hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
社会ネットワーク分析とシミュレーションによる友人生成プロセスに関する実践的研究

大学生の友人関係について、講義の出席打刻データより推定されたネットワークを利用して社会ネットワーク分析を行った。分析結果より仮定できる友人関係生成プロセスを基にシミュレーションモデルを構築し、実際の友人関係の現象を再現できていることを確認した。これらの分析を基に、友人生成しやすいグループ編成法を提案し、実際のグループワークに適用し、友人生成以外にも協同学習効果を高める結果を得られた。学生のコミュニケーション行動およびクラスのネットワーク構造特徴を調査・分析した。方法として、過去の学生の出席管理システムより得た友人ネットワークの推移を観察し、講義アンケート結果等の情報と比較した。実際にグループ活動を行う本学の講義が存在するため、そこで得られた過去のアンケートデータと講義前後の友人関係の変移を調査することで、グループ活動が友人形成とクラスのネットワーク構造に与える影響を分析した。同時並行して、ネットワーク構造特徴によるグループ分割手法の検討を行った。本学の実際のクラスの特徴的なネットワークとして、次数が0の学生(孤立学生)もいれば、高次数の学生も一部存在することが改めて明らかとなった。このような構造を持つクラスには、次数の差を考慮したグループ分割が効果的ではないかと推測し、適用するクラスによって適するグループ分割手法を検討した。一般的なコミュニティ分割では、ネットワークにおいて互いにリンクする辺が密である頂点の組み合わせをコミュニティとして抽出する。反対に、本グループ分割手法では辺が疎であるグループを見つけ出す作業を行うことで、一般的なコミュニティ分割とは反対の意味をなすグループ分割を実現した。他には、1)友人でない学生を多く含む、2)友人になりやすい要素を持つ学生が多く含む、3)孤立学生を減らすため、の3つの目標にそれぞれ特化したグループ分割手法を、適用するネットワーク構造に応じて提案した。前年度に提案した1)友人でない学生を多く含む、2)友人になりやすい要素を持つ学生が多く含む、3)孤立学生を減らすために孤立学生を含む、グループ分割手法を、実際の本学の講義において適用した。過去のランダムに近いグループ分割をした際のアンケートと提案手法によってグループ分割した際のアンケート結果を比較したところ、手法によっては友人関係構築に関するアンケートにおいて有意に良い回答を得た。また、友人関係構築以外のアンケート項目である、授業満足度やコミュニケーション能力向上等についても有意に良い回答を得たことから、本手法は友人関係構築以外にも授業満足度等に良い影響があることが明らかとなった。また、提案するグループ分割法の効果を確かめるために、友人関係シミュレータの構築を同時進行した。友人関係シミュレーションは、これまでに提案されてきた各個人が友人関係を構築する際の利得とコストを考慮した合理的選択理論を用いたシミュレーションに、各個人のクラスタ性などの構造的要素を導入したモデルを提案してシミュレーションを行った。社会ネットワーク分析を用いたグループ分割法を実際の講義に適用し、アンケート結果について良い結果を得たことは十分な研究成果であるが、全ての提案手法について有意差を得たわけではなく今後の改良が望まれる。これまでに提案・実践してきた、グループ分割法の効果を確かめることを目的として友人関係シミュレータを構築・改良をした。これまでに構築してきた友人関係シミュレータでは、友人選択する際、現実とは異なるプロセスをとっていたため、より現実的なものとなるように改良した。具体的には、これまでのシミュレータでは、クラス内の全構成員の属性情報が認識できた上で自分の希望する相手を優先的に選択できた。今回新しく、全構成員ではなく、友人の友人までの属性情報しか認識できないように改良した。そうすることで、友人の友人とは友達関係を築きやすくなり現実のネットワークに現れる特徴でありクラスタ性の強い友人関係をシミュレートすることに成功した。これにより、本研究課題で提案しているグループ分割法の有効性をシミュレーションによって確かめることが可能となる。グループ分割法の事前評価のための、友人関係シミュレーションの構築が順調に進み、より現実的なシミュレーションが可能となりつつある。本研究の目的である教師の適切な学級経営支援のために、出欠管理システムの打刻差データより推定される学生の友人ネットワークの推移を分析することで、学生の良好な友人関係と学習効果を目指すシステムを構築した。本研究にて提案してきた友人生成のためのグループ編成法を、さらに協同学習効果を目指したものにも適用できるように改良を行った。具体的には、友人関係以外の様々な属性情報(性別、所属、性格、能力等)に対して多様性を最大化させるグループ分割法とした。グループ構成員に多様性のあるグループ編成は協同学習における学習効果を上昇させるという調査報告より、本手法を実際の協同学習に適用することで、友人関係生成とさらに協同学習効果を高める成果が期待できる。また、本研究にて提案してきた友人関係シミュレータを、グループ分割編成法の効果の確認を目的としてさらに改良を行った。具体的には、これまでの友人関係シミュレータでは、全構成員の中で友人の友人までの属性情報を認識できるようにしていたが、グループという概念を導入し、グループ内とグループ外では、友人選択の優先順位に差をつけるように改良した。どの程度グループによる優先順位を考慮するかについては、実際の友人関係ネットワークと比較することで実現した。グループ分けを行った実データに見られる友人関係生成の現象のシミュレートができたことで、提案したグループ編成法の効果を事前にシミュレーションすることが可能となった。

