hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知的情報検索システムのためのクエリ情報の論理式変換手法に関する研究

情報検索システムに対して利用者が発するクエリの裏側には,背景や文脈が存在する.これらはより正確な情報要求の実現に向け検索に利用されるべきものであるが,その獲得には複雑な言語処理が必要となる.本研究では,クエリに合まれるキーワード間の関係を構造化し,情報検索の場面で有効な論理式へと変換することによって,利用者の意図を理解する知的情報検索システムの実現を目的としている.本年度の成果は以下のとおりである.適合・不適合条件文の獲得情報検索システム用テストコレクションであるNTCIR-2の検索質問の分析を行い,利用者の情報要求に対する文書の適合・不適合条件文の抽出精度を向上させた.クエリの構造化適合・不適合条件文を文末表現と内容を表す句に分割するプロセスを文末表現辞書と形態素情報を利用して自動化することを行った.分割後,内容を表す句を係受けを考慮した三項関係の集合に変換し,これを内部表現として保持することを考案した.ただし,計算量の問題を回避するため,厳密な係受け解析は行わず,隣り合うキーワードとその間の関係を表す語の三項関係を全て抽出し,これを係受け関係の近似として取り扱った.この三項関係はキーワードとそれらの関係を表す語からなるが,これらを同定するためのルールを形態素情報を利用して作成し自動抽出を可能とした.文書の構造化クエリの内部表現を三項関係の集合としたため,文書も同様の内部表現にすることを訪みた.ただし,文書に含まれる文は文末表現を削除した後に三項関係を抽出した.拡張論理式三項関係の集合と文末表現を利用してクエリから検索式を構成する方法について検討した.適合・不適合を表現する文末表現はそのまま論理式へ変換することを行った.一方,三項関係の集合は明確にORの関係を示す「や」「または」などが存在する場合以外はANDとして扱った.ただし,特徴的な付属語である「以外」や「のみ」といった語の拡張問題が課題として残っている.本研究では,クエリと文書の内部表現を係受け関係を利用した三項関係として構造化する枠組を考案した.また,この内部表現を使ってクエリを論理式へ変換することが可能となった.情報検索システムに対して利用者が発するクエリの裏側には,背景や文脈といったことが存在する.これらはより正確な情報要求の実現に向け検索に利用されるべきものであるが,その獲得には複雑な言語処理が必要となる.本研究では,クエリに含まれるキーワード間の関係を構造化し,情報検索の場面で有効な論理式へと変換することによって,利用者の意図を理解する知的情報検索システムの実現を目的としている.本年度の成果は以下のとおりである.適合条件文と不適合条件文の自動獲得情報検索システム用テストコレクションであるNTCIR-2の検索質問を分析した.その結果,利用者の情報要求に対する文書の適合,不適合の条件を述べた文が存在することが分かった.これらを人手で抽出し,その文末特徴を利用することによって,適合条件文と不適合条件文の自動獲得を実現した.クエリの論理式変換適合条件文および不適合条件文は,適合・不適合を示す文末表現と,その内容を示す句に分割可能であることが明らかになった.検索戦略としては,これら二つの部分の特徴を反映した別々の方法を適用する枠組を考案した.1.適合・不適合を表す文末表現は,多くはその前の句に含まれる内容の適合・不適合のみを示すため,従来からの論理式による集合演算にある程度は置き換えが可能である.文末表現とこれらの演算の対応を分析し,文末表現を論理式へ置き換えることを行なった.2.内容を示す句は,単純な論理式で表現することは不可能である.そこで句内のキーワードを抽出し,それらの間に存在する語間関係を字面情報と形態素情報として収集し分類した.これらを論理式の拡張ととらえ,体系化を試みた.検索予備実験文末表現を除いた句が単純な名詞句になる不適合条件文を含む検索質問文を対象として,上記枠組で予備的な検索実験を行ない,検索精度の向上を確認した.情報検索システムに対して利用者が発するクエリの裏側には,背景や文脈が存在する.これらはより正確な情報要求の実現に向け検索に利用されるべきものであるが,その獲得には複雑な言語処理が必要となる.本研究では,クエリに合まれるキーワード間の関係を構造化し,情報検索の場面で有効な論理式へと変換することによって,利用者の意図を理解する知的情報検索システムの実現を目的としている.本年度の成果は以下のとおりである.適合・不適合条件文の獲得情報検索システム用テストコレクションであるNTCIR-2の検索質問の分析を行い,利用者の情報要求に対する文書の適合・不適合条件文の抽出精度を向上させた.クエリの構造化適合・不適合条件文を文末表現と内容を表す句に分割するプロセスを文末表現辞書と形態素情報を利用して自動化することを行った.分割後,内容を表す句を係受けを考慮した三項関係の集合に変換し,これを内部表現として保持することを考案した.ただし,計算量の問題を回避するため,厳密な係受け解析は行わず,隣り合うキーワードとその間の関係を表す語の三項関係を全て抽出し,これを係受け関係の近似として取り扱った.

この三項関係はキーワードとそれらの関係を表す語からなるが,これらを同定するためのルールを形態素情報を利用して作成し自動抽出を可能とした.文書の構造化クエリの内部表現を三項関係の集合としたため,文書も同様の内部表現にすることを訪みた.ただし,文書に含まれる文は文末表現を削除した後に三項関係を抽出した.拡張論理式三項関係の集合と文末表現を利用してクエリから検索式を構成する方法について検討した.適合・不適合を表現する文末表現はそのまま論理式へ変換することを行った.一方,三項関係の集合は明確にORの関係を示す「や」「または」などが存在する場合以外はANDとして扱った.ただし,特徴的な付属語である「以外」や「のみ」といった語の拡張問題が課題として残っている.本研究では,クエリと文書の内部表現を係受け関係を利用した三項関係として構造化する枠組を考案した.また,この内部表現を使ってクエリを論理式へ変換することが可能となった.
鼻アレルギーにおける好酸球動態に関する分子生物学的研究

