久留米工業大学の現状報告～地域課題解決型AI教育プログラム～
2021.9.17数理・データサイエンス教育強化コンソーシアム九州ブロック会議
久留米工業大学AI応用研究所
小田まり子
mari@Kurume-it.ac.jp
学外秘久留米工業大学のAI教育

令和2年：全学的AI教育の開始
令和２年後期からAI教育を開始• 全学科1年生を対象（必修科目）実施• 学部・学科:工学部5学科
機械システム工学科、交通機械工学科
建築・設備工学科、情報ネットワーク工学科
教育創造工学科• 全学共通教育AI教育カリキュラム（シラバス）の作成・ 教育→ AI応用研究所のAI教育支援部門• 昨年度 専任教員1名 → 今年度 専任2名＋客員教授１名•

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地域課題解決型AI教育プログラム＜最終目標＞

AIで地域課題解決ができる人材育成

域課題解決を行う産学連携のプロジェクト型学習やインターンシップで実践力
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地域課題解決型AI教育プログラム
AI関係コア科目• AI概論（全学必修）
1年後期（AIリテラシー）
令和2年後期開始• AI活用演習（全学必修）
2年前期（応用基礎）
令和3年前期開始• 数学・統計学基礎
令和3年度内容見直し
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「AI概論」

1年後期• 工学系学生：1年時にプログラミングの経験・必携PCの利用
Pythonを選択 ※開発環境Anacondaを利用
Pythonで利用されるライブラリを含んだ開発環境
Pandas（データ分析）
Matplotlib（グラフ描画）
scikit-learn(サイキットラーン)
keras, TensorFlow※オープンソースの機械学習ライブラリ• 手を動かすプログラミングによる演習が半分以上
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Pythonによる演習例

Jupyter notebook でファイルを配布→ その日の学習内容解説
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5必要なライブラリの読み込み

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データの読み込み

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要約統計量：8Copyright 2020 Kurume Institute of Technology

データの可視化：ヒストグラム

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データの可視化：散布図

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データの可視化：棒グラフ

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データの可視化：箱ひげ図

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機械学習の例：犬と猫の分類

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画像の表示・データの内部表現

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訓練データとテストデータにわける

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訓練データを用いた分類器の作成

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AIリテラシーレベル「AI概論」• AI（機械学習）の基本的仕組みを理解• Pythonで実データを用いた教師あり学習実装（時系列 データの近未来予測・画像分類）→「AIプログラミングの基礎的スキル」を修得＜目標＞
低学年（1年・2年）
・AI技術による地域課題解決プロジェクト学修・インターンシップに参加→AI基礎力・実践力の育成
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AI応用基礎レベル（2年生）
AI活用演習（共通クラス）
1. AIの活用例、学習理論
2. データ分析の進め方・仮説検証に関する理解
3. プログラミング実装１（対面講義）：仮説検証
4. 分散分析
5. プログラミング実装2:⼀元分散分析・二元分散分析
6. 単回帰分析・重回帰分析の理解
7. SVM学習画像分類
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AI応用基礎レベル
AI活用演習（共通クラス）続き
8. 回帰、決定木、ランダムフォーレスト
9. プログラミング実装 アルゴリズムの違いによる評価
10.クラスタリング・主成分分析
11.プログラミング実装 クラスタリング
12.深層学習（ディープラーニング）の基礎
13.プログラミング実装：パーセプトロン（画像の分類）
14.深層学習の応用 （CNN等）
15.プログラミング実装：CNN（手書き数字の分類）
AIの課題と今後の発展
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AI活用演習

基礎統計・検定に関する理解

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AI活用演習

アルゴリズムの比較

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CNNディープラーニング

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ファッション画像の認識（宿題）24
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学習の支援＜講義中の支援＞• SA（スチューデントアシスタント）＜講義外の支援＞• AI応用研究所での支援• PCサポートセンターでの支援• メールでの質問• LINEでの質問→

AIチャットボットの開発
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チャットボットの設計・開発
Development & Result
Introduction

1

2
AI チャットボット

Watson Assistant

送信メッセージ
受け渡し

メッセージの送信

返信

応答メッセージ
受け渡し

Webhook

応答メッセージ
受け渡し

Node-RED

受講生の利用LINE とAI 機能を担うWatson Assistant をNode-RED で接続

チャットボットの利用画面
Development & Result
Introduction

日常でLINE を使用する感覚でチャットボットの利用が可能

チャットボットの回答で疑問が解決したかどうかを尋ねる機能を設けた
Development & Result
Introduction

フィードバック機能

受講生にほとんど負担なく, フィードバックを得られる

チャットボットの利用状況
Development & Result
Introduction

2020年11月中旬- 12月初旬までの期間

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・「AI概論」公式LINE アカウントの友だち登録人数人(受講生全体の約35%)・チャットボットへの問い合わせメッセージの総数