本研究の第一目標である、「ネットワーク構造特徴に沿った適切なグループ分割手法」を実現するために、出欠データからの過去の膨大な友人ネットワークの分析が順調に遂行できたため。また、データ分析により、適用するネットワーク構造に適した友人形成において有利に働くと予想されるグループ分割手法を実現できたため。グループ分割法の評価についてアンケートに加え出欠データによって詳細な分析を継続して行うとともに、構築した友人関係シミュレータを用いて実際のグループ分割法の評価を確認する。今回、作成した友人関係シミュレータに、講義によって強制的にグループ活動をする場合の機能を新たに追加する。そうすることで、グループワークを行う際に、事前に本シミュレータを用いてグループ分割法の評価を行い、適切なグループ分割法を適用することが可能となる。本シミュレータを完成させ、実際のグループワークメンバーの友人ネットワークを初期値とした場合のシミュレーションを行う。情報工学今後は、平成26年度に提案したネットワーク構造に沿ったグループ分割手法を実際の講義におけるグループ分けに利用する。グループ分割を行う際の事前の友人情報は、本学出欠管理システムより入手したデータをもとに作成した友人ネットワークを用いる。しかし、出欠管理システムからの友人データの精度には課題があるため、今後、アンケートデータ等も併用しながらより正確な友人データ取得についても検討したい。また、ネットワークシミュレーションを友人データと照らし合わせながら構築する。シミュレーション評価では、実際の学生データを入力し、その挙動を確認することでシミュレータの精度を評価し、その後、ネットワーク構造に基づいたグループ分割の効果を探るためのツールとして活用する。研究成果を発表予定の学会が、今年度、本務校近辺に集中し、旅費の使用額が大幅に減少したため。今年度未使用額については、次年度のシミュレーション構築および成果発表旅費に充てる。
黄色ブドウ球菌新規TAシステムによるDNAトポロジー制御機構に関する研究

トキシン・アンチトキシンシステムは細菌及び古細菌において広く存在する機構であり、細胞死、ストレス応答、病原性因子発現制御、薬剤抵抗性であるパーシスター形成に置いて注目されている。新たに見出した黄色ブドウ球菌のTAシステムでDNAジャイレースを阻害するトキシンの詳細な機能解析を目的として研究を行なった。当該年度は、トキシンによるDNAジャイレース阻害作用を解明するために、標的となるサブユニット及び反応ステップの解明試みた。大腸菌でDNAジャイレースのサブユニットA及びBを別々に発現させ精製したが、サブユニットAの精製は成功したが、サブユニットBは活性のある状態で精製するに至っておらず、標的サブユニットの特定までは至っていない。また、in vitroにおけるDNAジャイレース阻害解析から、直鎖状のDNAが検出された事からDNA・DNAジャイレース・トキシンの三者複合体の形成及びDNAジャイレースによる一度DNAを切断した後に再結合する反応を阻害していることが推測された。さらに、DNAジャイレースの阻害作用を詳細に解明するにあたり重要なタンパク質の構造を放射光真空紫外円二色性分光法により、タンパク質の二次構造を明らかにした。その結果、昨年度までに明らかにしているトキシンの活性に重要である27番目のアミノ酸残基を含む22番目から32番目のアミノ酸残基の領域でアルファヘリックス構造を形成していることを明らかにした。DNAジャイレース及びDNAとの複合体形成に関連する重要なアミノ酸残基であることが推測され、トキシンの機能を詳細に解明する上で非常に有用な知見を得た。当初の計画からやや遅れているが、タンパク質の構造解析に関しては、当初の計画以上に進展した。当初、黄色ブドウ球菌におけるDNAジャイレースを阻害するトキシンの生物学的な役割を明らかにするため、遺伝子欠損株の解析を行なったが、生物学的な役割を見出すに至っていない。しかしながら、DNAジャイレースの阻害作用を詳細に解明するにあたり、in vitroにおけるDNAジャイレース活性阻害実験結果からトキシンはDNAジャイレースが一度DNAを切断した後に再結合する反応を阻害していることが推測された。さらに、詳細な機能解析をする上で重要なタンパク質の構造の解明を行なった。タンパク質の構造解析としてX線結晶構造解析及びNMRによる解析があるが、本実験では放射光真空紫外円二色性分光法により、タンパク質の二次構造を明らかにした。その結果、トキシンの活性に重要である27番目のアミノ酸を含む22番目から32番目のアミノ酸残基の領域でアルファヘリックス構造を形成していることを明らかにした。引き続き、黄色ブドウ球菌におけるトキシン・アンチトキシンシステムの生物学的な役割を明らかにするために遺伝子過剰発現株を作製し、薬剤感受性、病原性因子の産生及び遺伝子発現の解析している。生物に置いてDNAトポイソメラーゼの変化はDNAの複製、修復、転写、組み替え等の様々な機能制御に関与している。そこで黄色ブドウ球菌における生物学的な役割を明らかにするため、遺伝子欠損株および遺伝子過剰発現株を用いて、薬剤抵抗性に関与するパーシスター形成、病原性の変化を解析する。次世代シークエンサーによるRNA seq解析からトキシンの生物学的な役割の解明を試みる。また、本実験を遂行するにあたり黄色ブドウ球菌細胞内において遺伝子発現を厳密に制御するプラスミドベクターを開発をする。細菌のトキシン・アンチトキシン(Toxin-Antitoxin)システムは近年、細菌におけるストレス応答、病原性発現、薬剤耐性や抵抗性の制御において注目されている機構である。予備実験より黄色ブドウ球菌の機能未知タンパク質群の中から、DNAのトポロジーを制御する新規TAシステムStrA/StrB(Staphylococcal DNA Topology Regulator A/B)を見出している。