ISSN 2424－0443

独立行政法人国立高等専門学校機構

秋田工業高等専門学校
研究紀要
第 57 号
令 和 4 年 2 月
ロボットコンテストにおけるカメラを使用した自動ロボットの制御技術 ………………………
… 田 中 将 樹・山 崎 博 之・小 幡 亮 侑・保 坂 真 志・辻尚 史・新 井 場

貴

寛

…1

オンライン方式による小学生向け科学実験の実施 …………………………………………………
… 西 野 智 路・小 林 義 和・寺 本 尚 史・横 山 保 夫・榊 秀 次 郎・今 田 良 徳・丁威・中 嶋 龍 一 朗…7「英語授業」についての一考察 --- 英語による英語授業, 電子黒板による英語読解授業, 大講義室における英語文法
授業,英検,図書館における英語多聴多読図書に関連して --………………………………………………………………………………………………………… 小 林
貢 …13

技術研究ノート
無終端水路反応槽における亜酸化窒素排出量のシミュレーションに関する基礎的検討 ……… 大

友

渉

平

…22

ロボットコンテストにおけるカメラを使用した自動ロボットの制御技術
田 中 将 樹 ・ 山 崎 博 之 ・ 小 幡 亮 侑 *保坂真志*・辻尚史・新井場貴寛
Camera-based control technology for robot automatization at the Robocon Competition
Masaki TANAKA, Hiroyuki YAMAZAKI, Ryo OBATA*,
Masashi HOSAKA*, Naofumi TSUJI and Takahiro NIIBA（令和 4 年 2 月 28 日受理）
This report presents an outline and development description for our participant robots at the NHK
KOSEN Robocon competition in 2021. Our goal was to develop robots with the ability to determine theposition of a ball by camera-based object color recognition. The HSV model was used and the effect thatlighting has on ball color recognition was observed. By optimizing the range of image processing
parameters, we implemented and image recognition system resistant to the adverse effects originated fromlighting.

1.

はじめに

ザイン賞を受賞した。A チームは 11 月 28 日に国技館で開催された全国大会に出場した。全国大会

高専ロボコン（アイデア対決・全国高等専門学

では会場の無線環境やフィールドの照明にロボッ

校ロボットコンテスト）は，全国から 56 校 61 キトの動作やカメラによる画像認識が影響を受けてャンパスの高等専門学校が参加する教育イベント

残念ながら十分なパフォーマンスを発揮することで，1988 年から始まり今回第 34 回を数えた大会ができなかった。

である。これまで本校は，第 1 回大会を除くすべ

本稿では，今年度のロボットコンテストで製作ての大会に参加し，10 回の全国大会出場を果たししたロボットのうち，カメラで撮影した画像の色ている。最近では，東北地区大会ではベスト 4 以

検出を利用したロボットに焦点を当てて画像認識

上や各賞を受賞する結果を残しており，2015 年，の概要を述べ，実験による検討を加えてまとめた。

2017 年そしてオンライン形式で行われた 2020 年に全国大会に出場している[1]。

2.

競技課題の概要

2021 年の高専ロボコンは当初，現地開催の予定で進められていたが，コロナ禍の下で地区大会は

今年の高専ロボコンの競技課題は「超絶機巧(すオンライン形式，全国大会は国技館での開催とな

ごロボ)」というテーマで，これまでこだわってきった。11 月 7 日に開催された東北地区大会では 2

た，あるいは新しく挑戦したい技術を駆使して「すチーム（A チーム：白熱！クウェペナ，B チーム：

ごい！技のロボット」を製作し披露するアイデア

ARA）が出場し，A チームが優勝し，B チームがデ対決となった。秋田高専でこれまで製作した「自律化・自動化」ロボットは主にロータリーエンコ*秋田高専学生-1-

ーダによる位置制御を行ってきた[1]，[2]。そこ

3.

自動ロボットの詳細

3.1

自動ロボットの概要

で今年のテーマ設定は新しい技術として，両チームともカメラによる画像認識を使用した自動制御技術に挑戦した。A チームは，2 台のロボットが人

本稿では人間が操縦するロボットを自動で追従

間とボール競技をするクウェペナという競技をテ

し，キャッチボールをする A チームの自動制御ロ

ーマに，人間が操縦するロボットを自動認識してボットについて紹介する。図 3 にパフォーマンス

追従し，キャッチボールする制御技術に挑戦した。

時の 2 台の自動ロボットと手動ロボットの位置関

一方，B チームは障害馬術と競馬をテーマに，最係を示す。2 台の自動ロボットは手動ロボットを後の障害として，移動する風船をロボットに搭載

挟んで対向した位置にいて，それぞれ手動ロボッ

したカメラにより目標とするマーカーを認識してトを追いかけるように平行移動する。そして，お自動追尾し，狙い撃つ技術にチャレンジした。

互いが手動ロボットを挟んだ位置に来ると手動ロ

今年度のロボコンの競技課題におけるロボット

ボットの上空を通るようにボールを対向する自動の主な制限は，１チームのロボット台数は 3 台まロボットに向かって投げる。手動ロボットが移動で，ロボット１台のサイズは，縦 1 m×横 1 m×高すると追いかけるように 2 台の自動ロボットも移さ 1.2 m 以内，重量 25 kg 以下，コントロール方

動し，ボールの射出動作を繰り返し行う。

式を問わずに自発的な動力を持つこと，圧縮空気

図 4 に自動ロボットの全体写真を示す。自動ロの使用は 0.75 MPa まで，駆動系および回路制御系

ボットは左右への平行移動のみであるため，対角

電圧は 24 V 以下，1 台当たりの電流値は 30 A 以

方向にギヤードモーターによる駆動 2 輪と従動 2下であった。図 1 に A チームの全国大会での様子

輪による 4 輪となっている。また，ロボット前方を，図 2 に B チームの東北地区大会での様子を示

向に手動ロボットを追跡するためのカメラを取りす。

付けている。カメラは Intel 社製 RealSense デプ

麗

一

.
‑

スカメラ D455 を使用した。デプスカメラはステレ
オカメラにより深度（距離）情報を取得することができ，対象物である手動ロボットと周囲の背景とを切り離して処理を行うことが可能となる。全
国大会ではフィールド外の色情報によりロボットが誤動作するのを防ぐために採用した。図 5 に自‑a動ロボットのボール射出機構の写真を示す。ボー
図 1 A チームのパフォーマンスの様子

ルを射出する機構には，定荷重バネによるカタパ
ルト方式を採用した。ボールを射出後すぐにアーボール

自動ロボット

図 2 B チームのパフォーマンスの様子

手動ロボット

自動ロボット図 3 自動ロボットと手動ロボットの位置-2-

する処理をリアルタイムで行った。色検出できた
画素の大きさを判別して対象物の有無を判断した。
検出する色の範囲は HSV 色空間により指定した。
HSV は 色 相 （ Hue ： H 値 0 ～ 360 度 ）， 彩 度（Saturation：S 値 0 ～ 100 ％），明度（Value：
V 値 0 ～ 100 ％）の 3 つの成分で色を表現しており，コンピュータグラフィックスの分野で用いられている。プログラム言語は C++を，画像処理ライブラリは OpenCV[3]を使用した。
図 4 自動ロボットの全体写真
4.

実験
東北地区大会ではオンライン形式での開催であったため，本校体育館に競技フィールドを設置した。それ故，フィールドの照明や背景の色についてパフォーマンス前に事前に調整を行うことができた。しかしながら，全国大会では競技フィール
ドでの調整は前日のテストランのみであるため，会場の照明に対する調整が不十分で，自動ロボッ
トのボール認識が動作しない結果となった。そこ
図 5 自動ロボットの上側からの写真で，大会後，周囲の明るさの違いによる色検出への影響について検討を行った。測定はボール認識

ムはワイヤをモータで巻き取ることで，図 5 の位について，室内の蛍光灯が点灯しているときと消置に再度セットされボールを受け取るまで待機状

灯させて外光のみとした場合で HSV 値の検出範囲態になる。この時，アーム先端部のボールの有無

を変えて行った。

は，ボールの側部に取り付けたカメラにより判断

図 6(a)，(b)にボールがある時の室内灯あり，を行った。カメラはロジクール社の HD ウェブカメ

室内灯なしの場合の処理前画像(右図)と処理後の

ラ C270n を使用した。

画像(左図)を示す。ここで，H 値 50 ～ 80 度，S
値 59 ～ 100 ％，V 値 59 ～ 100 ％とした。処理3.2

自動ロボットの画像認識

後の画像は，HSV 値がこれらの範囲内であるとき

自動ロボットの画像認識による制御は，2 つのに白で，範囲以外が黒で表されている。室内灯がカメラの画像から，手動ロボットの位置の識別おある場合，ボールの色が検出できている範囲は画

よびボールの有無の認識により行った。この 2 つ像の約半分を占めているが，室内灯がない場合はの画像認識の手法は基本的に同一であるため，こボールの色が検出されていない。また，図 7 にボ