多核白血球-血管内皮細胞接着機構、および接着分子の発現について以下の結果が得られた。多核白血球が血管内皮細胞に接着する過程において、鼻汁が血管内皮細胞にいかなる修飾効果をヒト下甲介由来血管内皮細胞を用いたin vitroの測定系で検討した結果、慢性副鼻腔炎上顎洞貯蓄液で血管内皮細胞を処理すると、多核白血球の血管内皮細胞に対する接着性が促進されたが、鼻アレルギー鼻汁にはその効果は認められなかった。この効果を発現させる因子は、慢性副鼻腔炎上顎洞貯留液中に認められたIL-1betaであることが明らかにされた。また、慢性副鼻腔炎患者の上顎洞粘膜を用いて、IL-1beta mRNA,ICAM-1,ELAM-1の発現状態を検討し次の結果を得た。1)上顎洞粘膜内のマクロファージの一部、および血管外に遊走した多核白血球の一部にIL-1beta mRNAの発現を認めた。血管内の多核白血球には発現を認めなかった。2)上顎洞粘膜内のほとんどの血管でICAM-1の発現を認めた。明らかな分布の偏りは認められなかった。3)上顎洞粘膜内の一部の血管のみ、ELAM-1の発現が認められた。粘膜下の比較的浅い部分でのみ認められた。4)多核白血球は、血管内ではIL-1betaを産出しておらず、血管外に遊走してきて初めて産出する。このIL-1betaが血管内皮細胞を刺激し、ICAM-1,ELAM-1などの接着分子を発現させる。このことが繰り返す白血球浸潤現象に大きく関与していることが示唆された。以上の結果が得られたが、現在までのところ実験系に用いる充分量の好酸球が得られず、好酸球の関与については検討中である。
フィジカルアセスメント実践能力強化のための教材プログラムの開発

看護職の観察技術向上のために、看護学生と臨床看護職者から得られた調査結果をもとに動画コンテンツを含む自己学習用のフィジカルアセスメント技術WBT(Web Based Training)教材プログラムを開発した。本教材は看護学生を対象とした教材評価で有用性が得られ、ポッドキャスト形式による配信システムを構築し公開している。ポッドキャスト形式の本教材は、作成が容易であること、あらゆるモバイルに適応して視聴できることから、学生だけでなく、新卒臨床看護師や訪問看護領域で活動する看護師に、時間や場所に左右されずに活用できるモバイル教材としても利用価値が高いと考えられた。本研究は、看護職の観察技術向上のためのフィジカルアセスメント技術に関するITを活用した動画コンテンツを含む自己学習教材のWBT(Web Based Training)教材プログラム開発するものである。本年度は、教材プログラム内容選定のだめ基礎的資料を得るための研究を実施した。学部基礎教育で行われているフィジカルアセスメント技術教育の現状を明らかにすることを目的に、学部学生を対象としたフィジカルアセスメントに関する53の技術項目からなるアンケート調査を、学習の進行度に合わせて3回実施し、分析を行った。その結果、臨地実習において学生はバイタルサイン測定などの学内練習の成果を実習で発揮できていた技術がある一方で、実施が容易なものを行う傾向にあることが伺えた。また、演習で実施した技術項目であっても、実習では半数以上の学生が実施していなかった技術が多くあり、特に、胸腔内や腹腔内臓器の打診・触診、乳房の視診・触診、徒手筋力テストは実施率が低かった。これらの結果より、習得した観察技術を臨床で活用していくためには、臨床現場での実際に即した内容を踏まえた項目を特化していく必要性が明らかとなり、かつ、限られた実習時間での学生の技術習得には、学習への働きかけが重要であることが示唆された。同時にWBT教材配信の基盤構築を目的として、動画教材を作成し、学内へのテスト配信を行い、教材活用に関する学生評価を行った。コンテンツ活用の要因として、操作がしやすいことが必要であることが確認された。これらの結果をふまえ、次年度は、臨床現場の実践家の経験知に着目し、臨床看護師を対象とした調査を実施して教材コンテンツ内容を決定し、学習者に臨床現場に近い対象をイメージできるような教材プログラムの構築を目指す。今年度は、前年度実施した教材プログラム内容選定のための調査結果を元に最も実施頻度の多い技術であったフィジカルイグザムスキルについて、インストラクショナルデザインをもとに、知識確認テスト・動画・アセスメントからなる教材に組み立て、e-Learning教材を作成した。そのうち、バイタルサインに関する動画教材は、書面で同意が得られた学部学生を対象に試写を行った。視聴後のアンケート結果で、「視聴時間」、「映像のわかりやすさ」、「動画教材の必要性」で高い評価を得、その適切性が示唆された。コンテンツ活用の要因として、操作のしやすさが重要であり、これにはソフトである教材とともに、ハードであるコンピュータの操作性も考慮する必要がある。そのため、比較的安価でモバイルの要素を持つタブレット型コンピュータであるi-Pad(2010年5月に日本発売)を導入することにし、配信基盤の整備にとりかかった。作成した教材は、最終年度に学生、新人看護師、臨床看護師(Competentレベル以上)を対象に約100名に使用する研修会を企画した。使用後、WBTのシステムや内容等について追跡調査を行い、結果をまとめ、臨床現場の実践家の経験知を取り入れてこ学習者にできるだけ臨床現場に近い対象をイメージできるような教育プログラムの構築を目指していく。本研究は、看護職の観察技術向上のためのフィジカルアセスメント技術に関するITを活用した動画コンテンツを含む自己学習教材のWBT (Web Based Training)教材プログラムを開発するものである。本年度は、臨床現場で求められるフィジカルアセスメント技術の明確化ために、さまざまな臨床経験年数を有する臨床看護職者を対象にフィジカルアセスメントの現状と学習ニーズに関するアンケート調査を実施した。得られたデータの分析結果をもとに臨床での実施率・学習ニーズがともに高かった「意識レベルの観察」および「聴診」を中心にコンテンツを編成した。WBT教材は、講義音声と連動するパワーポイント画面および臨床現場を想定したフィジカルイグザミネーション技術の動画で構成し、米国アップル社ポッドキャスト(Podcast)形式で作成した。教師が簡単に教材を載せたページを作れるようフィジカルアセスメント教材をポッドキャストとして含むウィキ(Wiki)ページとしてサーバに配置し、登録されたユーザのみが編集し、閲覧できるようにした。配信した教材をA大学看護学生に使用してもらい、アンケートによる教材評価を実施した。回答を得た98名の教材評価では「音量」で評価が低かったが、概ね好感度の評価であった。学生評価をもとに改良を加えた教材は臨床看護師を対象にタブレット型情報端末iPadでの視聴を行った。

質の高い医療・看護の実践には、看護師の観察能力が不可欠で、観察能力の育成にはフィジカルアセスメントの実践力強化が重要となる。ポッドキャスト形式で提供する本教材は、ネットワークおよび、デジタルメディアの普及に伴い、作成が容易であること、携帯型情報端末に対応して視聴できることから、学生だけでなく、新卒臨床看護師や訪問看護領域で活動する看護師に、時間や場所に左右されずに活用できるモバイル教材として利用価値が高いと考えられる。
光照射エッチングによる平坦、大面積多孔質シリコン膜の作製とデバイスへの応用