DNAトポロジーを制御するDNA GyraseはDNAに負の超螺旋を導入する酵素であり、真核生物には存在せず細菌にのみに存在することから、キノロン系抗菌薬の標的酵素として知られている。DNAトポロジー変化は、DNAの複製、修復、転写、組み換えなど様々な機能制御に大きく関与している。初年度である当該年度は、新規TAシステムStrABの機能を解明するために、1)大腸菌を用いてタンパク質の発現・精製しin vitroにおけるDNA Gyrase制御の解析を行う、2)ブドウ球菌属7菌種に由来するトキシン活性の異なるStrBのオーソログ間でアミノ酸配列比較し、StrBのトキシン活性に重要なアミノ酸残基の候補の絞り込み・アミノ酸置換導入による機能解析を行う、3)多剤耐性菌でMRSAである黄色ブドウ球菌N315株を用いて新規TAsystem StrAB遺伝子欠損株を作製・機能解析することを計画し研究を実施した。10月下旬に追加で交付が決定したため、研究実施初年度の当該年度は当初の予定よりも遅れて研究を始めざるを得なかったため、当初の予定よりも遅れている。しかしながら4年間の期間を考慮すると調整可能な範囲と考える。In vitroにおけるDNA Gyrase阻害活性を解析するために大腸菌を宿主として新規TAシステムStrAおよびStrBタンパク質を発現させ、単一精製することに成功した。しかしながら、現況においてはin vitroにおいてDNA Gyrase阻害活性を明らかにするにいたっていない。Staphylococcus属7菌種に由来するToxin活性の異なるオーソログ間でアミノ酸配列比較し、Toxin活性に重要なアミノ酸残基の候補を27番目グルタミン酸残基と絞り込み、アミノ酸置換導入により、Toxin活性の減少が見出されたことから27番目のグルタミン酸がToxin活性に重要である事を明らかにした。黄色ブドウ球菌N315株を用いて新規TA

system StrAB遺伝子欠損株を作製するためのplasmidを作製し、現在遺伝子欠損株の取得を試みている。細菌のトキシン・アンチトキシン(TA: Toxin-Antitoxin)は、細胞死、ストレス応答、病原性因子発現制御、薬剤抵抗性であるパーシスター形成において注目されている機構である。黄色ブドウ球菌で新規に見出したTAシステム(StrAB)の機能解析を目的として研究を行った。大腸菌を用いた予備実験より、トキシンはDNAトポロジー変化を誘発することから、DNAに負の超螺旋構造を導入する酵素であるDNAトポイソメラーゼの1種DNAジャイレース阻害が想定された。DNAジャイレースは真核生物には存在せず。細菌のみが保有する酵素であることから、キノロン系抗菌薬の標的として知られている。当該年度は、トキシンであるStrBの機能を解明するために、1)大腸菌でトキシンタンパク質を発現・精製し、in vitroにおけるDNAジャイレース阻害活性を解析した。これまでHIsタグを用いたタンパク質精製及びHisタグ切断により、安定的な構造を保持するタンパク質として精製することが困難であった。可溶化タグであるProS2を融合させることで、活性を保持した状態でStrBを精製することに成功し、大腸菌及び黄色ブドウ球菌DNAジャイレースの酵素活性をin vitro実験で阻害することを明らかにした。この結果から、StrBトキシンは、DNAトポイソメラーゼの1種であるDNAジャイレースの酵素活性を阻害することを証明した。グラム陽性細菌におけるDNAジャイレースを阻害するトキシンは初めての知見である。2)ブドウ球菌属の7菌種に由来するトキシン活性の異なるオーソログ間でアミノ酸配列比較し、StrBのトキシン活性に重要なアミノ酸残基をアミノ酸変異導入実験により、昨年度の結果に加え、新たに37番目のアミノ酸も重要であることを明らかにした。当該年度は当初の予定通り順調に進展している。当初、大腸菌でHisタグを融合させたタンパク質として発現・精製したStrBはin vitroにおけるDNAジャイレース阻害実験において、阻害活性を有していなかった。NMR解析から、安定的な構造を保持していないことが明らかとなり、可溶化タグとして知られているProS2タグを導入することで、活性を保持したStrBを精製することに成功し、大腸菌及び黄色ブドウ球菌のDNAジャイレースを阻害することを明らかとした。この結果により、予備実験により想定されたDNAトポロジー制御機構として、DNAトポイソメラーぜの1種であるDNAジャイレースの活性を阻害することを明らかにした。グラム陽性菌においてDNAジャイレースを阻害するトキシンは初めての知見である。
ゾル-ゲル法による球状多孔質チタニア及びジルコニアの合成とHPLC充填剤への応用

(1)乳化条件:粒子径の揃った球状粒子を得るためW/O型エマルションの安定性を考慮し、油相としてはケロシンを、界面活性剤としてはチタニア系ではソルビタントリオレエ-ト(Span85)を、ジルコニア系ではソルビタンモノステアレート(Span60):ソルビタンモノオレエ-ト(Span80)が重量比で1:3のものを、反応容器としては疎水性の高いテフロン製のものを使用した。出発溶液と油相の混合液をホモジナイザーを用いて毎分2000回転で撹拌することにより安定なW/O型エマルションが形成された。この反応系を45°Cに保ち、このエマルションの水相に相当する出発溶液部分をゲル化させて粒子径の揃った球状粒子が得られた。(2)出発溶液の組成:ジルコニア系ではオキシ塩化ジルコニウムの加水分解・重合反応により球状化させた。出発溶液の組成がオキシ塩化ジルコニウム:H_2O:ヘキサメチレンテトラミン:尿素:ジメチルホルムアミド=1:36:(1.12.1):(0.50.9):1.4の時粒径24μmの単分散な粒子が得られた。その際ヘキサメチレンテトラミン及び尿素の比を上記の範囲で変化させることにより、粒径分布をあまり変えること無く比表面積を2080m^2/gの範囲で変えることができた。チタニア系ではチタンテトライソプロポキシド(TTP)を用いた。出発溶液の組成が、TTP:H_2O-:ジエタノールアミン:メタノール:ポリエチレングリコール=1:1540:3:4.7:01.2(モノマー換算)の時粒径47μmの単分散な粒子が得られた。その際ポリエチレングリコールの分子量及び添加量を変えることにより、粒径分布をあまり変えることなく比表面積を60170m^2/gの範囲で変えることができた。これらのことにより球状粒子の細孔径をある程度制御できることが分かった。