こではボールの認識について述べる。

ールがない場合の画像を示す。このとき，照明にボールおよび手動ロボットの認識は，カメラで関わらず色検出はされていない。図 6 の処理前画

撮影した画像からボールは黄色，手動ロボットは像の中央における HSV 値を取得して比較した図を青あるいは緑色の特定色を検出し，それを二値化

図 8 に示す。H 値（色相）のおよび V 値（明度）-3-は照明がない場合でも減少は比較的小さいが S 値（彩度）は半分以下に減少している。これより，照明の明暗による色相の変化はほとんどないことがわかる。また，明度の変化に関しては使用したカメラの自動光補正が影響しているものと考える。
(a) 室内灯あり

照明の明暗による色相の変化がないことから，S値および V 値の範囲を広げて画像処理を行った結果を図 9～11 に示す。
それぞれ，S 値を 0 ～ 100 ％，V 値を 0 ～ 100 ％，S 値と V 値共に 0 ～ 100 ％と範囲を変えて色検出を行った。図 9 より，彩度を考慮しない場合，ボールがない状態でもボール
受け取り用のクッションスポンジの色が検出され(b) 室内灯なしていることがわかる（図（c），(d)）。図 10 より明

図 6 ボールがある時の画像度を考慮しない場合，ボールがある状態で室内灯がない場合でも若干ではあるが色検出がされており（図（b）），ボールがない状態での色検出は抑えられていることがわかる（図（c），(d)）。これはカメラの自動光補正の効果によるものと考える。
また，図 11 より色相のみの範囲指定ではいずれの場合でも色検出され判別ができないことがわかる。

(a) 室内灯あり

以上より，HSV 値の範囲指定の最適化により照"fI

明の影響を考慮せずに対象物の識別を行える可能性があると考える。しかしながら，大会会場でのb駆一(b) 室内灯なし
図 7 ボールがない時の画像
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403020100‑‑‑(a) ボールあり/室内灯あり

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(c) ボールなし/室内灯あり(d) ボールなし/室内灯なし

v値■ 室内 jJあ り • 室内灯な し

図 9 処理後の画像（H 値 50 ～ 80 度，S 値 0 ～

図 8 HSV 値に対する照明の影響

100 ％，V 値 59 ～ 100 ％）

-4-

5.

まとめ
本稿では，高専ロボコンに出場したロボットのうちカメラを利用した自動ロボットの自動制御の機構と色検出の実験結果について報告した。今回(a) ボールあり/室内灯あり採用した対象物の色検出による制御は，競技フィ(b) ボールあり/室内灯なし

ールドの照明等の環境を調整可能なオンライン形
式で行われた東北地区大会では有効であった。しかしながら，リアル形式で行われた全国大会では特に照明の影響を受けて，色検出のみによる対象物の識別は困難であった。ロボットの自動化が主(c) ボールなし/室内灯あり

流となる今後の競技課題に要求される複雑な制御(d) ボールなし/室内灯なし

図 10 処理後の画像（H 値 50 ～ 80 度，S 値 59 ～と複数のセンサからの情報を組み合わせる技術の

7
9

100 ％，V 値 0 ～ 100 ％）に対して，今回開発したカメラを用いた検出機構
開発が課題である。

．

謝辞
ロボコン活動において，日頃からご協力頂いた本
校 物質・生物系 西野智路准教授および土木・建

ふ
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・,
(a) ボールあり/室内灯あり「一＝

築系 山添誠隆准教授，そしてコロナ禍にも関わらず大会に臨んだロボコンの学生に心より感謝申し(b) ボールあり/室内灯なし

上げます。

~

参考文献

[1] 田中将樹，山添誠隆，西野智路，保坂真志，
辻尚史，三浦翔平：ロボットコンテストにおけ霰(c) ボールなし/室内灯ありる倒立振り子ロボットの自動制御，秋田工業高(d) ボールなし/室内灯なし

図 11 処理後の画像（H 値 50 ～ 80 度，S 値 0 ～等専門学校研究紀要，56，pp.1-6，（2021）[2] 田中将樹，西野智路，中嶋龍一朗，奈良雄斗，

100 ％，V 値 0 ～ 100 ％）松橋達也，保坂真志，渡部秀崇，伊藤大地：ロ
対応を考慮すると色検出による識別のみでは対処

ボットコンテストにおける自動ロボットの開が困難である。この問題を解決する方法として，

発，秋田工業高等専門学校研究紀要，54，pp.9

色検出にマーカー等の識別を追加する，あるいは-14，（2019）

自発的な光源の利用等が考えられる。

[3] OpenCV, https://opencv.org

-5-

-6-

オンライン方式による小学生向け科学実験の実施
西野 智路・小林 義和・寺本 尚史・横山 保夫
榊 秀次郎・今田 良徳・丁威・中嶋 龍一朗
Conducting online scientific experiments for elementary school students
Tomomichi NISHINO, Yoshikazu KOBAYASHI, Naofumi TERAMOTO, Yasuo YOKOYAMA,
Shujiro SAKAKI, Yoshinori KONDA, Wei Ding, Ryuichiro NAKAJIMA（令和 4 年 2 月 10 日受理）
Since 2019, a summer science project has been carried out with the aim of raising children’s interestin science, which will lead to the development of science and technology in the future. The summer
science project has been held online for two years to prevent further spread of COVID-19. The
participating elementary school students conducted joint experiments with Kosen students bycommunicating over the computer screen. In this paper, we introduce the details and effects of the
project and analyze the results of the survey. The results show that most of the participants were satisfied
with this project.

1. はじめに究道場」を始めた。昨年と今年は新型コロナウイル
ス感染症拡大防止の観点から本校における対面での子どもたちの「理科離れ」が問題になっており，実施が難しく，オンライン方式で実施することとな

将来の科学技術の発展を担う技術者や科学者をどのった。本報では，小学生向けの科学イベント「夏休ように育てていくかが課題とされている。また，国み自由研究道場」の概要ならびに昨年度から行って際数学・理科教育動向調査（TIMSS 2019）の調査

いるオンラインシステムを用いた体験実験の実施ににおいて，理科の勉強が楽しいと答えた日本の中学

ついて，見えてきた問題点と得られた知見について生の割合は国際平均の 81%より低い 70%であり，述べる。

理科を使うことが含まれる職業につきたいと答えた
中学生の割合は，日本は国際平均の 57%より大幅

2. 夏休み自由研究道場とはに低い 27%にとどまるという結果が出ている[1]。
この理由のひとつとして，小中学校における実験・

夏休み自由研究道場とは，子どもたちが「不思議実習の体験不足が挙げられると思われる。そのようだな」，「なぜなのかな」と感じるだろう事柄をテな状況下において科学の不思議さ・面白さに気付いーマに取り上げ，そのテーマに関連する実験を小学てもらい，より深い興味や関心を持ってもらうこと，

生と高専生が共同で行うことを通して，実験の進め

さらには工学系分野を志す動機付けになることを目方やまとめ方までを体験してもらい，自由研究のき的として，本校では中学生向けの公開講座を実施しっかけを見つけてもらう取り組みである。実験で必ている。また，過去には中学生ロボコン[2]，近年要となる器具などは，こちらで準備した実験キット

では小学生を対象とした科学イベントなども併せてを配布するが，できるだけ身近なものを用いて行え

主催している。さらに，2019 年度からは系が主体るよう，さらにイベント後は自分たちだけで行えるとなり，近隣の小学校に通う 3～6 年生を対象としように内容等を工夫している。これは，子どもたち

た夏休みの自由研究をサポートする「夏休み自由研の理科実験に対する敷居を下げて「好き」をより刺-7-

激したいという狙いからである。

た。事前送付した実験キットを図 1 に示す。キット

夏休み自由研究道場の実施は， 2019 年度から始には，液体を入れられるプラスチックケースにペルめて今年度で 3 回目となった。2019 年度は小学生がチェ素子を張り付けてペルチェ素子の片面を液体で秋田高専に来てもらい対面で実施することができた。

冷却できるようにしたもの，テスター，デジタル温

しかし，昨年度から新型コロナウイルス感染症対策

度計，電池，実験テキストである。実験の概要は，のため本校に小学生を招いてのイベント実施は難し

初めにペルチェ素子に電池を接続し，電気を流すといと判断し，ビデオ会議システムを用いたオンライ

ペルチェ素子が発熱・吸熱することを測定してペルン方式によって実施することとした。オンライン方

チェ効果について学習してもらった。次に，ペルチ式となり，実験に用いる器具などは実験キットとしェ素子にテスターを接続し，ペルチェ素子を手で温て 事 前 配 布 し ， ビ デ オ 会 議 シ ス テ ム Microsoft