本研究によって得られた成果をまとめると、(1)Xe光照射フッ酸(HF)/KIO_3混合液中で作製した多孔質Si(PSi)は、強い黄色発光する。(2)Xe光照射HF/I_2混合液中で作製したPSiで、注入型タイプのPSi発光デバイスを作製した。(3)PSiに各種波長の光を照射することでPSiに光酸化が起きることを明らかにした。(4)HF/MnO_2混合液中で作製した陽極化成PSiは、室温で緑色発光することを明らかにした。(5)PSiの発光機構として、量子閉込め及び音子が関与した機構の存在を明らかにした。(6)Si基板や珪素ガラスとHF/KMnO_4混合液から、K_2SiF_6:Mn^<4+>赤色蛍光体の作製に成功した。(7)Si基板とHF/K_2Cr_2O_7混合液から、新しいK_2SiF_6:Mn^<2+>黄色蛍光体を作製した。(8)垂直に配向したSiナノワイヤ作製のための新しい化学エッチング液Ag_2CrO_4/HF/H_2Oを開発した。研究初年度は、種々の酸化剤を添加したフッ酸水溶液に対するSiのエッチング過程を調べた。その結果、ヨウ素やKIO3などの酸化剤を添加したフッ酸水溶液による光エッチングで橙色発光するポーラスSiの作製が可能なのに対し、過マンガン酸塩を添加することで、SiからK2SiF6:Mn4+やNa2SiF6:Mn4+などの赤色蛍光体が合成されるという意外な発見をした。今回発見した赤色蛍光体の社会的意義として、従来の高温高圧による熱融解法とは全く異なり、「化学反応合成」という非常に簡便な手段で蛍光体の合成が可能になったことにある。本赤色蛍光体の特徴として、高性能蛍光体が極めて安価に合成可能になったことが上げられる。具体的特徴として、外部量子効率が極めて高く(約40%)、青色LED励起で最大の赤色発光強度、高温での消光が無く、かつ「希土類元素フリー」が上げられる。青色LEDで強く発光する赤色蛍光体は、将来の環境・気候変動を懸念し「2008北海道洞爺湖サミット」で議論されたCO2削減案件(2050年までCO2排出50%削減がG8諸国の長期目標)の達成を左右しかねない重要なものである(注:全電力に占める照明用途の割合は世界平均の約20%であり、高効率証明としての白色LED実現には、赤色蛍光体が不可欠)。世界中が中国依存の希土類を含まない蛍光体であることも、大きな魅力である。現在、本研究で発見された赤色蛍光体の物性測定を行なっており、これと並行して(i)極めて平坦な表面を有するポーラスSiの実現と膜質のコントロール、(ii)光照射による大面積かつ均一な膜質分布を有するポーラスSiの作製の研究を進めている。将来的には、青や紫外発光の多孔質Siと赤色蛍光体との複合発光デバイスの開発も見据えている。研究2年目は、主に以下の3つの研究項目を目標に研究を進めた。1.多孔質Siからの発光の短波長化、2.多孔質Siの光照射効果、3.大面積多孔質Siの開発過程で発見した赤色蛍光体の可能性の追求。これまで報告されている陽極化成や光照射で作製した多孔質Siの発光のほぼ全てが赤色発光である。そこで、1.では、この波長の限界を打破すべく研究を進め、HF/MnO_2混合液により波長約540nmの緑色発光する多孔質Siの作製に成功した。現在の可視発光する多孔質Siの最大の欠点は、経時不安定性にある。すなわち、発光強度が時間の経過、特に光照射しながらの経時に対して、発光強度が減少することにある。そこで2.の項目に関して、今回紫外線照射しながら多孔質Siからの発光強度の時間進展変化を測定することによって、光酸化過程と発光強度の相関を明らかにすることができた。3.の赤色蛍光体に関しては、蛍光体材料をSiだけでなくGeにも拡張し、Siベース蛍光体のK_2SiF_6:Mn^<4+>と同等の発光効率を有する蛍光体(K_2GeF_6:Mn^<4+>)の作製に成功した。

さらに、Si蛍光体の作製では、これまで単結晶Si基板を使用していたが、今回、全く同じ手法を用いて、ガラス板や石ころ(珪石)からの蛍光体の作製にも成功した。上記研究成果の意義と重要性についで述べると、1.に関しては緑色発光の実現で、光の三原色の残りの青色の開発が可能となれば、純粋な多孔質Siのみでの白色発光デバイスの実現に一歩近づくことになる。2.に関しては、多孔質Siの発光特性劣化の対策に光明を見出したと言える。最後の3.については、青色光で励起可能な「希土類元素フリー」の白色LEDへの貢献が期待される。実際、欧州の有名な電機メーカも我々の研究成果に注目している。研究3年目は、以下の3つの研究項目を目標に研究を進めた。1)光エッチング及び陽極化成で作製した多孔質Siの発光現象の解明、2)多孔質Siの微粒子化、3)HF/酸化剤混合溶液による新奇蛍光体の作製。この年度は本研究の最終年度であるため、特に総括的な視点で研究を進めた。1)では、低温での発光スペクトルに多ピーク構造が観測されることを発見し、理論解析に成功した。2)では、HF/AgNO_3混合液による微結晶Siの多孔質化と複合物質の作製に成功した。また、Ag微粒子による表面プラズモンの影響を明らかにした。さらに、GaAs微粒子からのランダムレーザ発振も観測した。3)では、前年度に引続き、赤色蛍光体の合成に挑戦し、Na_2SnF_6・H_2O:Mn^<4+>という非常に珍しい水和物の蛍光体を作製した。この蛍光体は、真空引き、アルコール浸漬あるいは大気中昇温により結晶水が離脱し、これによる結晶歪に起因した発光スペクトルの可逆的変化を観測した。さらに、前年度までの研究対象であった赤色蛍光体と同じ母体結晶のK_2SiF_6に、K_2Cr_2O_7をソースとすることによる2価のMnイオンドープに成功し、赤色ではなく黄色発光を観測した。このような蛍光体の例は、これまで全く報告されていない。Ti金属の六フッ化物にMn^<4+>を賦活することで、Si系に代わる新しい赤色蛍光体も作製した。上記研究成果の重要性として、1)では多ピーク構造の解明という学問的貢献だけでなく、発光波長の制御のための指針を与えた。2)のSi微粒子などのポーラス化・複合物質化が、センサーなどの新しいデバイス応用への展開に期待が持てる。3)の赤色、黄色蛍光体は「希土類元素フリー」の蛍光体であり、特に白色LED(発光ダイオード)や新奇分野への応用に期待が持てる。実際、野菜の促成栽培への応用に関する研究も企業と開始したところである。
多硫黄ジチオレート錯体による分子性無機/有機層状コンポジットの創製とその新機能