一軸圧縮詩力を受けるコンクリ-トの劣化に及ぼす欠陥部および細孔構造の影響

コンクリ-トの透気性および吸水性は、コンクリ-トの中性化、凍害性による劣化や鉄筋の腐食にかかわる基本的な性質であるので、これまで多くの研究がなされてきた。しかし、これらの性質とブリ-ジングによって生じる水みちや粗骨材下面の欠陥部およびコンクリ-ト中のセメントペ-ストの細孔構造との関係については十分解明されているとはいえない。特に、プレストレストコンクリ-トのように一軸圧縮応力を受けた状態でのコンクリ-トの透気性や吸水性および中性化に関する研究はほとんどなされていない。またプレストレスのない状態でのひび割れの発生は吹気性や吸水性を著しく増大させる原因となるので、適切な補修を行い、透気性、吸水性の増大を防ぐ必要がある。そこで本研究では、コンクリ-トの細孔構造やブリ-ジング特性を変化させるため、水セメント比(W/C)、養生方法、標準養生期間を変化させ、さらにシリカフュ-ムを混入したコンクリ-トの透気性、吸水性、中性化を種々の応力ー強度比の圧縮詩力下で調べ、さらにひびわれ補修前後におけね上記の特性を調べ、以下のような結果を得た。1.応力ー強度比が0.3程度以下の場合には、コンクリ-トの透気速度は、無応力の場合の1/2以下となり、応力ー強度比が0.15場合より0.3の場合の方が小さくなった。しかし、応力ー強度比が0.5程度以上にまると急激に透気速度は増大した。吸水性も同様な傾向にあるが、プレストレスの影響度合は透気性の場合より小さい。2.コンクリ-トの透気性は、ブリ-ジングがある場合、打込み面に垂直方向が最大となるが、打込み方向にプレストレスを加えることにより、透気性を著しく低減できる。このことより、ペ-ストの細孔構造より、ブリ-ジングによる欠陥部が透気性等に及ぼす影響が大きいことが明かとなった。3.コンクリ-トのひび割れを注入用ひび割れ補修材またはコンクリ-ト表面の全面コ-ティング材を用いて補修することにより透気性、吸水性をひび割れ無しの場合と同じか改善するこてができた。
機械学習を導入した適応度景観推定型進化型計算フレームワークの提案

提案中である深層学習と進化型計算を融合した進化型深層学習(Evolutionary Deep Learning: evoDL)について,4コマ漫画におけるストーリー理解を中心に,人工知能による人の創作物理解について,提案手法の適用を試みた.その結果evoDLによる優れた深層畳み込みニューラルネットワークの構造を獲得し,部分的に人の感性に近い人工知能の進化的獲得に成功した.また,深層学習とは別の機械学習手法として提案した,遺伝的プログラミングを応用するために多層個体群を有する遺伝的プログラミング(Genetic Programming with Multi-Layered Population Structure: MLPS-GP)について論文を発表し,進化計算学会論文賞を受賞した.その後,MLPS-GPのノードに機械学習を利用した新しいGPの枠組みを開発した.具体的な実環境への応用例として,株式取引の戦略獲得に関して有効であることを示し,本年度は新たに深層強化学習との融合について検討した.また,Variational AutoEncoder (VAE)に着目し,最適なセグメント長を進化的に最適化する手法により音楽を自動生成する手法を提案した.既存の絵本からオブジェクト位置とストーリー展開を学習し,オブジェクトの場所とストーリー展開を予測する人工知能を考案し,人工知能による人の創作物理解の可能性を示した.全体を通じて,機械学習と進化型計算の融合によって優れた人工知能の構築が可能であることがわかった.まず,既に提案中であるタマホコリカビ型遺伝的アルゴリズム(DGA)に基づき進化型計算における適応度景観および適応度の理論的解析的研究として,P-I類似度指標に基づく適応度景観の解析手法を提案し,多様性,エピスタシス,中立度といった概念を用いた適応度景観と適応度評価回数に関する理論的解析をした.また,ここで得られた適応度景観に関する知見に基づきSurrogate Modelのひとつとして適応度評価に機械学習機構を導入した進化型計算の基礎部分を構築し,具体的に適応度景観推定型進化型計算(FLLEC)として提案した.提案手法では,適応度評価を部分的に機械学習(Support Vector Machine: SVM)に代替させることで,適応度評価回数を大幅に削減しながら高い探索性能を発揮することを,離散値問題および実数値問題を例題として示した.提案手法の応用としては,人間の感性に基づく絵と小説を対話型進化型計算により半自動生成する手法を提案し,有効性を示した.また提案手法を用いた株式取引における戦略の進化についても検討した.これまでのFLLECは離散問題への適用が中心だったため,FLLECにおけるRank Space Estimation Model (RSEモデル)とCMA-ESを融合させた実数値型FLLECを提案し,その有効性を示した.RSEモデルは解の優劣関係をSVMで学習するため,適応度が数値的でない場合でも適用可能であるという利点を持つ.