めると電気を生じること，さらにケースに氷と水をTeams を用いて 2 時間の実験時間の中で実験の進め

入れて冷却側と加熱側との温度差を大きくすると発方や得られたデータのまとめ方などの説明をオンラ

電量が増えることを測定してゼーベック効果についイン授業形式で配信することとした。また，今年度て調べてもらうことにした。また，オンライン実験

からは，これまでの物質・生物系の 1 系だけの実施

時間内では実施しないが，ペルチェ効果において十から機械系ならびに土木・建築系も加わった 3 系合分な冷却効果を得るためには効果的に廃熱する必要

同での実施となり，研究テーマならびに対象とするがあり，廃熱方法を工夫するとよいこと，ゼーベッ

小学校のエリアも増やすことができた。

ク効果については氷水に塩などを入れて温度差と起電力の関係を調べるとよいことなど応用展開する内

3. 今年度の自由研究テーマ

容についても口頭で説明することとした。

3.1 暑さ寒さを電気に変えてみよう（物質・生
物系）

3.2

材料の形による強さを科学する（機械系）

機械系では，材料の形による強さを科学するとい

物質・生物系では，暑さ寒さを電気に変えてみようテーマで，機械の基礎となる実験で簡単にできる

うというテーマで行った。オンライン実験とするこものを考えた。一般のコピー用紙を用いて，紙によとになり，本校で実験を行う場合と比較して，教員る試験片を用いた引張試験と，紙を丸めて円形断面，

や TA（ティーチングアシスタント）学生が参加小

三角形断面，四角形断面とした筒形状を用いた座屈

学生の十分なサポートができないこと，また廃液処試験を実施した。遠隔で同様の実験を小学生にも体理ができないことを考慮する必要があった。そのた験してもらうこととした。引張試験と座屈試験で用め，自由研究のテーマは化学反応を伴う実験内容といるおもりは，身近にある 2L ペットボトルを各自はせずに熱電変換材料である市販のペルチェ素子を用意してもらい，マジックでメモリをつけて水を入用いた材料特性の測定，考察といった実験内容としれることで重さをコントロールできるようにした。
引張試験については紙にさまざまな切り欠きを入れたものを 4 種類用意した。座屈試験は先の 3 種類の筒形状を用い，ペットボトルの重さをだんだんと重くして実験をした。実験の前に，どの形状が一番強
いか，一番弱いかなどの順位付けの予想を行った。
最後に残った形状が予想通りだったり，予想と外れたりと小学生たちの反応も楽しそうに見受けられた。
実験では 3 名の TA 学生（本科 4 年）の助けを借りながら楽しく実験ができたと考えられる。実験後切り欠き部の応力集中は，カップラーメンのソースな
どの袋の開けやすさのための切り欠きに利用されていること，座屈しにくい形状が身の回りの構造物等に多いことなどを説明し，最後に，金属の引張試験

図1

配布した実験キット（物質・生物系）のデモンストレーションを行い機械の引張試験につ-8-

いても学習してもらった。

をオンラインで接続して自由研究をオンライン方式で実施すること，参加条件としてパソコンならびに3.3

パスタでブリッジ（土木・建築系）

通信環境が必要となること，参加費は無料であるが土木・建築系では，身近な軽い材料（パスタ）で実験キットを秋田高専まで取りに来てもらうこと，

強い橋を作る事をテーマとし，最終的に 500 ml ペ

保護者のサポートが必要になることなど，応募にあットボトル（重量 500 g）を載せても壊れない橋を目標に製作を行った。パスタ自体は非常に弱い材料
で，数十 g の重りを載せれば簡単に折れてしまうが，パスタ同士を接合し，力学的な視点に基づいた形状となるよう工夫すれば，500 g を超える重さに耐える橋を製作する事が可能である。また身近な材料で家庭でも入手しやすい事，簡単に手で折れるため橋の製作に必要な長さに加工しやすい事などもパスタを材料とした理由である。
事前送付し た実験 キット は，パスタ のほか ，パ
図2

スタ同士を接着するグルーガン，橋の両端を支える

パスタ 2 本での実験

支持台，支持台の下に敷き，支点間距離を調整する
厚紙シート，重りを入れるタッパー，橋製作時に必要となる見本用紙（計 5 枚），クッキングペーパー，
実験テキストである。このほか，重り材料（お米，
水入りペットボトル），重量を計測する料理用電子
はかりの準備を各家庭で事前にお願いした。
実習は，TA 学生がカメラの前で作業の見本を示し，その見本通りに小学生に作業をしてもらう形で行った。実習ではまずパスタ 2 本の簡易な橋を製作
し，100 g の重りを載せる実験を行った（図 2 参照）。支持台の間隔が広がると弱くなること（支点間距離と耐力の関係）や，橋の端部を手で押さえる

図3

ペットボトルを載せる実験と強くなること（固定端と自由端の関係）を学習してもらった。
次に，直方体の橋に斜材を入れたトラス構造（三角形状）を基本とした橋を製作し，500 ml ペットボ
トルに耐えるかどうかの実験を行った（図 3 参照）。
なお橋の長さはパスタの長さを考慮し 24 cm とした。
参加小学生全員が実験に成功し，弱い材料からでも工夫次第で強い部材を作れることを体感してもらった。

4. 実施準備と配信方法「夏休み自由研究道場」の概要と申し込み方法などを記載したパンフレットを各系でそれぞれ作成した。また並行して，秋田市教育委員会には後援の依頼をした。例えば物質・生物系のパンフレット（図4 参照）には，今年度は秋田高専と自宅にある PC

-9-

図4

パンフレット抜粋（物質・生物系）

たり必要となる条件を記載した。また，パンフレッの後，参加者にはメールで接続テストならびに本番

トならびに実験テキストなどは難しい言葉は避け，の会議の接続先リンクを送り，招待メールのリンク

ふりがなを付けるなど配慮した。作成したパンフレ

先をクリックすればソフトをインストールしなくてットは，秋田高専近隣に位置する小学校 19 校に協もブラウザ上で参加できるようにした。また，前日

力してもらい，対象としている小学 3～6 年生（土あるいは当日に接続テストを実施して，音声や映像

木・建築系は小学 4～6 年生）の約 4,200 人に配布が届くことを確認してもらった。接続テストで受信してもらった。今年度から 3 系合同での実施となり，できないなどのトラブルがあった場合に備えて，感秋田高専近隣の小学校を 3 つのエリアに分けて担当

染予防対策を施したうえで来校してもらえるようにする系を決めて配布した。これにより，実施側とし教室等を準備していたが，すべての小学生と問題なては今後，担当する小学校のエリアを変えていくこ

く接続できることが接続テストで確認できた。

とで同じ実験内容を複数年で行うことができると考えている。

当日は，TA 学生のうち，先生役の学生が実験内容を口頭で説明して，生徒役の学生が実際に実験を応募を開始したところ，37 名の定員に対して 18

行っていく様子を配信した。生徒役の実験風景も配人からの応募があり，申し込みのあった 18 人全員信することにより，一緒にやっている雰囲気を出せを受け入れることとした。対面で実施していた

るように工夫した。また，気を付ける点や注目して2019 年度は，物質・生物系だけの実施で定員 30 名ほしい場面では，矢印や注意マークをつけた指し棒

として 35 名を受け入れており，それと比較すると，で指し示すようにして，どの部分を注意して視聴すコロナウイルス感染症あるいはオンライン方式によればよいかも分かりやすくなるようにした。当日のる実施を懸念したためか，応募者が少なかった。応様子を図 5 に示す。配信システムの概要を図 6 に示募した小学生の学年内訳は，3 年生が 2 人，4 年生

す。使用した機材としては，映像ならびに音声を撮が 3 人，5 年生が 8 人，6 年生が 5 人であった。そり配信する PC を 1 台，映像ならびに音声が途切れることなく配信出来ているかの確認とロビー待機の小学生を承認したり，小学生側の PC の音声操作などを行ったりする PC を 1 台，そしてトラブル対応
用として予備 PC を１台準備することを基本として実施した。

5. アンケート結果および考察
本事業の 効果や オ ンライ ン 方式に 対する意 見な
ど，来年度以降の参考にする資料を得るため，実験終了後にオンライン上で Google Form を用いて無記
図5

配信の様子（物質·生物系，名によるアンケートを実施した。アンケートの回収

一部画像処理しています）

数は 15 名で回収率はおよそ 83%であった。アンケート結果を図 7，8 に示す。以下にいくつかの設問に対する結果と分析内容を示す。設問３

参加しようと思った理由を教えてください。参加の動機を聞いたところ，夏休みに課せられる自由研究を支援することから参加動機の多くは「自由研究をしたい」
あるいは「実験内容に興味を持ったから」に集中するものと予想していたが，実際は「自由研究をしたい」という回答が 13.3%，「実験内容に興味を持ったから」という回答が 25.7%で，それ以外は「家の人に勧められたから」という回答であった。次に，
図6

配信システムの概要

設問４- 10 -

参加した感想について教えてください。参加しての感想を聞いたところ，「とても楽しかった」

参加した感想を聞いたところ，「実験内容をとてもと「楽しかった」を併せて 93%以上の小学生が楽

分かりやすく説明していただき楽しんで実験ができしかったという回答であった。参加者が活動内容に対して興味を抱いたか，つまり楽しかったと思ったかどうかが本事業の成否を判断する一つの指標となることから，多くの参加者が「楽しかった」と回答したことで目的に対して一定の成果が得られていると判断される。設問５

実験内容は難しかったですか。実験内容の難易度について聞いたところ，「普通であった」と回答したのが 46.0%であったが，「とても簡単」と「簡単であった」を併せて 27.0%，「難しかった」が 27.0%と回答がわかれる結果となった。設問６