多くの硫黄原子をもつジチオレート配位子を有する金属錯体の酸化体固体においては、配位子中の多くの硫黄原子の接近に基づく錯体分子間の相互作用によって電導経路が形成され、電導体となりうる。(1)昨年度に引き続いて、C_8H_4S_8^<2->配位子と類似のC_6S_8骨格を有し、しかも長鎖アルキル基を有するジチオレート配位子を有する錯体を検討した。[NEt_4][Co{C_6S_8(C_<10>H_<21>)_2}_2]を合成し、ヨウ素で酸化すると、1電子酸化体[Co{C_6S_8(C_<10>H_<21>)_2}_2]およびさらに酸化された[Co{C_6S_8(C_<10>H_<21>)_2}_2](I_3)_<0.7>が得られ、その電導度は、それぞれ4.2x10^<-6>および1.1x10^<-5>Scm^<-1>(粉末加圧成型試料、室温)である。長鎖アルキル基間の相互作用および金属ジチオレート部分間の会合によって無機/有機層状配列が可能で、ジチオレート配位子部分の硫黄原子を介する会合による電導経路形成を示している。(2)PtN_2S_2型の分極した平面性多硫黄ジチオレート白金(II)錯体[Pt(L)(C_8H_4S_8)](L=2,2′-ジピリジン、N-ブチル-2-ピコリンアルジミン)を得て、これらをヨウ素あるいはTCNQで酸化したとき、0.6-1電子酸化体が得られ、そのときジチオレート配位子で酸化が起こり、1.4x10^<-5>-6.5x10^<-3>Scm^<-1>の電導度を示した。また、1電子酸化体[Pt(bpy)(C_8H_4S_8)][BF_4]の結晶を得て、その結晶構造を決定した。(3)C_8H_4S_8配位子を有するシクロペンタジエニル金属錯体[NMe_4][M(L)(C_8H_4S_8)](M=Ti(IV),Zr(IV),Hf(IV);L=η^5-C_5H_5^-,η^5-C_5Me_5^-)を得た。これらの錯体は、低い酸化電位を有し、ヨウ素あるいはTCNQでも酸化することができ、1.0-1.8電子酸化体を得た。とくに1.3電子酸化体の電導度は高く(0.010-0.16Scm^<-1>)、かさ高いη^5-C_5H_5あるいはη^5-C_5Me_5基をもつ酸化体においてもジチオレート配位子部分の効果的な会合を示した。

これらの錯体は、低い酸化電位を有し、ヨウ素あるいはTCNQでも酸化することができ、1.0-1.8電子酸化体を得た。とくに1.3電子酸化体の電導度は高く(0.010-0.16Scm^<-1>)、かさ高いη^5-C_5H_5あるいはη^5-C_5Me_5基をもつ酸化体においてもジチオレート配位子部分の効果的な会合を示した。
チームリーダーのためのペリネイタル・ロス看護者研修プログラムの開発

今年度は昨年に引き続き、チームリーダーの教育ニーズを明らかにする質的記述的研究に取り組み、データ収集、データ分析を行った。また、研修プログラム開発の参考とするため、グリーフカウンセラー養成講座、周産期心理支援研修会、ファシリテーション研修会を受講した。研究課題名:チームリーダーのためのペリネイタル・ロス看護者研修プログラムの開発:チームリーダーの教育ニーズ目的:臨床でケア経験を積んだケアチームのリーダー的立場の看護者が、どのような教育ニーズを持っているか明らかにすることを目的とする。研究協力者:全国の産科や周産期病棟に勤務している看護師・助産師で、研究者が開発したペリネイタル・ロス看護者研修プログラムを受講して、現在、病棟においてケアのリーダー的立場にある看護師・助産師10名。データ収集方法:インタビューガイドを用いた半構造化面接法。データ分析:収集したデータを逐語にお越し、チームリーダーの教育ニーズについて語られている部分を抜き出してコード化し、継続比較検討をしながら、サブカテゴリー、カテゴリーを作成した。結果:チームリーダーの教育ニーズとして、<チームメンバーへの教育方法><ディスカッションでのファシリテーション><若手メンバーへの精神的サポート><グリーフケア外来の開設方法><他職種や地域との連携方法><サポートグループの立ち上げと運営方法>のカテゴリーが抽出された。進捗状況:昨年度と合わせて、全国の助産師10名からデータ収集を行ない、チームリーダーの教育ニーズについて明らかにした。これらのニーズを基に、研修プログラムを開発する予定である。研修プログラムの構成と内容の検討に時間がかかっている。チームリーダーの教育ニーズの研究結果を学会で発表し、論文投稿する。また、結果を基に引き続き、研修プログラムの開発を行う。本研究の目的は、ペリネイタル・ロスのケアにおけるチームのリーダー的立場の看護者がどのような教育ニーズを持っているかを明らかにした上で、研修プログラムを開発・評価することである。今年度は、チームリーダーの教育ニーズを明らかにする研究に取り組み、研究計画書の立案、倫理審査への申請、データ収集を行った。研究協力者:全国の産科や周産期病棟に勤務している看護師・助産師で、研究者が開発したペリネイタル・ロス看護者研修プログラムを受講して、現在、病棟においてケアのリーダー的立場にある看護師・助産師10名程度。データ収集期間:倫理審査承認から平成30年9月30日。データ収集方法:インタビューガイドを用いた半構成的面接法。データ分析:収集したデータを逐語にお越し、チームリーダーの教育ニーズについて語られている部分を抜き出してコード化し、継続比較検討をしながら、サブカテゴリー、カテゴリーを作成する。倫理的配慮:所属機関の研究倫理審査委員会に申請して、12月に承認が得られた。進捗状況:リクルートは順調に進み、全国の助産師6名からデータ収集を行った。引き続きデータ収集を継続して行い、分析、論文作成を行う予定である。研究協力者のリクルートが順調に進んだ。教育ニーズに関する研究のデータ収集は7月までに完了して、分析、論文作成を行う。結果を基に、チームリーダー向けの研修プログラムを開発する。海外研修に行く機会を得ることができなかった。次年度以降に実施していきたい。教育活動と日程が重なり、海外研修に行くことができなかった。
アップコンバージョンFRETによる超分子不斉光増感法の開発

