「ストーリー作り」→「因果ループ作り」

現在の列車シミュレーションゲームは大変発展してきている。視用し，高校生にも利用・

覚情報に関しては運転席から見える景色しか再現していないが，信理解が可能な講義手法(繁殖率0.12,死滅率0.1,魚の当初の数を100とする)

二つめの停止させることであるが，これはほとんどのゲームで実号システムなども充分に再現しつつある。また聴覚情報を中心としを指導した。実際のソ「定式化」→「最適化」→「解析」現している。ただ，専用コントローラが存在しないタイトルではマたサウンドも充実しつつあり，今後は聴覚情報と運転の関係なども

フトウェア操作指導は【課題５】魚の現在の数と当初の数の割合がミジンコの死滅数に影

ウス操作で行うため，うまく運転ができない。

研究することが可能であろう。

中村氏が行った。

響（乗算）し，ミジンコの現在の数と当初の数の割合が魚の繁殖数

電車によく似た汽動車はディーゼルエンジンをすべての車両に備えつているのに対して，電車の編成ではモーターのついている
車両 ( Ｍ車という ) とモーターのついていない車両 ( Ｔ車という。
Trailer に由来 ) がある。Ｍ車ではモーター音がするので，レールの継ぎ目の音以外に加速や減速のときには音などもある。Ｔ車にはないダイナミックなサウンドがあり，鉄道ファンにモーター音を楽しむものも多い。運転台がついている先頭車は当然Ｍ車であると普通の方は考えるが，必ずしもそうではない。高価な電機部品をたくさん搭載するＭ車が踏切事故など起こすと修理費用が高く付くという考えから，JR は国鉄時代から先頭車はＴ車にすることが多い。
22

マルチメディアを用いたモデル化とシミュレーション～ SimTaKN（シムタくん）の活用法～【課題４】魚のモデルからシミュレーションを行う．

高度なシミュレーションが可能になると，遊び感覚運転してみたに影響（乗算）すると考えたときの，モデル変更（「ストーリー作り」）

いというプレイヤーには負担が大きくなるという側面もあることをとシミュレーション (「定式化」→「最適化」→「解析」) を行い，追加しておく。

比較グラフを作る．

参考文献［１］音楽館 http://www.ongakukan.co.jp/［２］タイトー http://www.
taito.co.jp/［３］電気車研究会発行『鉄道ピクトリアル』（2006年 1月号）
［４］(a)
天野 光三 , 三輪 利英 , 前田 泰敬『図説 鉄道工学』，pp.1-291，（丸善 ; 第 2版版，2001年 )；(b)亀田 弘行 , 星野 鐘雄 , 柏谷 増男 , 朴 性辰，「新鉄道システム工学」，
pp.1－ 287，
（山海堂 ; 改訂版版，1988年［５］阪急電鉄広報部):"阪急の電車 ",阪急電鉄広報部，(1980年 ［６］久保田博):"鉄道工学ハンドブック ", グランプ
リ出版，(1995年 ) ［７］ (a)江見圭司 :"列車運転シミュレーションゲームの可能性 "，ゲーム学会第４回全国大会予稿集 pp.7－ 8（2005）(b)江見圭司，山田真司，「モーター音に着目した列車運転シミュレーションゲームによる運転の影
響に関する研究」，ゲーム学会，Vol.1, No.1,pp.57－ 62,(2006)

講義のはじめに，京都情報大学院大学 長谷川利治副学長（現学長）の話題を引き次ぎ，「有料高速道路の道路交通制御におけるモ

図 3 は SimTaKN の画面上に課題の説明と，ヒントとなる思考

デル化とシミュレーション（愛知県総合教育センター・愛知エース

要素ボックスを用意した状態である。今回，受講者にはこの画面かネットの高校教科情報 B の生徒実習課題例）［２］」を SimTaKN（シら作業をスタートしてもらった。モデル化，シミュレーションの 2ムタくん）のインタラクティブモードでプレゼンテーションした（図