実験の進むスピードはどうでしたか。

進行について聞いたところ，60.0%の小学生が「ちょうどよかった」と回答したが，25.7%の小学生が「早かった」，そして 6.7%の小学生が「遅かった」と回答した。「早かった」と回答した小学生に学年による偏りは見られなかったが，理解度や実験能力
も様々な小学生を相手にしているため，その進行ス
ピードに配慮が足りなかったものと思われる。小学生が感じた実験内容の難易度と実験の進むスピード
についてクロス集計の結果を表１に示す。ここに示す通り，「難しかった」と感じている小学生の内の半分（2 名）は実験の進むスピードが「早かった」と答えていた。対面での実験では，実験に戸惑った
りする小学生には TA 学生がサポートするなどの対応がとれたが，オンライン方式ではそれが難しかったことが問題点として明らかになった。今後，実験の一部を実験進行の早いグループと遅いグループに

図7

自由研究道場に関するアンケート結果 (1)

表１

難易度と実験の進むスピードのクロス集計

図８

自由研究道場に関するアンケート結果 (2)分けて対応するなどの検討が必要であると考える。
設問７

オンライン実験をどう感じましたか。オン

ライン実験方式について聞いてみたところ，45.7%の小学生が家で実験ができたのでよかったと回答し，46.7%の小学生が秋田高専で実験をやりたかったと回答した。機械系では，学校内の設備などを撮影して配信しており，学内設備を含めて雰囲気がより伝わるように工夫する必要があるものと考える。設問
８

今年度の自由研究をどうしますか。小学校に提出する自由研究について聞いたところ，33.3%の小学生は今回の実験データをまとめたものを学校に提出つもりであり，40.0%の小学生が今回の内容についてもう一度実験をしてから提出すると回答しており，合わせると 73.3%の小学生が今回の実験内容で自由研究をまとめようと考えていることが分かり，実施した効果があったものと考える。また，最後に- 11 -

ました。」，「完成した時は華奢だと感じましたが，謝 辞思ったより重さに耐えら れることを知り驚きました。」などの感想が寄せられた。

本事業の実施に当たり，協力を頂いた野池基義先生，船木憲治先生，佐々木崇紘先生，そして TA 学

また，先生役を TA 学生に依頼したことについて，

生の皆さまには，深く感謝いたします。また，本事小学生からすると教員より年齢差が少なく親しみや業は，令和 3 年度の校長裁量経費による援助を受け

すく，工学系高等教育機関に入学した場合の良きロて実施されました。ここに記して，感謝の意を表しールモデルとなったようである。また，TA 学生にます。

とっては，普段は教えられる立場から今回は教える立場になり，練習などを通してより分かりやすく説

参考文献

明する工夫をするなど，コミュニケーション能力だ[1] 国立教育政策研究所：IEA 国際数学・理科教育

けでなく，ロールモデル役として積極性や自主性を動向調査（TIMSS 2019）のポイント，pp.5-8,

育成する経験を積んだようであった。

https://www.nier.go.jp/timss/2019/point.pdf[2] Yoshikazu Kobayashi and Tomomichi Nishino,

6. おわりに小学生に実験・実習に興味を持ってもらいたい，
また工学系分野を志す動機付けにしてもらいたいという想いから，夏休みに小学校から課される自由研
究をサポートする「夏休み自由研究道場」を計画・実施した。第 3 回目となる今年度は，昨年度に引き続きコロナ禍のためにオンライン方式での実施となったが，必要な材料などを実験キットとして配布し，参加した小学生にはテレビ画面越しに高専学生との共同実験を行ってもらった。さらに，自由研究の進
め方やまとめ方などについての学習を通して，「不思議だな」という気持ちが実験を通して「そういうことだったのか」という声になる過程を楽しむことができたようであり，成功裏に終了することができた。ただし，対面では全体の進行状況について目視などによる把握が容易で，必要に応じて TA 学生による補助が行えたのに対して，オンライン方式ではサポートが必要な小学生の把握ならびに個別の具体的な補助を行うことが難しく，アンケート結果などからも改善が求められる点として明らかになった。
しかし，少子高齢化の先進県であり，小学校なども広域に分散している秋田県において，オンラインシ
ステムを用いた教育ならびに取り組みは非常に有効であり，オンラインシステムの不得意とする部分を認識した上で上手に活用していくことが望まれると感じた。
また，本事業について新聞記事としても取り上げてもらい，参加した小学生関係者以外にも広報効果があった。

- 12 -“Engineering Education of Robocon students
at a National College of Technology throughplanning Robot Contests for Junior HighSchools”, Proceedings of the 7 th International
Symposium on Advances in Technology
Education 2013, pp. 293-297, 2013

「英語授業」についての一考察--- 英語による英語授業, 電子黒板による英語読解授業, 大講義室における英語文法授業, 英検,
図書館における英語多聴多読図書に関連して --小林貢

A Study on English Classes concerning to MCC of NIT: English Class inEnglish, English Reading with Electronic Blackboard, English Grammar in
the Auditorium, STEP and Extensive English Reading in School Library
Mitsugu Kobayashi（令和 4 年 2 月 1 日受理）
It should be taken into consideration that English classes concerning to Learner Autonomy and MCC( MODEL
CORE CURRICULUM) of NIT play important roles for human resource development of NIT, Akita College.
The purpose of this thesis is to suggest an approach to improve some spontaneous English abilities for ourstudents by applying the teaching method of English Class in English, English reading with electronic blackboard,
English Grammar at large classroom, STEP and extensive English reading in school library .
We have been making many attempts to establish students' voluntary English learning and keep them updated theworld-wide point of view for engineering design. If they keep studying their specialties autonomously and trying tocommunicate with foreigners in English, they can contribute to the world as international engineers.
Keywords: English class in English, MCC(MODEL CORE CURRICULUM) of NIT, English reading withelectronic blackboard, English grammar in the auditorium, STEP, Extensive English reading inschool library
１．はじめに「本校の英語教育について」の特色ある取組として、以下の 3 点を挙げる。
1. 本校の英語教育においては、英語学習に対するモチベーションを高める手段の一つとして英語に関する資格試験の受験を奨励している。その経過として本校は平成 11 年度から平成 19 年度まで、9 年連
続して実用英語技能検定奨励賞に、平成 20 年度には優秀団体賞に、平成 21 年度には優良団体賞に、
平成 22 年度及び平成 23 年度には奨励賞に、平成 25
年度においては優良団体賞に、平成 26 年度は優秀団体賞に選考された。また、平成 28 年度実用英語技能検定において優秀団体賞(受験率伸長差部門)を受賞した。そして、平成 29 年度から令和元年度に
実用英語技能検定奨励賞を受賞した。令和 2 年度においては、新型コロナウイルス感染症に関連した対応として学校申込を中止したため、実用英語技能検
定の受賞はなかったが、個人受験による令和 2 年度
英検合格者は、準 2 級 102 名、2 級 2 名の合計 104名であった。
2． 本校は、TOEIC Test に対して、積極的に授業において取り組んでおり、その成果は、TOEIC ス
コアにも現れている。過去における TOEIC スコアのついては以下の通りである。平成 18 年度において専攻科の評価指標である大学院における TOEIC
平均スコア 479 点を超えた専攻科生は 7 名おり、最高点は 635 点であった。平成 19 年度の大学院における TOEIC 平均スコアの 484 点を超えた専攻科生
は 5 名おり、最高点は 660 点であった。平成 20 年度の大学院における TOEIC 平均スコアの 491 点を超えた専攻科生は 6 名おり、最高点は 745 点であった。平成 21 年度の大学院における TOEIC 平均スコ
アの 494 点を超えた専攻科生は 7 名おり、最高点は- 13 -