キラル光化学は、触媒や酵素による従来法を補完・短縮・代替する不斉合成法として注目を浴び急速に発展しつつある新領域である。しかし、励起分子の寿命が短く、相互作用が弱いなどの原因で、光化洋反応の不斉制御は極めて困難な課題である。本研究はアップコンバージョンナノ粒子を利用することで、FRETによる新規キラル増感法を確立することを目的とする。本年度はシクロデキストリンで修飾したアップコンバージョンナノ粒子の合成について研究を行った:まずは、ナノ粒子の表面を化学修飾するため、一級側及び二級側にアミノ基やカルボン酸基を導入したγ-シクロデキストリン誘導体を合成した。これらシクロデキストリン誘導体の構造をNMRスペクトル法(1次元2次元パルス法)とその他の勇法(MS, IR,及びWスペクトル法など)の組み合わせによって決定した。また、アップコンバージョンナノ粒子の合成及び性質の評価をした。ゾル-ゲル法による希士類をドープしたナノ粒子の合成を試み、ナノ粒子を生産する技術を確立した。得られたナノ粒子の微細構造を走査型電子顕微鏡や透過電子顕微鏡を用いて解析し、ナノ粒子に関するアップコンバージョン発光性質については蛍光分光により評価を行った。その結果、高圧法により合成されたナノ粒子は,最も小さな中心経(240nm)を有し高温法により合成されたナノ粒子とほぼ同じサイズであることが分かった。また、共沈法により得られた複合微結晶のほとんどがサイズ360nmの球状微結晶であることがわかり、ナノ粒子の直径が合成法に関与することが明らかになった。
戦前日本における生命科学の展開とその教育的諸概念・言説への影響に関する歴史的研究

本研究は、生命科学と教育的概念、言説との関係についての基本的知見を、生命科学全体の動向を見据えながら総合的に分析することによって検証し、さらに深めることを目的とするものであった。当初の計画に基づき、当該年度において次のような調査・研究を行った。(1)基本的資料の調査・収集戦前日本の生命科学の展開と、(1)「遺伝-環境」論争、(2)教育測定運動、(3)大正自由教育、(4)「障害者」教育、などの論点と関係のある書籍の調査・収集を行った。その結果、130点以上の関係書籍を各種図書館の目録や古書店目録などからリストアップすることができ、そのうち特に重要と思われる基本書籍約40点を購入またはコピーで入手した。なお、当初予定した教育関係雑誌などの記事・論文の収集は不十分に終わった。この点に関しては、今後の課題としたい。(2)収集資料のデータベース化リストアップされた資料の年次別刊行点数の推移や、目次の比較分析といった内容の変化を分析するための基礎作業を行った。また、一部重要なものについては、必要部分をコンピュータに入力してデータ・ベース化した。本作業の結果、戦前日本における生命科学と教育的概念・言説の関係を分析するための「見取り図」を得ることができた。今後の研究方針を策定するうえでこの成果は大きい。
イギリスのＡＲＧによる「学習のための評価」論の研究

本研究では、ブラックとウィリアム、ハーレン、ギップスらを中心とするイギリスの研究団体であるARGの教育評価研究、特に形成的評価研究を検討することで、「学習のための評価」が従来の形成的評価論をどのように乗り越え、新たな地平を切り拓こうとしているのかが明らかとなった。また、「学習のための評価」「学習の評価」の研究の中で、ブルームによって提唱された形成的評価と総括的評価の概念が問い直され、新たな理論的枠組みが提案されてきていることも明らかとなった。平成25年度に行った研究によって、「学習のための評価」としての形成的評価論の特徴と意義をさらに明らかにできたと同時に、「学習のための評価」論が、社会構成主義や活動理論といった学習論にもとづき理論を構築していることの意義も部分的に明らかにすることができた。「学習のための評価」としての形成的評価論は、社会構成主義や活動理論の学習論にもとづくことで従来の形成的評価論に比べ、次のような2点の特徴を持つと考えられる。1点目として、例えばスワフィールドが「学習のための評価」は「今」「ここ」「即時性」を強調すると述べているように、教師と子ども、あるいは子ども同士の即時的な対話を重視する。そのため、「学習のための評価」としての形成的評価論は、子どもたちの学力を視覚化するための新たな評価方法の開発よりも、むしろ発問や対話などに注目し、研究を進めてきたといえる。2点目として、「学習としての評価」という言葉に象徴されるように、「学習のための評価」としての形成的評価論は、評価活動そのものを学習の場として位置づけることを新たに提案している。評価活動を学習の場とすることでメタ認知能力を育成するという、この新たな提案も社会構成主義の学習論によって導かれたものである。この提案に示されるように、「学習のための評価」としての形成的評価論は、学習の成功というよりは、むしろ学習者としての成長に研究の焦点をあてつつあると考えられる。これらの研究成果については、二宮衆一「形成的評価論の新たな展開」教育方法学会編『教育方法学研究ハンドブック』学文社、2014年発刊予定においてまとめた。平成24年度の研究目標は、ARGが提唱する「学習のための評価」論の教育評価論としての意義を明らかにするために、ブラックやウィリアムが中心となって行った形成的評価論の研究を検討することであった。この目標を達成するために、平成24年度は、ARGの「学習のための評価」論の土台を築いたとされる2種類の調査研究を検討した。一つめは、1998年にブラックとウィリアムが発表した論文「Assessment and Classroom Learning」と「Inside the Black Box」である。これらは、彼らの形成的評価研究の成果をまとめたものであった。二つめは、形成的評価研究によって得られた知見を実践の中で検証し、形成的評価論の再理論化をはかることを目的に行われた研究プロジェクト「KMOFAP(King's-Med-way-Oxfordshire Formative Assessment Project)」である。このプロジェクトの成果は、『Assessment for Learning:Putting it into practice』および「Working inside the Black Box」にまとめられ、公刊されている。本年度は、上記のブラックとウィリアムの形成的評価研究を検討することで、形成的評価論とARGの「学習のための評価」論の関係を明らかにすることで、「学習のための評価」論の教育評価論としての意義を考察した。そして、その成果を下記のように公表した。1二宮衆一「イギリスのARGによる『学習のための評価』論の考察」『教育方法学研究』日本教育方法学会、2012年に投稿、査読を経て掲載決定。2二宮衆一「『学習のための評価』から『学習としての評価』への展望ー形成的評価論の新たな展開ー」、教育目標・評価学会中間研究集会、於京都教育大学、2012年6月9日。平成26年度は、「学習のための評価」と「学習の評価」の関係性についての基礎的な研究を行い、「学習のための評価」にもとづく教育評価システムを構築する際の課題と展望を考察した。スタンダードにもとづく教育改革が進められる中で、共通の尺度や基準にもとづき教育の成果を評価することが求められるようになってきている。この「学習の評価」の強調は、ハイステイクスなテストを生み出しており、テストのための学習を広めるなど、今日、それがもたらす弊害が様々な形で指摘されるようになってきている。本研究では、こうした「学習の評価」がもたらす弊害が、教育評価の本質的な性質なのかを考察するために、教育評価の機能概念についてのイギリスを中心とする欧米での議論を検討した。具体的には、ブルームによって提唱された形成的評価と総括的評価という教育評価の機能概念が、「学習のための評価」と「学習の評価」という新しい捉え方の中で、どのように再考されてきているのかを検討した。研究を進める中で2つのことが明らかとなった。