また,適応度景観のより効率的な推定を目的として,部分評価関数の相加性を有する問題に応用可能な,劣個体数分布を推定し活用する手法DII analysisを提案した.DII analysisでは個体の近傍の優劣を比較することにより,元の適応度関数の部分評価関数の複雑さを推定する.このDII analysisをParameter-less Population Pyramid (P3)に導入したP3-DIIを提案し,リンケージ構造を持つ問題に対して非常に強力な手法であることを示した.また,遺伝的プログラミンにおける適応度景観推定手法に基づく近傍探索手法を提案し,株式取引の戦略獲得に関して有効であることを示した.Interactive EC (IEC)におけるユーザモデルの推定にも適応度景観推定手法を応用し,音楽の自動生成ツールを作成し人間の感性が関係する問題においても適応度景観の推定が有用であることを示した.今後の課題としては適応度景観推定のために新しい機械学習モデルを検討する予定である.今年度は実数値型のFLLEC,劣個体分布に基づく適応度景観推定手法,提案手法の各種応用の3種について十分な検討ができた.特に劣個体分布に基づく適応度景観推定手法であるDII Analysisは各種学会で賞を受賞するなど多くの評価を得た.また,進化型計算のトップカンファレンスであるCECとGECCOでともに発表をするなど国際的な活動も十分にできた.実数値最適化問題に対するFLLECとして提案してきたRank Space Estimation Model (RSEモデル)とCMA-ESを融合させた実数値型FLLECについて,スケーリングの重要性を示し,探索性能を大きく向上させた.RSEモデルは解の優劣関係をSVMで学習するため,数値的な安定性から実数値ベクトルのスケーリングが効果的であったと考えられる.また,機械学習手法として遺伝的プログラミングを応用するために多層個体群を有する遺伝的プログラミング(Genetic Programming with Multi-Layered Population Structure: MLPS-GP)を提案し,ブール代数に関するベンチマーク問題で世界的に見てもトップレベルの性能を示すことに成功した.具体的な実環境への応用例として,株式取引の戦略獲得に関して有効であることを示した.またInteractive EC (IEC)におけるユーザモデルの推定にも適応度景観推定手法を応用し,音楽の進化的獲得手法を提案した.また,近年注目されている深層学習と進化型計算を融合した進化型深層学習(Evolutionary Deep Learning: evoDL)を提案し,優れた深層畳み込みニューラルネットワークの構造獲得に成功し,人間の感性に基づくイラスト識別という最高難度の例題に適用した.今後は,進化型深層学習を中心に最先端の人工知能研究を進める予定である.今年度はスケーリングを導入した実数値型のFLLEC,多層個体群を有する遺伝的プログラミング,進化型深層学習という機械学習を導入した適応度景観推定型進化型計算フレームワーク構築の上で必須となる手法について十分な検討ができた.

特に進化型深層学習は今後の人工知能研究についてブレイクスルーとなる可能性を秘めた非常にポテンシャルが高い手法であり,今後の発展が期待できる.進化型計算のトップカンファレンスであるIES 2016で発表をし,学会で賞を獲得するなど国際的な活動も十分にできた.これらの成果の中で,本テーマを設定したときには予想できなかった驚異的な速度による深層学習の発展を受けて,進化型深層学習という本テーマを包括しながらより重要な課題について研究成果を示すことができた.深層学習を導入したという観点において当初の計画以上に研究が進展していると考える.まず,適応度景観に関する新しい概念として,劣個体分布とDII analysisを提案し,その有効性を示した.提案中である深層学習と進化型計算を融合した進化型深層学習(Evolutionary Deep Learning: evoDL)について,人間の感性に基づくイラスト識別に続いて,アニメの実絵コンテデータの識別問題や世界初の試みである4コマ漫画のストーリー理解への応用など人の認知に関わる問題への提案手法の適用を試みた.その結果evoDLによる優れた深層畳み込みニューラルネットワークの構造獲得に成功し,人の感性に近い人工知能の進化的獲得の可能性を示した.昨年度は進化型深層学習による感性識別,多層個体群を有する遺伝的プログラミングの拡張,適応度景観推定型進化型計算フレームワークのブール代数問題への適用と十分な研究成果が得られた.特に,適応度景観推定型進化型計算に関しては,進化計算学会に投稿した論文「劣個体分布に基づくDII analysisの提案と応用」が論文賞を受賞し,研究成果が高く評価された.これは,適応度景観の理論的解析手法と実探索の効率化への応用に関する内容であり,それが進化型計算の国内最高峰の学会で最高の評価を得たことは,本研究課題が十分な成果を上げていることを示していると考える.次に,進化型深層学習は今後の人工知能研究についてブレイクスルーとなる可能性を秘めた非常にポテンシャルが高い手法であり,今後の発展が期待できる成果を得た.DCAI, GECCO, ACIS等の国際学会での発表を通し,学会で発表賞を受賞するなど国際的な活動も十分にできた.これらの成果の中で,本テーマを設定したときには予想できなかった驚異的な速度による深層学習の発展を受けて,進化型深層学習という本テーマを包括しながらより重要な課題について研究成果を引き続き発展させることができた.また,実応用を踏まえた研究として,音楽や絵本,4コマ漫画など人の創作物の認知に関する研究を新たに推進することができた.