855 点であっ た。平成 22 年度の大学院におけるTOEIC 平均スコアの 507 点を超えた専攻科生は 7名おり、最高点は 720 点であった。平成 23 年度においては専攻科の評価指標が大学院 4 年の平均スコアに変更となり、平均スコア 593 点を超えた専攻科
生は 1 名で、最高点は 620 点であった。平成 24 年
度の大学院 4 年平均スコア 614 点を超えた専攻科生
は 5 名で、最高点は 700 点であった。平成 25 年度の大学院 4 年平均スコア 594 点を超えた専攻科生は2 名で、最高点は 615 点であった。平成 26 年度の大学院 4 年平均スコア 605 点を超えた専攻科生は 0名で、最高点は 570 点であった。平成 27 年度の大学院 4 年平均スコア 587 点を超えた専攻科生は 1 名で、最高点は 640 点であった。平成 28 年度の大学
院 4 年平均スコア 622 点を超えた専攻科生は 2 名で、最高点は 640 点であったが、同年度において
TOEIC スコアによる学生表彰は廃止された。
平成 29 年度における、本科 4 年の TOEIC 平均ス
コア 443 点であり、専攻科 1 年の TOEIC 平均スコ
ア は 423 点 で あ っ た 。 本 校 は 平 成 30 年 度“KOSEN4.0 イニシアティブ ” に採択された事業における成果指標として「本科４年の TOEIC 平均ス
コアを平成 29 年度の 443 点から毎年 10 点ずつアッ
プし，令和 3 年度には 500 点とする」という目標を掲げて英語教育に取り組んでおり、本科４年生のTOEIC 平均スコアは平成 30 年度が 446 点、令和元
年度が 457 点、令和 2 年度が 478 点であった。そして、本校の専攻科 1 年の TOEIC 平均スコアは、平成 30 年度は 493.6 点、令和元年度は 516.9 点、令和 2
年度は、550.3 点でした。
3． 平成 21 年度高専改革推進経費採択事業（「国際性の向上に関する改革推進事業」予算配分は 2 年間
で 1，940 万円）として、本校の人文科学系（英語）の「国際的な情報発信のための e-learning による人材養成プログラム」が、高専機構から選定された。
プログラムの概要は、「e-learning による英語学習に加えて外国人による専門分野に関する講演会により、TOEIC に十分対応できる国際的に活躍できる人材の養成を図る。そして、情報発信の推進のための国際教養大学（以下、AIU）Dr. Kirby Record 先生によるライティングのプログラム『情報発信のための Lesson』の演習を行うことで、学生が国際学会等で専門に関する発表をできるための英語力の素
地を養成する。」であった。プロジェクトの成果については、平成 23 年度に高専改革推進経費事例発
表会（於：鹿児島大学）において発表し、『文部科学時報 3 月号』（2012 年 3 月号）に掲載された。
AIU との連携については、平成 26 年度においても継続しており、6 月 23 日に「グローバル人材養成講演会」として AIU Dr. Darren J Ashmore 先生による英語による講演会「人形芝居」を実施した。そして、11 月 19 日には 5 年物質工学科生物コースの「タンパク質工学」において授業担当教員と AIU Dr.
Andrew Crofts 先生による DNA の構造と機能についての英語授業を実施した。
平成 27 年度においては、7 月 22 日に「グローバル人材養成講演会」として AIU Dr.Patrick Dougherty
先生による英語による講演会「Describing Japanese
Customs in English」を実施した。そして、『グローバル人材養成授業：英語による専門授業「タンパク質工学」』については、平成 27 年度の本科 5 年物質工学科生物コース学生対象の専門授業である「タンパク質工学」において、平成 27 年 11 月 16 日 7，8
校 時 301 教 室 に て 実 施し た。 AIU と の 連 携 は、
“KOSEN4.0 イニシアティブ ” に採択された事業における English Village として継続しており、平成 30
年度および令和元年度においても 40 名を上限として、本科 2 年の志願をした学生が AIU における授業を受けて、英語コミュニケーションの向上を試みている。令和 2 年度においては新型コロナウイルス
感染症により中止となった。これらに加えて、英語力向上のために本科 3 年生をシンガポール語学研修に派遣しており（令和 2 年度は中止）、それに関連して、「英語による英語授業」を本科 1 年生および専攻科 1 年生対象として、本校日本人教員が令和 2
年度まで実施した。令和 2 年度後期より、外国人教員 2 名が英語教員として採用されており、「英語による英語授業」を引き続き実施している。令和 3 年
度には外国人教員 2 名による遠隔配信教室からの「工学概論英語授業」が、本科 1 年生を対象に大講義室において、サポート教員 1 名を配置することで四則演算について実施された。また、例年、フランス・フィンランドの大学からの学生を受け入れることに加えて、専攻科学生をフランスへの短期留学に派遣しているが、令和 2 年度および 3 年度は中止となった。また、英語が得意ではない学生対象に本科 1
年英語補習を平成 28 年度から実施を継続している。
それに加えて、令和元年度後期からは、本科 2 年英語補習および本科 3 年英語補習についても実施を継続して行っている。
上記に加えて、教育能力の向上のために種々の資格（CompTIA CTT+、シニア教育士（工学・技術）、- 14 -

TKT Module1 Band 4、英語教授法認定資格 CEFR
B2 Cambridge English Teacher, Teaching Speaking 等 ）を取得した教員による、「秋田高専アウティングラーニング FD 研修会」
（平成 27 年 3 月 19 日（参加 23名）実施）等の FD を定期的に実施した。
２．日本人教員による「英語による英語授業」総括
平成 26 年度より令和 2 年度まで小職が実施した「英語による英語授業」には、文章の意味を確認する時には、コミュニケーションがうまくいかなくな
る問題があった。この問題を解決するために、平成
27 年度より令和 2 年度に実施した「英語による英語授業」については、筆者は、本科 1 年通年 英語
Ⅰ（平成 29 年度より英語 IA）において、週 1 回 2
時間リスニングを担当し、教科書：「スヌーピーと
学 ぶ ラ イ テ ィ ン グ と リ ス ニ ン グ LIFE WITHSNOOPY」南雲堂、単語集：「TOEIC テストにでる順英単語」中経出版（平成 30 年度より、「Data Base
4500 5th Edition」桐原書店）を使用した。「LIFE
WITH SNOOPY」は、GRAMMMAR FOR WRITING,SENTENDES FOR WRITING, ENJOY SNOOPY,GRAMMMAR CHECK, WRITING(1)(2), TIPS FOR
LISTENING,LISTENING(1)(2), SPEAKING の項目から構成され、文法、作文、リスニング、スピーキ
ングにおいて演習形式で「英語による英語授業」を実施するには特に問題がなく実施できる。ただ、
ENJOY SNOOPY における漫画の意味を確認する際
においては、コミュニケーションがうまくいかない
こともあったので、その後においては、質問をすることでその問題を解決し、「英語による英語授業」の実施を継続した。因みに、平成 27 年度における
1M 英検準 2 級合格学生は 42 名中 3 名、1C 英検準 2級合格学生は 42 名中 5 名であった。平成 28 年度における 1M 英検準 2 級合格学生は 43 名中 5 名、1C
英検準 2 級合格学生は 40 名中 3 名であった。また、
平成 29 年度の第 3 回英検までに英検準 2 級を合格している学生は、1 組は 42 名中 3 名、2 組は 43 名
中 5 名、3 組は 42 名中 7 名、4 組は 42 名中 5 名である。平成 30 年度の第 3 回英検までに英検準 2 級を合格している学生は、1 組は 42 名中 2 名、2 組は41 名中 4 名、4 組は 42 名中 2 名である。令和元年
度の第 3 回英検までに英検準 2 級を合格している学生は、1 組は 43 名中 2 名、2 組は 42 名中 1 名、3組は 42 名中 1 名、4 組は 43 名中 1 名である。令和 2
年度の第 3 回英検までに英検準 2 級を合格している

学生は、1 組は 43 名中 3 名、2 組は 42 名中 2 名、3組は 42 名中 3 名、4 組は 42 名中 2 名である。
「英語による英語授業」の特色は、英語のみによる授業であることに加えて、教科書の UNIT における Speaking の設問を参考に、内容や表現を変更した設問を出題する Speaking Test を導入することで学生の英語四技能向上へのモチヴェーションを高めたことが挙げられる。令和元年度および令和 2 年度の Speaking Test の具体的な内容について取り上げる。
令和元年度において、前期中間試験前に実施したSpeaking Test の設問は”What club do you belong toin this college? " で、例えば”I am a pitcher on the
baseball team of this college.”と学生が答えた場合は、”When did you begin to play baseball? " な どと会話を続けた。前期期末試験前に実施した Speaking Testの設問は”Where do you like to live, in an city area ora country area? " で、例えば”I would like to live in acountry area.”と学生が答えた場合は、”Why do you
want to live there? " などと会話を続けた。後期中間試験前に実施した Speaking Test の設問は”Can you
sleep well? " で、例えば”Yes. I can.”と学生が答えた場合は、”What kind of dream do you dream? " な
どと会話を続けた。後期期末試験前に実施したSpeaking Test の設問は”Which do you like better,dogs or cats? " で、例えば”I like dogs.”と学生が答えた場合は、”Why do you like dogs? " などと会話を続けた。
令和 2 年度において、前期中間試験前に実施したSpeaking Test の設問は”Did you cook dinner? " で、例えば”Yes. I cooked spaghetti well.”と学生が答えた場合は、”What kind of spaghetti do you like to cook?
”などと会話を続けた。前期期末試験前に実施したSpeaking Test の設問は”Is there someone you havespecial interest now? " で、例えば”I have special
interest about you.”と学生が答えた場合は、”Why are
you interested in me? " などと会話を続けた。後期中間試験前に実施した Speaking Test の設問は”Whatkind of movie do you like? " で、例えば”I like towatch ' Demon Slayer'.”と学生が答えた場合は、”
Who is your favorite character? " な どと会話を続けた。後期期末試験前に実施した Speaking Test の設
問は”Where do you want to go if you could take along vacation? " で、例えば”I want to go to America.
”と学生が答えた場合は、”Why do you want to go to
America? " などと会話を続けた。アンケートの回答- 15 -