1つめは、形成的評価と総括的評価の概念そのものが、「学習のための評価」と「学習の評価」の提起によって再構築されつつあること。具体的には、両者を分ける基準は、ブルームが提唱した「目的」であり、「時期」や「一般化」の程度によって区別されないことが明らかとなった。2つめは、両者の関係についてである。両者の関係は、その目的の違い故に、必ずしも親和的な関係にならない。ハイステイクスなテストの弊害に示されるように、「学習の評価」(総括的評価)は、「学習のための評価」(形成的評価)の実現を阻む可能性があることが分かってきた。そして、スコットランドでは「学習のための評価」を土台とし、それを「学習の評価」へといかす方策が検討され、実施に移されていることが明らかとなった。教育方法学本研究では、ARGの「学習のための評価」論の内実と意義を明らかにするために、4つの研究課題を当初設定した。(1)「学習のための評価」論と形成的評価論の関係を明らかにすること。(2)「学習のための評価」論が、それ以前のイギリスの教育評価研究の何を継承しているのかを考察すること。(3)「学習のための評価」論が、構成主義や活動理論といった学習論にもとづき理論を構築しようとしていることの意義を検討すること。(4)スコットランドの事例を検討することで、「学習のための評価」と「学習の評価」の関係性を検討し、教育評価システムとして「学習のための評価」を構築する課題と展望を考察することである。これまでの研究によって(1)、そして部分的には(2)(3)の研究課題が達成できた。平成24年度の研究目標は、ブラックやウィリアムが中心となって行った形成的評価論の研究を検討することで「学習のための評価」論が形成的評価論の何を継承し、何を克服しようとしたのかを明らかにすることであった。この目標を達成するために、平成24年度は、ブラックとARGの「学習のための評価」論の土台を築いたとされるブラックとウィリアムの形成的評価研究の検討を中心に研究を進めた結果、形成的評価論とARGの「学習のための評価」論の関係、そして「学習のための評価」論の教育評価論としての意義を明らかにできた。そして、その成果を「『学習のための評価』から『学習としての評価』への展望ー形成的評価論の新たな展開ー」として教育目標・評価学会中間研究集会にて発表すると共に、「イギリスのARGによる『学習のための評価』論の考察」という題目で日本教育方法学会の『教育方法学研究』に投稿し、査読の上、掲載されることが決定した。本研究のテーマであるARGの「学習のための評価」論の内実と意義を明らかにするために当初設定した課題のうち、「学習のための評価」論が、構成主義や活動理論といった学習論にもとづき理論を構築しようとしていることの意義を検討すること、そしてスコットランドの事例を検討することで、「学習のための評価」と「学習の評価」の関係性を検討し、教育評価システムとして「学習のための評価」を構築する課題と展望を考察することが残されている。ただし、後者の課題については、マンチェスター・メトロポリタン大学のハリー・トーランス教授の助言にもとづき、イギリスおよびアメリカにおける「学習のための評価」論の展望と課題と位置づけなおし、現在、研究を進めている。
迅速な遺伝子破壊法を用いたマウス・ノンコーディングＲＮＡの機能解析

近年、ヒトやマウスのゲノムの大部分が転写されており、かつ、その大半が、タンパクをコードしないRNA(noncoding RNA)であることが明らかとなった。しかし、noncoding RNAの機能を塩基配列から推測するのは困難である。本研究では、我々が開発した迅速な遺伝子破壊法を用いて、noncoding RNAを破壊したマウスES細胞を多数作製し、noncoding RNAの機能を系統的に解析した。本年度は、Non-coding RNAの中でも、「ヒストンH3の4番目のリジンのtrimethylationのピークに続いて、ヒストンH3の36番目のリジンのtrimethylationの高値が継続する」という特徴を有す、mRNA型のnon-coding RNAに着目して解析した。このような特徴を有すnon-coding RNAは、最近の研究から、重要な機能を担っている可能性が高いと予想されている。我々は、gene trap型ベクターをマウスES細胞へ導入し、遺伝子内へベクターが挿入した細胞株を単離することにより、ヘテロ変異体ES細胞のバンクを構築している。このバンクには、上記の特徴を有すnon-coding RNAも多数存在している。これらのヘテロ変異体を解凍後、テトラサイクリンシステムを用いてBloom遺伝子を一過性に抑制し、相同染色体間組換え頻度を高めることにより、ホモ変異体を誘導した。さらに、我々が開発した薬剤選択法を用いて、ヘテロ変異体を死滅させ、ホモ変異体を濃縮した。得られた細胞株がホモ変異体であることを、SNP解析を用いて確認した。本年度の研究により、ホモ変異体を単離するための実験条件が確立され、今後、ある程度のhigh-throughput化が可能になると考えられた。1.ホモ変異体ES細胞の取得---前年度に引き続き、non-codingRNAの両アレルを破壊したホモ変異体の取得を継続した。前年度に、ヘテロ変異体バンクを拡大したことから、non-coding RNAへの新たなベクター挿入を同定しており、多くのホモ変異体の取得が可能となった。2.ホモ変異体ES細胞の表現型解析---上記で得られたホモ変異体について、増殖因子・feeder細胞の除去や、embryoidbodyの形成等によって分化誘導を行った。分化誘導前後のRNAを単離しており、今後、RT-PCRにより、様々な分化マーカーの発現を定量して、表現型の異常を呈す変異体を同定する。近年、哺乳動物細胞には、mRNA型のnon-coding RNAが大量に存在することが明らかになった。しかし、non-coding RNAを、機能面から網羅的に解析する手法は存在しない。我々は最近「マウスES細胞でホモ変異体を迅速に作製する方法」を独自に開発し、多数のホモ変異体ES細胞を樹立してきた。本研究では、これらのホモ変異体ES細胞株の中から、non-coding RNAが破壊されたホモ変異体ES細胞を同定し、表現型解析を行っている。表現型解析法として、ES細胞の分化誘導前後でtotal RNAを精製し、qRT-PCRによる未分化マーカーや分化マーカーの定量を行った。変異細胞株の中には、ひとつの細胞株の中で個々の細胞ごとに表現型に多様性を示すものも散見されたので、未分化マーカーや分化マーカーを免疫染色することにより、表現型のばらつきについても評価を行った。我々は遺伝子破壊に遺伝子トラップベクターを用いており、そのベクターの両端にはFRT配列を配置している。そこで、Flpリコンビネースを発現させてベクターの大部分を除去し、表現型の消失を確認することで、ベクターの挿入部位の遺伝子が表現型の原因であることを確認した。上述のように同一細胞株内でも個々の細胞ごとに表現型がばらつくことを観察したので、生細胞での時系列解析の必要性を感じた。そこで、蛍光蛋白を用いてES細胞の未分化性を評価するための実験系の構築を開始した。近年、哺乳動物細胞には、mRNA型のnon-coding RNAが大量に存在することが明らかとなった。しかし、non-coding RNAは、塩基配列からの機能推定が困難であり、機能面からの系統的・網羅的解析は、ほとんどなされていないのが現状である。本研究では、我々が独自に開発した両アレル変異導入法を用いて、non-coding RNAが破壊された変異マウスES細胞株を迅速に単離し、細胞株の表現型解析を通じてnon-coding RNAの機能的スクリーニングを行ってきた。本年度は、スクリーニングした変異体について、ES細胞の未分化状態を示す遺伝子にGFPやVenusなどの蛍光蛋白を導入し、未分化状態の時系列解析を行った。1細胞の追跡を行うために、ヒストンH2BをmCherryと融合させた蛍光蛋白を恒常的に発現させて、核を標識した。蛍光蛋白のデータを生細胞で取得するには、励起光の照射による細胞毒性を最小限に抑える必要がある。このための培養条件の樹立や、顕微鏡システムについても、十分に検討を行った。さらに、対象とするnon-coding RNAの発現が高い細胞と低い細胞を、上記の蛍光蛋白をレポーターとして、FACSによりソーティングし、ソーティング後の細胞群間での分化誘導実験や、各細胞群におけるゲノムワイドな遺伝子発現パターンを解析した。