がん抑制遺伝子TSCとGTP結合蛋白Rhebの制御をうけるmTORシグナルの研究

ラパマイシンは抗がん剤としての臨床応用が行われている有機化合物である。このラパマイシンの細胞内標的蛋白質は、mTORキナーゼと呼ばれる分子量29万の巨大なSer/Thr蛋白質リン酸化酵素である。mTORキナーゼは、細胞環境中のアミノ酸の濃度バランスを感知するアミノ酸センサーとして機能し、mTOR結合蛋白質raptorを介して、翻訳開始に関わる分子群を制御することにより蛋白質合成を調節している。ヒト遺伝性疾患である結節性硬化症の原因遺伝子TSC1・TSC2複合体がsmall GTP結合蛋白質Rhebを介して、mTORのシグナル伝達系を抑制している。しかしながら、TSC・RhebがmTORシグナル伝達系を抑制する分子基盤は未だ知られていない。本研究では、これらの分子基盤の解明を目指し、プロテオミクス的手法によりmTOR/TSC/Rheb関連蛋白質に結合する分子の候補を探索した。その結果、複数の分子が同定されている。興味深いことに、候補分子の1つは、PKB/Aktのリン酸化モチーフを持ち、アミノ酸依存性にこのモチーフ上のリン酸化が変動することが確認された。この分子の同定は、mTORシグナル系の新たな発見につながる可能性を秘めている。この分子以外の候補分子についても精力的に研究を推進しており、本研究の進展が、抗がん剤であるラパマイシンの作用機序の解明につながるものと期待される。
微細ラメラ組織を利用した超高強度耐熱マグネシウム合金の創成

亜共晶Mg1-xCax(x=2.8,8.7,14.8mass%)鋳造合金におけるクリープ挙動が,温度473K,応力30から60MPaにて調査された。本系合金の微細組織は,a-Mg相とC14-Mg2Ca相からなる連続的な共晶微細ラメラ組織中に初晶a-Mg相が不連続に分布したという特徴を示す。本系合金のクリープ曲線は三つの段階から構成される。すなわち,通常型の遷移クリープ領域,最小クリープ速度領域および加速クリープ領域である。Ca量の増加に伴い,遷移クリープ領域におけるクリープ速度の減少幅は拡大し,加速クリープ領域の開始は遅滞する。また,最小クリープ速度の応力指数は,降伏応力以下の低応力側において4となり,これは本系合金のクリープ変形機構が転位の上昇運動に律速していることを示唆している。高温クリープ強度に及ぼす共晶微細ラメラ組織の影響は,ラメラ体積率50%以上において顕著になることが明らかとなった。Mg-Ca系亜共晶合金は,初晶α-Mg相と共晶α-Mg/C14-Mg_2Ca微細ラメラの混合組織を有する。マグネシウム合金の高温強度向上に果たす微細ラメラ相の有用性を評価するために,三種類のMg-Ca系亜共晶合金について,そのクリープ特性を温度473K,応力50MPa以下の低応力において調査した。本年度は,クリープ強度に及ぼす微細ラメラ体積率の影響を明らかにするとともに,クリープ変形機構についても,あわせて調査を行った。得られた成果を,以下に総括する。(1)応力負荷直後の遷移クリープ域初期において,クリープ速度はCa量によらずほぼ一定となり,その応力指数は1となる。これに対し,最小クリープ速度は,Ca量の増加に伴い単調に減少する。そして,最小クリープ速度の応力指数は4となることが明らかとなった。これらの結果は,本系合金のクリープ変形機構が転位の上昇運動であることを示唆している。(2)Mg-Ca二元系鋳造合金では,初晶α-Mg粒内および共晶α-Mg/C14-Mg_2Caラメラ組織内部ともに,鋳造時に多量の転位が材料中に導入される。初晶α-Mg粒内における転位の性状を解析したところ,大部分の転位は六方最密構造の底面上に位置しており,また,そのバーガーズベクトルから<a>転位であることが明らかとなった。ラメラ組織中の転位は,α-Mg相およびC14-Mg_2Ca相の2つの相を貫通するように存在している。本系合金のクリープでは,鋳造時に導入された初期転位が容易にすべることにより遷移クリープが生じ,このため遷移クリープ初期におけるクリープ速度の応力指数が1になるものと考えられる。Mg-Ca系亜共晶合金は,初晶α-Mg相と共晶α-Mg/C14-Mg2Ca微細ラメラの混合組織を有する。本年度は,クリープ強度に及ぼす微細ラメラ体積率の影響および本系合金における転位下部組織を明らかにするとともに,クリープ変形機構についても調査を行った。そして,最小クリープ速度の応力指数は4となる。(2)初晶α-Mg粒内および共晶α-Mg/C14-Mg2Caラメラ組織内部ともに,鋳造時に多量の転位が導入される。初晶α-Mg粒内における転位の性状を解析したところ,大部分の転位は六方最密構造の底面上に位置しており,また,ラメラ組織中の転位は,α-Mg相およびC14-Mg_2Ca相の2つの相を貫通するように存在している。