からも学生たちは英会話を楽しんでおり、学生の英語四技能向上へのモチヴェーションを高めたと考えられる。
専攻科 1 年後期 応用英語Ⅱにおいて平成 26 年度
から令和 2 年度まで小職が実施した「英語による英語授業」には、ルーブリック評価として、到達目標
項目 1 としては、「国際的に通用するプレゼンテー
ション能力を修得するための英語によるコミュニケーションに必要な基本的能力を身につける。」ことを目標とし、到達目標 項目 2 としては、「自分や身近なこと及び自分の専門に関する情報や考えについて、200 語程度の簡単な文章を書くことができることに加えて、自分や身近なこと及び自分の専門に関する情報や考えについて、前もって準備をすれば毎分 120 語程度の速度で約 2 分間の十分な口頭説明ができる。」ことを前提としたプレゼンテーションを実施している。平成 27 年度および 28 年度について
も、専攻科生 1 年生が対象であるため、特に大きな問題はなく「英語による英語授業」を実施した。
具体的には、プレゼンテーションの準備として、学生全員には、毎分 120 語程度の速度で約 2 分間の自己紹介を日本語および英語で準備してもらい、発表してもらう。それから、研究内容について毎分 120
語程度の速度で約 2 分間のプレゼンテーションをパ
ワーポイントを含めて日本語および英語で準備してもらい、発表してもらう。つまり、この授業は特別
研究発表会の英語プレゼンテーションの準備も兼ねており、英語プレゼンテーションについては、研究に関する Q ＆ A を行うことで、「英語による英語授業」の英語コミュニケーションは、国際学会における Q ＆ A およびスピーキング対策を含めて機能していると考えられる。
３．大講義室における英語ⅡB（英文法）授業
大講義室において、令和 3 年度は、2 年機械系
（2M43 名）および環境都市系（2B46 名）の合計 89名を対象に、教科書「be English Expression Ⅰ/ⅡAdvanced （いいずな書店）, be English Expression
Ⅰ/Ⅱ Advanced Workbook（いいずな書店）」を使用
した合同授業を実施している。
英語Ⅱ B の目標・到達目標は下記の 4 点である。
1. 中学校で既習の文法や構文に加え、高等学校学
習指導要領に準じた文法や構文を習得して適切に運用できる。
2. 関係代名詞、関係副詞、比較、仮定法の用法について理解することができる。
3. 接続詞、接続副詞、複文構造、知覚動詞の表現について理解することができる。
4. 許可や提案を表す表現、存在や変化を表す表現、
使役表現、日本語とは違う英語の表現の用法について理解することができる。
大人数の学生を対象として、以下のルーブリック
評価項目 1 ～ 3 をクリアさせるために、授業においては毎回、予習レポートを提出させ、小テストで理解を確認し、定期試験前にはワークブックの確認を行うことで上記の目標をクリアしている。また、英語Ⅱ B 前期期末再試験合格学生は 2M 2 名および2B 1 名であった。ちなみに、2021 年度第 1 回英検における 2M の準 2 級受験者は 2 名で、二次試験合格者は 1 名である。2021 年度第 1 回英検における2B の準 2 級受験者は 1 名で一次試験合格者は 0 名である。2021 年度第 2 回英検における 2M の 2 級
受験者は 1 名で、一次試験合格者は 0 名である。2021
年度第 2 回英検における 2B の 2 級受験者は 1 名で一次試験合格者は 0 名である。
４．電子黒板を使用した英語Ⅰ A（読解）授業
第一ゼミ室において、令和 3 年度前期は、1 年 2組（37 名）および 1 年 4 組（37 名）の合計 74 名を対象に月曜日 5，6 時限に授業を行った。また、同様に、1 年 1 組（38 名で 1 名休学）および 1 年 3 組（37 名）の合計 74 名を対象に木曜日 5，6 時限に
英語Ⅰ A（読解）授業を行った。教科書は「 CROWN
English Communication I New Edition （ 三省堂）」で、英語Ⅰ A の目標・到達目標は下記の 4 点である。
1．英語の基本的なイントネーションやアクセントを聞き取り，理解し，音読することができる。
2．中学校で既習の語彙を定着させるとともに，2600
語程度の語彙を低学年において新たに習得できる。
3．辞書や基本的な英文法の知識に基づいて，英文を自分の力で理解することができる。
4．簡単な状況について英語で話すことができる。
5．簡単な状況について英語で書くことができる。
大人数の学生を対象として、以下のルーブリック
評価項目 1 ～ 3 をクリアさせるために、ゴールデン
ウイークに予習レポートを提出させた。
1. 英語の基本的なイントネーションやアクセント
を正確に聞き取り，理解し，音読することができる。
2. 中学校で既習の語彙を定着させるとともに，2600
語程度の語彙を低学年において新たに習得できる。

- 16 -

3. 辞書や基本的な英文法の知識に基づいて，英文を自分の力で正確に理解することができる。
下記は教科書に基づく、ゴールデンウイーク期間の英語Ⅰ A 課題の内容である。
1) 8 頁～ 9 頁の英文を書く。日本語訳を書く。Q-5～ Q-7 に英語で答える。
2) 10 頁の Comprehension の英文を書く。 設問に答える。日本語訳を書く。
3) 13 頁の Exercises に答える。①および②は、英文および日本語訳を書く。
表紙には「英語Ⅰ A 課題、組、学籍番号、出席番
号、氏名」を書いてください。
また、表紙には、上記の 1)～ 3)の項目ごとに到達度（A,B,C）を記入してください。
例） 「 1) A
2) B
3)C 」 → 基準は以下の通りです。
1) 8 頁～ 9 頁の英文を書き、日本語訳を書き、Q-5～ Q-7 に英語で答えた→ A
8 頁～ 9 頁の英文を書いたが、日本語訳や Q-5～ Q-7 が一部わからない → B
8 頁～ 9 頁の英文を書いていない。日本語訳やQ-5 ～ Q-7 をやっていない→ C
2) 10 頁の Comprehension の英文を書き、設問に答え、日本語訳を書けた→ A
10 頁の英文を書いたが、設問や日本語訳が一部わからない→ B
10 頁の英文を書いていない。設問や日本語訳をやっていない→ C
3) 13 頁の Exercises に答え、①および②の 英文および日本語訳を書けた→ A
13 頁の Exercises、①および②の 英文および日
本語訳を一部やっていない→ B
13 頁の Exercises、①および②の 英文および日
本語訳をやっていない→ C
レポート用紙 A4 を使用してください。提出日はゴールデンウイーク後の最初の授業。提出後の返却はしません。字が確実に読める濃度であれば、A4サイズのコピーを提出しても構いません。（ノート等を A4 サイズでコピーしたものの提出可） 以上
全学生が課題を提出した。1 組 37 名の回答数は 1)
A32, B5, C0, 2)A26, B11, C0, 3)A28, B8, C1,であった。2 組 37 名の回答数は 1)A32, B5, C0, 2)A24,
B13, C0, 3)A26, B11, C0,であった。3 組 37 名の回
答数は 1)A33, B4, C0, 2)A25, B11, C1, 3)A26, B10,
C1,であった。4 組 37 名の回答数は 1)A35, B2, C0,2)A32, B4, C1, 3)A30, B6, C1,であった。尚、英語

Ⅰ A 前期期末再試験合格学生は 1 組 2 名および 3組 2 名であった。ちなみに、2021 年度第 1 回英検における 1 年生の 2 級二次合格者は 4 組 1 名である。2021 年度第 1 回英検における 1 年生の準 2 級
二次合格者は 2 組 2 名、4 組 1 名の合計 3 名である。
2021 年度第 2 回英検における 1 組の準 2 級受験者
は 1 名で、一次試験合格者は 0 名である。2 組の 2級受験者は 1 名で一次試験合格者は 0 名である。2組の準 2 級受験者は 2 名で、一次試験合格者は 1 名、二次試験合格者は 1 名である。3 組の準 2 級受験者
は 1 名で、一次試験合格者は 1 名、二次試験合格者
は 1 名である。4 組の準 2 級受験者は 0 名である。
第一ゼミ室には 65 型電子黒板 Brain Board セット（メーカー型番 : LCD-E651-T-STP）が設置されている。電子黒板用ペンソフト「PenPlus for NEC」
NP-PPN-ED をインストールすることは必要である
が、写真等の教材作成をサポートでき、楽しい授業を演出することができる。また、タッチスクリーンのパソコンを使用することでパソコンに書いて入力した文字を電子黒板に映すこともできる。また、
DVD ロムをパソコンに接続することで英文音声を学生に聴かせることもできる。前期においてはプロ
ジェクターが故障していたためスクリーンに映すことはできなかったが、後期においてプロジェクターが使用できるようになった場合にはスクリーンも使用した授業を実施したい。
次に、以下は電子黒板を使用した「英語の歴史」の説明である。