この結果、ES細胞の未分化性と相関を示すnon-coding RNAを特定できた。26年度が最終年度であるため、記入しない。分子生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。ホモ変異体の単離および分化誘導実験のルーチーン化がある程度達成されたため、多くの変異体を系統的に扱うことが可能となった。蛍光蛋白を用いた生細胞観察は当初計画に無かった。この手法を取り入れることで、全体の研究計画自体は若干の遅れを生じたが、将来的にはより精密な情報収集に繋がり、研究の進展へ寄与すると考えている。今後、分化誘導後の表現型解析を中心に進めて行くが、その際には、どのような遺伝子をマーカーとして選定するかが、表現型を特定できるか否かの重要な要因になる。過去の文献も含めて、十分な検討を行った上で、ある程度の網羅性を有す形でのマーカーの選定が必要と思われる。蛍光蛋白を用いた時系列解析を導入することで、ES細胞ならではの動的な表現型解析を可能にし、独創的な研究へ繋げたい。
不均一反応場における量子ビーム誘起反応の機構解明と新機能発現

ナノ秒電子線パルスラジオリシス時間分解拡散反射分光システムの設計および構築を進めた。従来の透過型パルスラジオリシスではモニター光と電子線ビームを直交させていたのに対し、反射型では同平面上45度で入射させなければならない。モニター用光源Xeランプが固定されているために、新たにモニター光誘導の光学系を作製した(光学部品等を本研究費で購入)。フラッシュモニター光による試料劣化を防止するため、測定に応じてXeランプパルスジェネレーターのフラッシュ電流を可変する機能を追加、および繰返安定性の向上のための改造も行った。懸濁溶液試料フローシステムの作製を行った。フロー型石英セル(光路長1mm)の作製を行った。電子線パルスの繰り返しに応じたフローポンプによる流量コントロールを可能とした(ポンプ部品を本研究費で購入)。パルスラジオリシス時間分解拡散反射分光システムの最終動作確認を進めており計画とおり進行している。なお微弱拡散反射光誘導用特注光ファイバーは未納入、次年度購入予定である。電子線パルスラジオリシス過渡ラマン分光システムにおいて、コントローラーの大幅な改造を行なった(本研究費で遂行)。不均一系試料に対応したプローブレーザー光強度を自動可変させる機能を構築し、またレーザーと電子線とのタイミングディレイの繰り返し安定性を向上させた。遠隔操作による試料ポジション決定機能を構築した(光学部品等を本研究費で購入)。従来の溶液型からナノ粒子分散試料への測定試料の拡充を進めた。ナノ粒子分散系でのパルスラジオリシス過渡ラマンの測定を試みたところ、ナノ粒子の量子ビーム誘起還元過程の検出に成功した。量子ビーム誘起生体関連化合物短寿命活性中間体の二量化過程の検出に成功した。金属酸化物ナノ粒子およびその懸濁液の作製、評価も順調に進めている。平成30年度研究スケジュールに記していた電子線パルスラジオリス時間分解拡散反射分光システムにおいて、光学系、測定系の高効率集光・高感度検出器システムが完了した。検出波長領域の紫外可視から近赤外領域への拡張も完了している。オートサンプルチェンジャーの作製は進行中である。電子線パルスラジオリス過渡ラマン分光の高度化が終了し、不均一系試料の過渡ラマン散乱の検出にも成功している。不均一反応場における量子ビーム誘起反応初期過程の評価も進める予定であり、おおむね計画とおりに進行している。今後作製した金属酸化物ナノ粒の懸濁液、ゾルゲル、高分子材料、生体模擬材料に基質の分散を行い、不均一反応場における量子ビーム誘起反応初期過程の評価に加え、基質による不均一反応場量子ビーム誘起反応活性中間体の評価を進める。電子線パルスラジオリシス時間分解拡散反射分光での過渡吸収測定に加え、電子線パルスラジオリシス時間分解ラマン分光による不均一反応場量子ビーム誘起活性中間体の振動構造を明らかにし、不均一反応場が活性種に及ぼす影響を分子振動レベルで明らかにする。

今後作製した金属酸化物ナノ粒の懸濁液、ゾルゲル、高分子材料、生体模擬材料に基質の分散を行い、不均一反応場における量子ビーム誘起反応初期過程の評価に加え、基質による不均一反応場量子ビーム誘起反応活性中間体の評価を進める。電子線パルスラジオリシス時間分解拡散反射分光での過渡吸収測定に加え、電子線パルスラジオリシス時間分解ラマン分光による不均一反応場量子ビーム誘起活性中間体の振動構造を明らかにし、不均一反応場が活性種に及ぼす影響を分子振動レベルで明らかにする。2018年度購入を予定していた特注光ファイバーの発注が遅れ、未購入になったため次年度使用額が生じた。
身体動作を伴う体験を重視するVR型知的学習支援システムの開発と実践