298 件

・チャットボットの使用方法がわからないなどの戸惑いは見られなかった

AI活用演習（選抜クラス）
地域連携課題解決型PBL• 「AI概論」の成績優秀者から希望者を募って編成• 「AI活用演習」とセットで企業の課題解決のPBLに取り組む• 初年度の選抜クラス履修学生数は31人• 各グループに1名ずつ教員が参加・ファシリテーター役• AI応用研究所に寄せられた相談の中から6件→「AI概論」で学んだ画像認識や機械学習の技術を応用できる※2年生でも比較的取り組みやすいという観点
参加者は2年生31名，教員7名，サポート学生6名

地域社会人も協力30

地域連携課題解決型PBL
課題

課題名

課題1 障碍児の教育支援

課題内容・課題解決手法
感情認識や骨格認識により知的障碍児の感情や集中度をモニタリングし，eラーニングを支援

課題2 教育用チャットボット

小学生を対象にした広川町の教育用チャットボットの開発

課題3 久留米絣の等級判定・柄ずれ予測

画像認識により，久留米絣のテキスタイルの品質評価，久留米絣の模様の崩れ(揺らぎ)を予測

課題4 美容室の自動受付

顔認証を用いた自動受付，ヘアースタイルの提案

画像認識技術を用い，キュウリの葉の画像から病気を予測・
課題5 きゅうりの病気を画像診断設計
課題6 雑草と作物の判別

画像分類の技術を用い，作物と雑草を分別

参加者は2年生31名，教員7名，サポート学生6名

地域社会人も協力 31

地域課題の内容
AIによる課題解決PBL：
課題

課題名

課題1 障碍児の教育支援
課題2 教育用チャットボット
課題3

久留米絣の等級判定・柄ずれ予測

課題内容・課題解決手法
感情認識や骨格認識により知的障碍児の感情や集中度をモニタリングし，eラーニングを支援
小学生を対象にした広川町の教育用チャットボットの開発
画像認識により，久留米絣のテキスタイルの品質評価，久留米絣の模様の崩れ(揺らぎ)を予測

課題4 美容室の自動受付

顔認証を用いた自動受付，ヘアースタイルの提案

課題5 きゅうりの病気を画像診断

画像認識技術を用い，キュウリの葉の画像から病気を予測・設計

課題6 雑草と作物の判別

画像分類の技術を用い，作物と雑草を分別

多種多様なテーマ地域文化や伝統工芸の継承・発展・特産物の品質保証
プログラミング演習で得た技術や課題解決に向かう姿勢・能力を修得

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ZoomとMiroの利用
オンライン会議システム（ZOOM）とホワイトボードMiroSlackを用いたグループワーク

ZOOMとMiroを用いたグループワーク

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PBL進捗状況の確認

Miroの記録（情報交換・ファイル共有）

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最終成果報告会（9月7日実施）
Zoomで実施• 学生全員（31名）がプレゼンテーション発表• 地域企業の皆様も参加・質問・コメント

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ポスター制作（6テーマ）

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バーチャル海外留学
国際的視野を持つAIエンジニアの育成• 令和３年8月に20日間実施（午前中2時間）• セントラルワシントン大学との連携• ZOOMで実施• 選抜クラスの9名が参加（全員修了）

セントラルワシントン大学（米国）37バーチャル留学（ZOOMのミーティング）
課題解決PBLの英語での成果報告プレゼンテーション

38バーチャル海外留学 スライド例

課題解決PBLの英語でのZOOM

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バーチャル海外留学 スライド例
最終報告会には本学教員も参加

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まとめ：AI教育プログラム
地域課題解決型AI教育プログラム※AI技術を生かした地域課題解決に取り組む学生トップランナーを育成
AI概論

AI活用演習課題解決PBL

ゼミ・卒研

目指す大学像を実現する地域課題解決力を持った学生を育成
国際的視野を持つAIエンジニアの育成
地域企業の生データを使った地域課題解決型AI教育プログラムの充実
産業界など社会に向けて積極的に情報発信を行っていきたい
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９月14日（火曜日）開所式

学生の成果発表3件• 九州ブロックのMLで告知させていただきました。
• ご参加いただきました九州ブロックの皆様

宮崎大学様
九州情報大学様
鎮西学院大学様
福岡大学様

琉球大学様
第⼀工科大学様
日本文理大学様

お忙しい中、ご参加ありがとうございました。
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