仙台高等専門学校における AL 導入に関して- 実験・実習環境のポータブル化への試み 矢島邦昭, 高橋晶子, 大場 譲, 早川吉弘, 白根崇

仙台高等専門学校広瀬キャンパス

yajima@sendai-nct.ac.jp

A Trial of Portable Experimental and Practical Equipments For
Active Learning
Kuniaki YAJIMA, Akiko TAKAHASHI, Yuzuru OHBA, Yoshihiro HAYAKAWA,
Takashi SHIRANE
National Institute of Technology， Sendai College， Hirose

概要

AL 授業推進のためには，「AL 授業に ICT は必須ではない」という考えに大きな変化はないが，積極的に ICTを利用できる教員のため，学生目線では ICT ツールを扱うスキル向上のためには ICT 環境整備は推進すべきである．そこで ICT 環境の整備を進めてきた本キャンパスの取り組みを報告する．また，Raspberry Pi を用いた時間と場所の制限を取り除く実験・実習環境の構築の試行的取り組みも開始したのでこれも報告する．

1 はじめに高専広瀬キャンパスにおける AL 実施のための環境整
備と電子・情報分野を特徴とするカリキュラムにおけ高専は大学に比べて，教育途上の中学卒業の学生がる ICT 環境の活用について報告した [6]．AL 授業推学習者であるため，専門教育の難しさを抱えている一進のためには，「AL 授業に ICT は必須ではない」とい方で，5 年間 (短大卒まで) の長い期間で自由なカリう考えに大きな変化はないが，積極的に ICT を利用でキュラム実践ができる優位性を活用して，生産現場のきる教員のためには授業効率向上の目的において，学中核を担う実践的技術者を送り出し，世界的にも高い

生目線では ICT ツールを扱うスキル向上の目的にお評価を得てきた．しかしながら，近年の高度化・複雑いて ICT 環境整備は推進すべきであると考えるため，化・グローバル化などの社会的変化に伴い，更なる教今年度も ICT 環境の整備を進めてきた本キャンパス

育の高度化が望まれている [1][2]．の取り組みを報告する．また，Raspberry Pi を用い仙台高等専門学校（仙台高専）ではこの高専教育のメた時間と場所の制限を取り除く実験・実習環境のポーリットを残しつつ，2014 年度公募型補助金事業であるタブル化の試行的取り組みも開始したのでこれも報告

文部科学省・大学教区再生加速プログラム (AP) のテー

する．

マ I：アクティブ・ラーニングの助成のもと，Advanced

Active Autonomous(A3 ) Learning System と名付けた新しい教育システムの構築を進めている [3] [4]．この A3 Learning System とは，従来の講義型の受け身

2 これまでの AL のための環境整備の取り組み
2.1 一般教室等の AL へ向けた環境整備の授業からグループワークなどの能動的授業スタイル

仙台高専広瀬キャンパスは，情報・電子分野を中心である狭義のアクティブ・ラーニング型学習 (AL)，問に教育を行っており，その性質上実験・実習を取り入題/課題解決型学習 (PBL)，完全習得型学習 (ML)[5]れた科目も多い．このため，実習・実験を目的としたの３つの学習方法を学生が目標とするキャリア実現に教室が準備されており，早くから ICT 環境が整備され応じて自律的に組み合わせることができる仕組みのこてきた経緯がある．しかしながら授業外で実験・実習とである.

をしようとしても場所が限られるため時間の制約とい昨年度の大学 ICT 推進協議会年次大会では，仙台う問題がある．

一方で，一般教室は当然のことながら従来型の黒板Blackboard などが活用されている．と OHP 投影用スクリーンで構成されたごくありふれ

更に，AL 推進のため，iPadAir25 台，iPad mini50たものであったが，AL 推進に ICT は必要不可欠では台，Surface2(キーボード付き)44 台のタブレット端末

ないが，効率的な授業の運用に有効的であるため，ホが導入されており，一般教室に設置された無線アクセ

ワイトボード，プロジェクタ，書画カメラによる ICTスポイントに接続することで，授業教材のサーバへの化を進めてきており，2017 年 9 月現在本科 5 年まで

接続，ネットワーク検索やシミュレータによる回路解の 15 教室，および，専攻科の教室において作業は完析などＩＣＴを活用した授業での活用が可能となっ了した状況にある．ている．教材共有サービスでは，講義資料の配布，レ