つの内容がある。モデル化には，「項目の洗い出し」→「分類」→「ス２）。インタラクティブモードでは思考要素の時間変化の様子をグ

トーリー作り」→「因果ループ作り」がある。シミュレーションに

ラフとともにビジュアル的に表現できる。これにより，SimTaKN（シは，「定式化」→「最適化」→「解析」がある。このことを理解しムタくん）は理数的，計算技術的な理解を高校生に必ずしも要求せてもらうために，課題 1・2( ミジンコの独立した生態系 ) は講師

ず，学習指導要領の教科情報の本来の目的である「身のまわりの現が講義をしながら，その操作を真似る形で操作と考え方の習得をし23

るストーリーを考えながら要素間の関連性を表す線を引き，関連を数式で入力した。
その後，課題 3・4( 魚の独立した生態系 ) は受講者が中心となり，
ストーリーを考えながら実習してもらった。最後に，課題 5( 熱帯魚の捕食とミジンコの被食 ) の因果ループを作り，モデルを変更してシミュレーション結果がどのようなに変わるのかを確かめてもらった（図 4）。

シミュレーションが完成した後は，講師が用意したインタラク
ティブモードを使い，各要素の時間発展をビジュアル的に体感してもらった（図 5）。今回の実習は，教師としてモデル化とシミュレー
ションを理解して頂くために実習したのであって，実際に高校生に対してにこのようなモデル化とシミュレーションの実習をするのではない旨を述べた。高校生には，完成したシミュレーションモデル
をもとに，数値を変えることでどのように変化するのか，
ストーリー
をどのように変更すればモデルを改善できるかを考える，インタラ
クティブな思考トレーニングの方が大切であることを強調した。
講 義 終 了 後，今 回 の 受 講 者（30 数 名 ）に 対 し て 無 償 でSimTaKN( シムタくん ) のライセンスを発行する旨を中村氏が伝えたところ，12 人の方より申込みがあり，現在 4 人の方にライセンスを発行している。また，今回は都合により参加できないため，その直前の学園祭にお越しいただいて簡単な操作説明と講義の内容を伝え，無償で SimTaKN( シムタくん ) のライセンスを発行させて頂いた先生もおられた。SimTaKN( シムタくん ) を授業で活用した，考える力を育む教育が，高校さらには小・中学校にも広がることを願い，普及に全面的に協力する所存である。

ソフトウェアの無償提供してくださっただけでなく，実習の講師を引き受けてくださった中村州男氏に多大なる感謝をいたしま
す。また，今回の発表機会を与えてくださった，京都情報大学院大学 作花一志教授，江見圭司准教授に感謝いたします。
てもらった。ここでの思考要素はミジンコの個体数，そしてそれぞれの増加量，減少量である。それらの要素のボックスを作成し，ドラッグ操作で移動させ，分類した。その後，ミジンコの増減に関す

作花

一志 京都情報大学院大学教授 経歴はアキューム 78pに掲載

江見

圭司 京都情報大学院大学准教授 京都大学理学士，同大学院修士課程修了（化学専攻），同大学院博士課程修了（人間・環境

Sakka

Emi

Kazuyuki

Keiji

南野
Nouno

24

参考文献
［１］ 江見圭司 ,南野公彦 ”グラフ電卓を用いた情報・数学・科学の統合的教育への提案 ”,
情報処理学会コンピュータと教育研究会第 89回研究会（2007）pp.1-4［２］ 愛知県総合教育センター 愛知エースネット 教科「情報」生徒実習課題例
http://www.apec.aichi-c.ed.jp/project/joho/jissyuu/index_kadairei.htm［３］正司和彦，高橋参吉『最新 モデル化とシミュレーション』実教出版，2006，p.77

学専攻），人間・環境学博士。元金沢工業大学専任講師。

公彦 京都情報大学院大学助教 京都大学理学士，同大学院理学研究科修士課程修了，同博士課程中退，理学修士。専門は数Kimihiko

値流体力学，星間物理学。