- 17 -

上記は Norman の England 侵攻を表す。

NORMAN CONQUEST
1066年
COW, OX, CALF → BEEF
上記は、Norman Conquest により、イギリス固有

の英語とフランス語に影響された英語の比較である。学生は英語の歴史および英単語への理解を深めた。
５．図書館における「英語多聴多読図書」の夏季休
業課題としての使用
以下は、本校の令和２年度における『図書館だより第 59 号』の 4 頁に英語教員として、「英検と算盤と Hamlet 」という題名で、英検受験の必要性を教
養小説風に論じた筆者のエッセイである。（以下引用）
William Shakespeare の悲劇 HAMLET ACT 3,
SCENE 1, LINE 55-59 において、主人公の Hamlet
は、"To be, or not to be, that is the question: Whether'tis nobler in the mind to suffer The slings and arrows ofoutrageous fortune, Or to take arms against a sea of
troubles And by opposing end them."と独白する。
Hamlet にとって"To be"とは、「乱暴な運命の矢弾を耐える精神の高貴さ」すなわちエルシノア城で王子としての失意の日々を Ophelia と過ごし、叔父からデンマーク王位を継承することであり、"not to be"とは、「多くの苦難に武器を持って向かい合うことで、それらを終わらせること」すなわち亡き父の亡霊の言葉を信じ、矜持にかけて、父の仇である叔父への復讐を果たすことである。
筆者は、ある事情により「英検 1 級もしくは英検
準 1 級の資格」が急遽必要となり、CEFR B2 に該当する英検準 1 級を平成 30 年度第 3 回英検において取得したが、令和元年度に入り CEFR C1 に該当する英検 1 級を受験するかどうかについて悩んでいた。ある日、研究室にあったソロマット（上級者用算盤）の珠を弾いた瞬間に、響きと香りからプルースト現象（『失われた時を求めて』参照）が起こり、
珠算 1 級に合格した中学 1 年生、春の日の記憶が鮮明に甦ったことで、"not to be"を選択し、もう一つの 1 級を終わらせることを決意する。
上記の理由により、筆者は、令和元年度第 2 回英検において英検 1 級を受験した。参考にできる教材
は、準備時間があまりなかったため多数は紹介できませんが、英検ホームページに掲載されている英検1級過去問 3 回分を学習するとともに、本校の図書館にある「英検 1 級総合対策教本 改訂版」
（旺文社）を
一次試験全体対策として使用した。また、「最短合格! 英検 1 級 英作文問題完全制覇」（ジャパンタイムズ）については、Writing が Reading に及ぼす影響についても確認できた。一次試験の結果スコア
は、Reading 644/850, Listening 642/850, Writing
745/850 で、一次スコア 2031/2550 により合格となった。
次に、二次試験（試験会場：仙台）における対策としては、英検ホームページに掲載されている「英検バーチャル二次試験 1 級」を閲覧した。また、教本（前掲）を演習するとともに、「英検 1 級 面接大特訓」（J リサーチ出版）を使用した。この本の巻末にある「フラッシュカード」は解答英文が短いので覚えやすく、面接対策に役に立つので暗記をお勧めする。面接においては、スピーチのみならず、Q&Aの重要さについても認識できた。二次試験の結果ス
コア は、 Speaking 610/850 で 、 英 検 CSE ス コ ア
2641/3400 により合格となった。
これについては、これまでに筆者が担当した「英語による英語」授業において、一緒に英語を勉強した学生諸君に感謝の意を表するとともに、今後も尚一層の研鑽に励みたい。
今回の英検 1 級取得を通して再認識したことは、英語学習の積み重ねの重要性である。筆者は、一昨年度までの 3 年間、図書館長を拝命し、一昨年度も学生諸君のために、英語多読図書である Cambridge
English Readers, Cambridge Experience Readers,Cambridge Discovery Interactive Readers を 選定し、配架を行った。次頁に掲載した上記図書は、多岐にわたる内容となっているので、学生諸君が英語学習に活用することで、長期インターンシップを含めた留学、国際学会、英検、TOEIC 等に対応できる「英語 4 技能」（Listening, Reading, Writing, Speaking）の継続的な能力向上の助けとなることを祈念する。
（以上引用）
また、以下は、本校の令和３年度における『図書館だより第 60 号』の 2 頁に寮務主事として、「英語と歴史と Vision」 という題名で、英語と歴史による Vision の必要性について論じた筆者のエッセイである。（以下引用）
英 国 の Stratford-upon-Avon つ ま り William
Shakespeare の故郷にある The Shakespeare Instituteに、筆者は 2000 年 11 月から 2001 年 8 月まで文部省在外研究員として派遣され家族と赴いた。その際に、1823 年に出版された THE PLAYS OF WILLIAMSHAKESPEARE VOLUME Ⅰ～Ⅷ のような貴重な資料を日本に持ち帰ったが、その中の一つに、"Vision is the art of seeing things invisible. Jonathan
Swift 1667-1745"と書かれた円形の白い文鎮があっ- 18 -

た。日本語では、「ヴィジョンとは見えないものを見 る術である 」それでは、『ガリ ヴァー旅 行記』(Gulliver's Travels)の著者ジョナサン・スウィフト
が定義する Vision を手に入れるためには、どのよ
うな思考プロセスが必要とされているのであろうか。
19 世紀米国の詩人・外交官であったジェームズ・ラッセル・ローウェルは『書物と図書館』(Books
and Libraries)の中で、「歴史とは明確にされた経験である」と述べている。「明確にされた経験」について、英国の歴史家エドワード・ギボンは『ローマ
帝国衰亡史』(The History of the Decline and Fall of
the Roman Empire)の中で、"History, which is, indeed,little more than the register of the crimes, follies, andmisfortunes of mankind."つまり、「歴史とは人類の犯罪、愚行、災難の記録にすぎない」と記している。
そして、古代アテナイの歴史家であるトゥキディデ
スは「歴史は繰り返す」(英語では、"History repeats
itself.")の言葉を残しており、『すばらしい新世界』(Brave New World)の著者オルダス・ハクスリーは「人は歴史の教訓からは多くを学ばず、またそれは歴史の教訓のうちでもっとも重要な点だ」と指摘している。それに対して、プロイセン・ドイツの鉄血
宰相オットー・フォン・ビスマルクはフィードバッ
クを付与しうる歴史の役割について「愚者は経験に学び、賢者は歴史に学ぶ」と述べている。
上記に加えて、筆者はある事情により「歴史」について再度学習することが必要となり、2020 年 11月に実施された「第 39 回歴史能力検定 2 級日本史」の試験を急遽受験することとなった。
「2 級日本史」の合格者は高等学校卒業程度認定試験の「日本史 B」の受検が免除になるので、高専 3 年生と同年齢の受
験者達と一緒に受験した。業務で忙しかったので、
山川出版社の『山川一問一答日本史 第 3 版』に目を通すことのみに集中した。試験内容は古代から現代に渡り、設問数も多かったが、筆記の問題について「木簡」「旗本」の語句や「夢窓疎石」「志賀潔」の人名を漢字で書けたことを糸口に合格した（合格率は 31 ％）。
それから、ノーベル賞受賞者を多数輩出している
ユダヤ人は、タルムード(Talmud)つまり複数のラ
ビたちが口伝律法を体系的に編纂した書物とそれに関する詳細な解説を日々学ぶことで（タルムードには「常に新しいことを学びなさい」との教えがある）、
先祖の歴史を俯瞰的に理解しようとしている。これらを踏まえた筆者のアプローチは、通時的および共

時的に詳細な情報収集（"God is in the details."「神は細部に宿る」）を「英語と歴史」を通して行い、未来に対応できる想像力つまり Vision を創造することである。
筆者は平成 29 年から令和 2 年にかけて、学生諸君のために「英語多聴多読図書」258 冊を選定し、『図書館だより』（第 56 号～第 59 号）において紹介した。学生諸君が新たに学ぶために同図書を読む
ことで、Vision を育むための助けとなることを祈念
して筆を擱く。（以上引用）
上記に関連して、学生が英検受験へのアプローチ
および Vision を創造できるために、筆者は令和 3
年度英語Ⅰ A 受講学生および英語Ⅱ B 受講学生に「英語多聴多読図書」258 冊を夏季休業の読解課題として使用した。夏季休業終了後に課題を提出した
英語Ⅰ A 受講学生は、1 組は 37 名中 37 名、2 組は 37
名中 37 名、3 組は 36 名中 36 名、4 組は 36 名中 36
名、2M は 43 名中 39 名、2B 組は 45 名中 45 名だった。以下は提出したレポートの一部と感想である。

６．まとめ
これまで述べてきたように、本校においては、英語による英語授業, 電子黒板による英語読解授業,
大講義室における英語文法授業, 英検, 図書館における英語多聴多読図書課題を今後も試行錯誤を重ねながらも英語能力向上を目指して、今後も実施可能
な英語教育に取り組んでいく予定である。
参考文献
独立行政法人 国立高等専門学校機構『モデルコアカリキュラム（試案）』
平成 24 年 3 月 23 日
独立行政法人国立専門学校機構- 19 -