本系合金のクリープでは,鋳造時に導入された初期転位の容易すべりによりクリープ変形が生じ,このため遷移クリープ初期におけるクリープ速度の応力指数は1になるものと考えられる。(3)Mg合金におけるクリープ破断寿命は,ラーソンミラーパラメーターにより整理され,ラーソンミラーパラメーター定数は15から20の範囲となることが明らかとなった。この知見は,耐熱マグネシウム合金におけるクリープ破断寿命予測にあたり有用と考えられる。Mg-Ca系亜共晶合金は,初晶α-Mg相と共晶α-Mg/C14-Mg2Ca微細ラメラの混合組織を有する。マグネシウム合金の高温強度向上に果たす微細ラメラ組織の有用性を評価するために,三種類のMg-Ca系亜共晶合金および一種類のMg-Ca系過共晶合金について,そのクリープ特性を温度473K,応力60MPa以下の低応力において調査した。本年度は,クリープ強度に及ぼす初晶体積率の影響および本系合金における転位下部組織を明らかにするとともに,クリープ変形機構についても調査を行った。得られた成果を,以下に総括する。(1)応力負荷直後の遷移クリープ域初期において,クリープ速度は亜共晶・過共晶によらず,またCa量によらずほぼ一定となり,その応力指数は1となる。これに対し,最小クリープ速度の応力指数は4となる。これらの結果は,過共晶も含め本系合金のクリープ変形機構が転位の上昇運動であることを示唆している。(2)初晶α-Mg粒内および共晶α-Mg/C14-Mg2Caラメラ組織内部ともに,鋳造時に多量の転位が導入される。ラメラ組織中の転位は,α-Mg相およびC14-Mg2Ca相の2つの相を貫通するように存在している。初晶α-Mg粒内に導入された転位は,底面上成分と非底面上成分から構成されている。転位の非底面上成分は,鋳造時には滑らかな形状を有しているが,高温保持中に底面に平行なステップを示すようになる。転位の底面上成分は,応力を負荷すると底面上を容易すべりし,張出した形状となる。また,ジョグはクリープ中にクライムを使って前進し,底面上成分に追従する。本合金のクリープ中における個々の転位の動きは,転位の底面上成分の容易すべりと非底面上成分であるジョグの上昇運動とのコンビネーションによって生ずる。α-Mg相を被覆する共晶微細ラメラ組織は,ジョグのクライム速度を低減させる働きを有する。本研究の研究代表者は,平成23年4月に名古屋大学から東京工業大学へ異動となった。異動に伴う研究機器の移設・立上げ等に時間を費やしたが,全体として研究はおおむね順調に進捗しているものと判断される。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究結果から,ラメラ組織を構成するα-Mg相およびC14-Mg_2Ca相の二相の中で,C14-Mg_2Ca相が高温強度向上に有用であることが明らかとなった。この結果を受けて,C14-Mg_2Ca相の体積率をさらに高めたMg-Ca二元系過共晶合金の高温強度調査が,新たな研究課題として必要であるとの認識を得た。次年度では,Mg-Ca二元系過共晶合金について,組織とクリープ強度との関係を明らかにすることとする。
ホワイトグローブ（白地球儀）によって高められる小・中学生の地理能力向上の検証

本研究の目的は,戦後社会科の授業で定型化(方位・面積・距離の指導について)している地球儀指導において,「ホワイトグローブ」を用いることが地理の能力をどれほど高められるのかということを,関心意欲態度・知識理解・思考判断表現・資料活用の技能の観点から,小学生・中学生の発達段階による差異も含めて明らかにすることである。戦前においては、地球儀は、子どもの空間認識を育てようと言うことではなく、暗記のために用いられた。戦後の地球儀指導においては、戦前とは異なり、地球儀を暗記のために用いることからは脱却しているといえる。しかしながら、戦後の地球儀指導の先行研究の検討から二つ問題があることがわかる。まず、地球儀が持ち運びに不便であるということと、地球儀にはすでに多くの情報(地名)が掲載されており、描き込むことができないことに原因がある。次に、地球儀を指導するにあたっては地球儀を指導する方法が定形化されており、距離・方位の測定,面積比較,経緯線・略地図を書かせたりすることで、平面の地図との相違を学ばせる活用が主であると言える。そのため、描き込むことができ、新たな地球儀指導ができるホワイトグローブを発案し、これを用いて児童生徒たちの地理的認識力を養成しようと考えた。現在はホワイトグローブを使って、二つの実践をしようと考えている。一つは、小中高大学生の地球儀を用いた空間認識の差がどの段階でみられるのかについての検証である。二つめは、このホワイトグローブを用いてどのような授業の可能性があるのかについて教員志望の学生とともに教材開発をしているところである。平成31年度中には学会発表の予定である。平成28年度は、基礎的段階として地球儀の指導方法の歴史的変遷を明らかにし,ホワイトグローブの作成と,それを用いた授業実践を試行することであった。本来ならばこの平成28年度にホワイトグローブを発注するつもりであったが、平成28年末に急遽採択が決まったため、それはできなかった。平成29年度は、地球儀製造業者にホワイトグローブを発注した。しかしながら、こうした地球儀の製造が初めてのこともあり、製造業者も試行錯誤を重ねて作ってくれているため、その完成は平成30年度にずれ込んでしまった。平成30年5月以降、小学校と中学校でこのホワイトグローブを用いて本研究のテーマを究明していく予定であったが、業者のホワイトグローブ作製が遅れてしまい、研究が予定通りに進まなかった。平成31年度は、ホワイトグローブがようやく完成したため、本格的な実践と検証を行う予定である。具体的には、小中高大学生それぞれにホワイトグローブを用いた空間認知の実験を行う予定である。副次的な成果である、ホワイトグローブの使用法マニュアル作りについては予定の3分の2程度終わっている。平成31年度は研究の最終年度(延長)にあたる。年度内に小中高大学生の地球儀における空間認知でどのような違いがあるのかを現職教員の協力のもと検証する。具体的には、ホワイトグローブを用いた際、地球儀に描き込むことが認知にどのような影響を及ぼすのか、そして、発達段階によってどのような差異がみられるのかを明らかにする。