発見的学習を支援することを指向した, VR技術を用いた新しい学習支援システムの枠組みを検討した.またその基本構成に基づき,初等力学を題材として, 2種類のプロトタイプシステム(1.滑車の題材を用いたシステム, 2.鉛直投げ上げの題材を用いたシステム)を開発した.また,体の動きに連動して視点変更が可能となる機能を追加することで臨場感,没入感を伴った学習が可能となり,発見的学習の枠組みの新しい可能性を示した.発見的学習を支援することを指向した, VR技術を用いた新しい学習支援システムの枠組みを検討した.またその基本構成に基づき,初等力学を題材として, 2種類のプロトタイプシステム(1.滑車の題材を用いたシステム, 2.鉛直投げ上げの題材を用いたシステム)を開発した.また,体の動きに連動して視点変更が可能となる機能を追加することで臨場感,没入感を伴った学習が可能となり,発見的学習の枠組みの新しい可能性を示した.発見的学習の手法は初等中等教育等の教育現場で積極的に活用されており,学習者の自主性や創造性を育成する上で極めて重要である.一方,メディア技術の急速な発展により,コンピュータ上で,より現実世界に近い感覚での体験を支援することが可能なバーチャルリアリティ技術が注目されている.そこで本研究課題では,発見学習とVR技術を結合した環境として,没入型VRの教育支援の枠組みを検討し,教育現場で活用可能な基本的システムの枠組みの設計を行った.平成18年度は,特に理科教育の物理(初等力学)を対象領域として焦点を当て,実践可能なプロトタイプシステムの構築を行った.その際,VRの機能として,反力をリアルに感じることが可能な反力デバイスを導入し,没入感が得られるよう,HMD等の高精細ディスプレイとの併用を考慮したシステム設計を行った.研究成果として2つのプロトタイプシステムの構築が完成した.第1に,滑車の素材を題材とするVR型教育支援システムのプロトタイプシステムを構築した.このシステムを用いて予備実験を行い,基本的機能の動作確認,有効性を確認した.第2に,物体の運動のひとつである鉛直投げ上げの題材を扱えるプロトタイプシステムを構築した.このシステムで学習できる知識には定量的なものと定性的なものがある.前者は投げ上げに関する基本概念の定量的な関係を表した基本公式であり,後者は速度の変化やエネルギーの変換に関する定性的な性質である.本システムでは,学習者が与えられた問題に解答し,仮想実験室の実験を通じて確認するプロセスで進めることを想定した.学習者が主体的に実験環境を設定しながら問題を解くプロセスを繰り返すことで学習することが可能なプロトタイプシステムが完成した.学習者の自発的な学習を支援するため、反力デバイスなどのVR技術に着目し、平成18年度にリアリティを伴った体験型学習支援システムの枠組みの検討を行い、2種類のプロトタイプシステムを構築した.本年度は、そのシステム(システム1(滑車の題材)、システム2(鉛直投げ上げの題材))を用いて、授業の設計を行い、高等専門学校等で教育実践、および評価実験を行った.具体的には、高等専門学校生3年生40名を対象として、反力デバイスを用いたシステムと、マウスによる同等の操作が擬似的に行えるシステムと2種類用意して使用させ、比較を行った.その結果、(1)システム使用時と使用後、また一定期間(1週間)を経た後のタスク達成率を調べたところ、反力デバイスを用いたグループでは、いずれのケースでも高いタスク達成率を示していた.(2)力感覚を実体験させているので、重さの感覚に関する測定を行なったところ、反力デバイス利用グループでは実際の重さと感じた重さの一致率が高くなっている傾向が示された.(3)また、質問紙によりシステム全般に関する評価項目を調査したところ、反力デバイスによるシステムは、学習者に教材への興味を喚起させた傾向が見られた.(4)一方、上記評価は短期間(システム使用後、一定期間後の評価は1週間後とした)で行なっているため、知識の定着の程度を考察するためには更なる検討が必要である.以上により、学習者の自発的な学習を支援するのに、一定の効果があること、また詳細な効果を見るため、継続的な評価実験を行なう必要があることがわかった.また、基本システムに視覚系リアリティ機能を追加すること検討し、簡易型の視点変更モデルを検討した.学習者の自発的な学習を支援するため,反力デバイスなどのVR技術に着目し,平成18年度にリアリティを伴った体験型学習支援システムの枠組みの検討を行い,2種類のプロトタイプシステムを構築した.また平成19年度は,そのシステム(システム1(滑車の題材),システム2(鉛直投げ上げの題材))を用いて,授業の設計を行い,高等専門学校等で教育実践,および評価実験を行い一定の効果があることを確認した.本年度は,基本システムを基に,没入型VRタイプを志向した学習支援システムへの拡張として,反力のリアリティとともに視覚のリアリティ提示機能を追加した.具体的には開発済みの基本システムに小型のHMDを追加し,視覚情報のリアリティ化を試みた.また視点変更の容易化も併せて検討した.具体的にはwalkthroughを支援する機能として,身体動作で視点変更,平行移動,回り込み動作(回転移動)が可能となる入力モデルを新たに構築し,基本システムに実装した.またこの機能を実現するために,非接触型の入力装置として,Access製のTracker2000を用いた.

このモデルと装置を用いる事により,両手でマウスや反力デバイスを操作しながら発見的学習を行うと同時に,両手がふさがったままでも視点の変更が可能となった.通常のコンピュータ支援学習において両手はキーボード操作やマウス操作で拘束されている事が多いので,この機能を実現した事により,より有効なVR空間での学習支援が行えるようになった。本年度はこれらの機能を実装したプロトタイプシステムの構築を行った。また,拡張機能の有効性を確認するため,大学生,大学院生を対象として機能の評価実験を実施し,臨場感の拡大,筆記動作を伴いながら体験学習が可能になるなどの,機能追加に伴う一定の効果,優位性が認められた.
視覚に障害のある児童・生徒が理科実験を楽しめる支援機器「感光器」の開発・普及

視覚に障害のある児童・生徒が光の実験や色の変化を調べる実験には、「感光器」が不可欠である。「感光器」は明暗を音の高低に変換し、視覚に障害のある人が色の変化などを音によって知ることができる道具である。市販の「感光器」は42,000円と非常に高価なため、市販の「感光器」ほど性能は良くなくても、光の実験や色の変化を調べる実験ができる1,000円程度の「感光器」を、特別支援学校・盲学校に在籍する生徒だけではなく視覚に障害のあるすべての児童・生徒の手に届ける道の一歩を踏み出した。(1)安価な簡易型「感光器」の開発・改良日本視覚障害理科教育研究会で愛知教育大学の児玉康一先生のご協力により開発が進んでいる、安価な簡易型「感光器」を視覚障害大学生や中学生、高校生に使ってもらい、意見を聴いた。感光部分をはずれにくくするために、凸部が短くなるように基板を改良した。(2)工業高等専門学校などとの連携で量産への道を模索鹿児島県立加治木工業高校の生徒が作成した簡易型「感光器」を、鹿児島盲学校に届けた。沼津工業高等専門学校の学生が作成したものが本校に届けられた。量産への一歩を踏み出した。(3)全日本視覚障害教育研究大会岡崎大会、関東地区視覚障害教育研究会、日本視覚障害理科教育研究会、筑波大学公開講座「盲・弱視児童生徒理科実験指導研修講座」、筑波大学附属視覚特別支援学校研究協議会で教員を通じて児童・生徒に配布し、意見をいただいた。