- 20 -

技術研究ノート

無終端水路反応槽における亜酸化窒素排出量のシミュレーションに関する基礎的検討
秋田工業高等専門学校 技術教育支援センター 技術専門職員
大 友- 21 -

渉平

無終端水路反応槽における亜酸化窒素排出量のシミュレーションに関する基礎的検討
秋田工業高等専門学校

技術教育支援センター

技術専門職員はじめに
下水処理場の生物反応槽では，窒素除去の過程で亜酸化窒素（N2O）が生成される．N2O は温室効果ガスであり，強力なオゾン層破壊物質でもあるため，各処理場において排出量を定量化する必要性が示唆されている[1]．N2O 排出量は日変動や季節変動をともなうため，
センサーを用いた連続測定[2]や通年調
査[3]による実測が行われている．ただし，これには専用の器具，それを効率的に使用するため知識と技術が必要である[4]．一方で，活性汚泥モデルに代表される水処理シミュレーションは，水処理の予測，プラント設計，運転管理などに活用され[5]，海外では N2O 排出の定量化を可能とする強力なツールとして，実処理場での適応事例も報告されている[6]．そこで本研究では，N2O 抑制戦略の構築を見据えた排出量のシミュレーションに関する知見の蓄積を目的とし，我が国で最も多い生物反応槽である無終端水路を対象として基礎的な検討を行った．
12 方法
2.1 プラントの設定
本研究では，水処理シミュレーションソフトである SUMO ver. 21（Dynamita 社製）の Sumo 4N をモデ
ルベースとして使用し，無終端水路反応槽で水処理を行う O 処理センターを想定したプラント設定を行った．基準となる設定には，既往の研究における現場調査データ[2, 3]を使用した．図１にモデル上のプラント構成を示す．実反応槽は一つのリアクター
で，反時計周りに槽内を活性汚泥混合液が循環しているが，モデルでは 8 つの機械式撹拌リアクターで反応槽を構成した．また，O 処理センターは最初沈殿池を有するが，本モデルでは最初沈殿池以降の水

大

友 渉

平

処理工程を設計した．さらに，本研究における反応
速度論定数，化学量論係数および変換係数はデフォ
ルト値を使用した．反応槽内の状態変数初期濃度もデフォルト値を使用し，ミュレーション稼働後，状態変数と流出水質が安定したことを確認してシミュ
レーションの評価を行った．なお，シミュレーショ
ン中の全てのデータは一分間隔で取得した．
2.2 撹拌機制御による溶存酸素の設定
撹拌機は O 処理センターにおける通常の運転方法を想定し，Zone 1 と Zone 4 において 3 時間ごとに交互に稼働させ，交替前に 30 分間の二台停止期間を設けた．その他の Zone は常に撹拌機を停止させた．また，撹拌により反応槽内の溶存酸素（DO）が増加するが，この濃度は DO point 1 もしくは DO
point 2 において制御した．制御値は 0.59 mg L−1とし，撹拌地点を最高値とした濃度勾配の形成を確認した（図２）．これらの設定には，撹拌機のモータ
ー効率を操作変数としたタイマー制御，ワイヤーパ
ワーを操作変数とした P 制御を使用した．
2.3 その他の設定
反応槽への流入量，流入ケルダール性窒素濃度，
流入 COD 濃度は調査データの平均値を使用し，それ以外の流入水質データはデフォルト値を使用した．
流入水温と外気温は 19.5°C とし，プラント内で変化が生じないように設定した．MLVSS は返送汚泥が流入する Zone 1 において，返送汚泥のポンプ流量を操作変数とした P 制御により 1,500 mgVSS L−1 とした．また，調査データの返送汚泥量と余剰汚泥量の平均値の合計より，最終沈殿池からの汚泥の排出量を設定した．さらに，撹拌機稼働中の反応槽混合液が循環する流速を 0.5 m s−1 に，撹拌機停止中は
流入水流量と返送汚泥流量の合計値と同程度になる

図１ モデル上のプラント構成- 22 -

ように DO point 2 と Zone 6 間のポンプ流量の設定とタイマー制御を行った．図３は撹拌機稼働中の流量を表すサンキーチャートであり，一般的な無終端水路と同様に，反応槽内の循環流量が他のラインの流量と比較して大きいことが確認された．

F., Okano., K., Miyata., N., Masuda, S.: Long-term
assessment of N2O emission factor in full-scale
oxidation ditch reactor considering spatiotemporal
distribution, J. Water Environ. Technol., Vol.19, Issue
3, pp.139-152, 2021.
[4]

[5]

[6]

Maktabifard, M., Blomberg, K., Zaborowska, E.,
Mikola, A., Mąkinia, J.: Model-based identification of
the dominant N2O emission pathway in a full-scale
activated sludge system. J. Clean, Vol.336, 130347,2022.

DO濃度（mg L−1 ）3 結果と考察3.1 溶存態 N2O 濃度変動
図４に溶存態 N2O（DN2O）濃度のトレンドグラフを示す．DN2O 濃度は撹拌機稼働時に増加し，停止後に一時的なピークを計測した後，すぐに 0 mgN L−1 付
近まで低下した．また，撹拌状態として Zone 4 が稼働している場合の方が，Zone 1 が稼働している場合
よりも最高濃度が低くなった．上記の傾向は既往の調査データと同様であり，プラント設定は良好であったと考えられる．
3.2 水面からの N2O のガス化速度
表１に本研究および既往研究[3]における，撹拌機
稼働中の単位表面積あたりの N2O ガス化速度と DN2O
過飽和濃度との関係を表す係数を示す．これより，
本研究における係数の平均値は 0.097 L m−2 s−1 もし
くは 0.098 L m−2 s−1 であり，既往研究よりも低い値となった．一方で，撹拌機が停止から稼働に切替わるときに 0.14 L m−2 s−1 程度の高い値を示した．ただし，高い値を示す時間はわずかであるため，平均値を基準とし，ガス化速度に関するパラーメータを実測値に合わせてキャリブレーションする必要があると考えられる．

Rapson, T. D., Dacres H.: Analytical techniques formeasuring nitrous oxide. Trends Analyt. Chem.,
Vol.54, pp.65-74, 2014.
Henze, M., Gujer, W., Mino, T., van Loosdrecht, M.:
Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2D,
ASM3, IWA Publishing, 2000.

1.0

0.5

0.0
Zone 1 Zone 2 DO point Zone 3 Zone 4 Zone 5 DO point Zone 6
Rotator 1
1
Rotator 22

図２ 反応槽の DO 濃度

まとめと展望実無終端水路反応槽を対象とした N2O 排出量のシ
ミュレーションについて，撹拌機やポンプ流量などの制御に関する基礎的な検討を行った．今後は，実際の窒素除去量にあわせた反応速度論定数のキャリ
ブレーションを行い，様々な環境条件下でのダイナ
ミックシミュレーションによる N2O の発生量推定を行う予定である．
4

DN2 O濃度（mgN L−1 ）図３ 撹拌機稼働中の流量を表すサンキーチャート

謝辞：本研究は，JSPS 科研費 21H04108 の助成を受けたものです．

0.06
0.04
0.02
0
0

3

6

9

12

15

18

21

24

時間（h）

【参考文献】
[1]

[2]

[3]

図４ DO point 2 の DN2O 濃度トレンド

Mannina, G., Rebouças, T. F., Cosenza, A., Chandran,K.: A plant-wide wastewater treatment plant model
for carbon and energy footprint: Model applicationand scenario analysis. J. Clean, Vol.217, pp.244-256,2019.
大友 渉平, 柴田 悟, 李 玉友, 高階 史章, 宮田 直幸,
増田 周平: 撹拌方法の最適化による無終端水路反応槽における N2O 排出抑制戦略―実処理場での連続測定と実証試験―. 土木学会論文集 G（環境）, 77 巻, 7 号, pp.
Ⅲ_71-Ⅲ_82, 2021.
Otomo, S., Terada, A., Li, Y. Y., Nishitoba, K., Takakai,

表１ 反応槽の N2O に関する水面からのガス化速と過飽和濃度の関係を表す係数
単位表面積あたりのN2Oガス化速度 / DN2O過飽和濃度( L m−2 s −1 )Zone 2

Zone 3

Zone 5

Zone 6

最小値

0.096

0.095

0.096

0.096

最大値

0.141

0.148

0.139

0.147

平均値

0.097

0.097

0.097

0.098

実測値
a

- 23 -

0.114 aOtomo et al. の実測値を水温19.5 ℃に補正した値

秋田工業高等専門学校
研究紀要編集ワーキング
図書館長補
機械系
電気・電子・情報系
物質・生物系
土木・建築系
人文科学系一般教科
自然科学系一般教科

菅 原 英 子櫻 田陽
菅 原 英 子野 池 基 義中 嶋 龍一朗
ティラビ イビフ
趙明

独立行政法人国立高等専門学校機構

秋田工業高等専門学校
研
究
紀
要
令和４年

編集兼発行者

第 5７号
2 月 2８日発行

秋田工業高等専門学校
秋田市飯島文京町 1 番 1 号
電 話
018－847－6007- 24 -RESEARCH REPORTS OF
NATIONAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY, AKITA COLLEGE
No. 57

February 2022

Camera-based control technology for robot automatization at the Robocon Competition ……………………
… Masaki TANAKA, Hiroyuki YAMAZAKI, Ryo OBATA,Masashi HOSAKA, Naofumi TSUJI and Takahiro NIIBA,…1
Conducting online scientific experiments for elementary school students ……………………
… Tomomichi NISHINO, Yoshikazu KOBAYASHI, Naofumi TERAMOTO, Yasuo YOKOYAMA,
Shujiro SAKAKI, Yoshinori KONDA, Wei Ding, Ryuichiro NAKAJIMA…7

A Study on English Classes concerning to MCC of NIT: English Class in English, English Reading with Electronic
Blackboard, English Grammar in the Auditorium, STEP and Extensive English Reading in School Library………………………………………… Mitsugu Kobayashi …11