図 1 は，什器や設備の老朽化が問題となっていた専

ポート提出の他に，演習課題の解答ビデオ，レクチャ

攻科の教室を高額となりがちな AL 専用の什器ではな

キャプチャコンテンツの公開や実験の補助動画や効果

く，AL に対応可能な安価な什器を導入し，かつ学生自的なプレゼンテーションの方法が納められたコンテン

身が組立・設置等を行うことで，使いやすい AL 教室

ツがある．

として整備した例である．さらに，これまでは掲示ス

2016 年 10 月より学校所有のノート PC やタブレッペースとなっていた玄関ホールを活用することで，学ト端末ではなく，学生所有のノート PC やタブレット

生が自由に使えるコモンスペースも同時に整備した．

端末・スマートフォンの学内無線 LAN への接続サー

新学期オリエンテーションを兼ねた学生への PBL とビス (Bring Your Own Device(BYOD)) も開始されており [9]，表 1 に示されるように順次学生からの登録が行われ，本科・専攻科の約 1/3 の学生が利用するに至っている．A3 学習システムとは，そもそも学生
表1仙台高専広瀬キャンパスの BYOD 登録台数の推移 (2016.10-2017.9)

年月

図1

整備後の教室とコモンスペース

登録人数

2016/10125

2016/1129

2016/126

2017/ 1122017/ 242017/ 3

4して実施された本作業は，この PBL として成功した

2017/ 413のみならず，学生間の団結も促すことができ，オリエ

2017/ 5

12ンテーションとしての成果も十分に得られた [7]．

2017/ 620

2.2 ICT 機器環境の整備

2017/ 7

11

校内の ICT 機器の整備状況は，学生が授業などで一2017/ 85

斉に利用可能なパソコン等は，教育用計算機システム

2017/ 98として，電算機室オープン利用機器室，ＵＮＩＸ端末

延べ人数

249室，ＣＡＤ／ＣＡＩ実習室，コンピュータ演習室にそれぞれ約 50 台のパソコンが設置され，主として授業で利用されている．の個々が目指すキャリアに応じて，学ぶ科目・分量をオープン利用機器室をはじめこれらの端末は開放さ調整しながら，能動的かつ最適に学ぶ姿勢を醸成できれており，正規の授業の妨げにならない限り，平日はることを重要なポイントとして位置づけており，これ放課後まで自由に利用できる．校内情報ネットワーク

まで有線で接続された PC 環境でなければ実施が困難

では学生全員が利用できる学生用メールサービスが提であった ICT の活用環境を個人端末を校内無線 LAN供されており，授業教材のサーバとして高専機構におに接続させることで，一般教室でも比較的容易に学生いて管理されている学習管理システム (LMS) であるが自発的な学習・調査を行いやすくなってきたと言える．自前の端末である利点は，自宅などの学外においこれらの結果の原因が，教室の整備や ICT 環境が整ても学内と同様の環境を持ち運べることにある．

備されたことにあると単純な結論を出すわけではない

2.3 キャンパス内の AL 実施率と学生能力の推移が，少なからず良い影響はもたらしているだろう．中

上記に述べた学習環境の整備に伴い仙台高専広瀬

でも BYOD は，接続料金を気にせずにインターネッ

キャンパスの開講科目数に対する AL 型授業の実施割

ト検索ができる点で，疑問に思った時，知りたい・調合の推移は，H26 年度で 68%，H27 年度で 85%，H28

べたいと思った時に，すぐに端末で検索できる点にお年度で 88% と伸びてきている．

いて，自学への積極性を高める上で寄与できるものと学生の能力の推移については，基礎力を客観的に測定できるジェネリックスキル測定テストの一種であるPROG（Progress Report On Generic Skills）テスト[10] を仙台高専の広瀬・名取キャンパスで実施してい期待している．

3 今回の実験・実習環境のポータブル化への試み

る．この PROG テストでは，実践的に問題を解決に高等専門学校では，実験・実習を授業の中に頻繁に導く力「リテラシー」と，周囲の環境と良い関係を築く

取り入れることで知識の定着を図るスパイラル学習に力「コンピテンシー」が測定でき，図 2 にリテラシー総特徴があり，見方によれは既に AL は実践されてきた合，3 にコンピテンシー総合のそれぞれの能力伸長のと見ることも出来る．さて，前章まで述べてきた ICTグラフが示している．専攻科２年のリテラシー総合以

環境の整備によりどこでも自学できる環境を進めてき

外は能力の伸びが見られる．リテラシー総合の専攻科ているわけであるが，この実験・実習についても出来る

１年の伸長度は 0.77，t 検定 (P 値) は 0.0270 で 5% 有

限り時間と場所の縛りを外すことが望まれるところで意だった．リテラシー要素別では，本科全学年で情報ある．そこで我々は，Raspberry Pi による実験・実習収集力と情報分析力に有意差があった．一方，コンピ環境のポータブル化への試行を始めようとしている．

テンシー総合の本科３年の伸長度は 0.50，t 検定 (P値) は 0.0526 でほぼ 5% 有意だった．コンピテンシー
中分類では，本科３年で感情制御力，本科４年で課題発見力，本科５年で自信創出力に年度進行で有意差が表れている [11]．

Raspberry Pi を選択した理由は，• コンパクト，かつ，安価である• システムごと SD カード見入るため，持ち運びはSD のみで十分である• Linux OS が使えるため，サーバ構築などの実験・実習に使える• ロボット・電子機器などでの組込み実験・実習にに使える• 機器本体とインターネットと繋げるため，IoT 用途にも最適である• Windows や Mac 上でのエミュレータでの利用も可能である• 消費電力が少ないので電源の問題が生じ難い
図2

H26, H27 年度 PROG の結果:リテラシー総合などが挙げられる．
ディスプレイとキーボードと Raspberry Pi 本体を準備しておくことで，最低限学生は SD カードを持ち歩くことでどこでも同じ環境で操作ができ，本体を購入するにしても比較的安価であり，出力は自宅のHDMI 端子を有するデジタルテレビがあれば学校と同じ環境が構築できる．また，本体を購入しなくともWindows や Mac 上でエミュレータを走らすことでも組込み用途で実際に I/O を使わなければ，同様の環境
図3

H26, H27 年度 PROG の結果:コンピテンシー総合を手に入れることができる．まさに実験・実習についても出来る限り時間と場所の縛りを外す用途に適合したシステムといえる．
現在は Raspberry Pi の活用が可能な試行的な環境整備を進めており，一般教室での構築に取り組んでい[2] 中央教育審議会：初等中等教育における教育課程の基準等の在り方について（諮問），平成 26 年 11
月 20 日，26 文科初第 852 号.

る．図 4 は，整備前の一般教室の様子を示しており，[3] 全ての学生の能力を十分伸ばす -A3 学習システ

図 5 は，整備後の教室と Raspberry Pi システムの１

ムの構築- , http://www.sendai-nct.ac.jp/ap/，つを示したものである．

平成 29 年 10 月 1 日アクセス．

[4] ”Design of Advanced Active and Autonomous
Learning System for Computing Education A3 Learning System-”,Takahashi Akiko, Kashiwaba Yasuhiro, Okumura Toshiaki, AndoToshihiko, Yajima Kuniaki, Hyakawa Yoshihiro, Takeshige Motomu, Uchida Tatsuo, IEEE
図4Raspberry Pi 設置前の一般教室

Teaching Assessment and Learning for Engineering (TALE) 2015, p.48 (2015).
[5] 完全習得学習（Mastery Learning）の環境整備と講義への導入事例について， 竹島久志 ， 矢島邦昭 ， 早川吉弘, 與那嶺尚，第 22 回高専シンポジ
ウム in 三重，J-3，Jan.28, 2017[6] 仙台高等専門学校における AL 導入に関して -一
般教室での ICT を活用した AL の実践- ，矢島邦
図5Raspberry Pi 設置後の教室

昭，柏葉安宏，高橋晶子，早川吉弘，AXIES 大学

ICT 推進協会 2016 年度年次大会，TP-32，Ded.
このディスプレイ，Raspberry Pi のセットにおいては，起動時，高負荷時でも 30mA/1 セットである
ため，47 セットで構成される本教室の場合でさえも約1.5A と非常に少ない電力で運用できる．このことは，様々なスペースへの設置を検討する上で制約条件の少ないシステムになっているといえる．本システムを用いた授業などはこれから開始の予定であるため，実践例などについては次の機会とさせて頂きたい．

15, 2016[7] 新学期オリエンテーションを兼ねたアクティブ
ラーニング環境整備に関する報告，高橋晶子 ，柏葉安宏 ， 矢島邦昭 ， 白根崇 ， 竹茂求，第 22回高専シンポジウム in 三重，R-3，Jan.28, 2017[8] 仙台高専広瀬キャンパス校内無線 LAN システムにおける学生 BYOD 環境の構築，菅野浩徳，脇山俊一郎，AXIES 大学 ICT 推進協会 2016 年度
年次大会，TP-01，Ded. 15, 2016

4 まとめ
AL 授業推進のためには，「AL 授業に ICT は必須ではない」という考えに大きな変化はないが，積極的に ICT を利用できる教員のため，学生目線では ICTツールを扱うスキル向上のためには ICT 環境整備は推進すべきである．本報告では，ICT 環境の整備を進めてきた本キャンパスの取り組みを報告するとともに，Raspberry Pi を用いた時間と場所の制限を取り除く実験・実習環境のポータブル化の試行的取り組みも開始したのでこれも報告した．

[9] 仙台高専の BYOD の導入の歩み -学生の自学環
境サポートへ向けて-， 早川 吉弘 ， 矢島 邦昭 ，
菅野 浩徳, 太田 隆，第 22 回高専シンポジウム in
三重，J-4，Jan.28, 2017[10] 河 合 塾：教 育 の 研 究・開 発[1] 教育再生実行会議:「これからの大学教育等の在り方について（第三次提言）」，平成 25 年 5 月 28 日．

PROG．

http://www.kawai-juku.ac.jp/prog/[11] 仙台高専ジェネリックスキル測定テスト実施報
告 - 平成２６，２７年度比較分析と平成２８年度
速報値-， 奥村俊昭，川崎浩司，佐藤拓，若生一広，矢島邦昭，第 22 回高専シンポジウム in 三重，

I-9，Jan.28, 2017

参考文献—