本年度の成果としては,戦前と戦後の地球儀指導における相違点を明らかにしたことである。戦前の地球儀指導書においては,子どもの空間認識を育てようと言うことではなく,暗記中心であるということである。地球儀を使って緯度や経度,国名を覚えさせることが何より優先されており,地球儀を用いることのメリットがまったく,平面の地図で行っているのと同じである(松居真房訳『地球儀便覧』など)。もちろん空間認識を育てようとする試みもみられるが,暗記中心であることは避けられない。一方,戦後の地球儀指導においては,先行研究の検討から二つ問題があることがわかる。まず,地球儀は子ども一人一人に与える余裕がないので,リンゴやペットボトルなどを用いて地球に見立てて,緯度経度などの地理的概念を学ばせようとしていることである。次に,地球儀を指導する方法が定形化されており,距離・方位の測定,面積比較,経緯線・略地図を書かせたりすることで,平面の地図との相違を学ばせる活用が主であるといえることである。戦前と比べ,空間認識を育成しようとしたり,地理的概念を学ばせようとしたりしていることは評価できるが,その方法は定型化しており,打開策が求められる。平成28年度の計画は,基礎的段階として地球儀の指導方法の歴史的変遷を明らかにし,ホワイトグローブの作成と,それをもちいた授業実践を試行することであった。しかし,平成28年度の成果は,研究費の交付が昨年11月に急遽決まったことと,既に行っていた研究との兼ね合いもあり,大幅に遅れている。具体的には,明治から戦後に至る地球儀指導の方法をたどることはおおむねできた。この成果はこれからホワイトグローブ作成と授業実践をする上で重要なものであるが,まだ不完全なところがあるので,今後も引き続き行っていく。本実践のもっとも大事なホワイトグローブの注文はまだ行われていない。すみやかに発注したい。本研究の目的は,戦後社会科の授業で定型化(方位・面積・距離の指導について)

している地球儀指導において,「ホワイトグローブ」を用いることが地理の能力をどれほど高められるのかということを,関心意欲態度・知識理解・思考判断表現・資料活用の技能の観点から,小学生・中学生の発達段階による差異も含めて明らかにすることである。戦前においては、地球儀は、子どもの空間認識を育てようと言うことではなく、暗記のために用いられた。戦後の地球儀指導においては、戦前とは異なり、地球儀を暗記のために用いることからは脱却しているといえる。しかしながら、戦後の地球儀指導の先行研究の検討から二つ問題があることがわかる。まず、地球儀は子ども一人一人に与える余裕がないので、リンゴやペットボトルなどを用いて地球に見立てて、緯度経度などの地理的概念を学ばせようとしていることである。これは地球儀が持ち運びに不便であるということと、地球儀にはすでに多くの情報(地名)が掲載されており、描き込むことができないことに原因がある。次に、地球儀を指導するにあたっては地球儀を指導する方法が定形化されており、距離・方位の測定,面積比較,経緯線・略地図を書かせたりすることで、平面の地図との相違を学ばせる活用が主であるといえることである。戦前と比べ、空間認識を育成しようとしたり、地理的概念を学ばせようとしていることは評価できるが、その方法は定型化しており、打開策が求められる。そのため、描き込むことができ、新たな地球儀指導ができるホワイトグローブを発案し、これを用いて児童生徒たちの地理的認識力を養成しようと考えた。現在はホワイトグローブを発注し、その完成を待っているところである。平成28年度は、基礎的段階として地球儀の指導方法の歴史的変遷を明らかにし,ホワイトグローブの作成と,それをもちいた授業実践を試行することであった。本来ならばこの平成28年度にホワイトグローブを発注するつもりであったが、平成28年末に急遽採択が決まったため、それはできなかった。平成29年度は、地球儀製造業者にホワイトグローブを発注した。しかしながら、こうした地球儀の製造が初めてのこともあり、製造業者も試行錯誤を重ねて作ってくれているため、その完成は平成30年度にずれ込んでしまった。平成30年5月には完成することになっている。平成30年5月以降、小学校と中学校でこのホワイトグローブを用いて本研究のテーマを究明していく予定である。本研究の目的は,戦後社会科の授業で定型化(方位・面積・距離の指導について)している地球儀指導において,「ホワイトグローブ」を用いることが地理の能力をどれほど高められるのかということを,関心意欲態度・知識理解・思考判断表現・資料活用の技能の観点から,小学生・中学生の発達段階による差異も含めて明らかにすることである。まず、地球儀が持ち運びに不便であるということと、地球儀にはすでに多くの情報(地名)が掲載されており、描き込むことができないことに原因がある。
ヒトVIP遺伝子導入による糖尿病抵抗性トランスジェニックマウスの作製とその解析

Vasoactive Intestinal Peptide(VIP)は当初腸管より単離されたが膵臓の神経にも存在し、インスリン分泌を促進する神経伝達物質として膵ランゲルハンス島細胞の機能を制御する可能性が示唆されてきた。今回、ヒトVIP遺伝子を膵β細胞において過剰発現させたトランスジェニックマウスを作製しその血糖・インスリン分泌に対する影響を明らかにすることを目的として以下の実験を行なった。1.ラットインスリンプロモーターの下流に、ヒトVIP遺伝子を連結したDNA断片(11.7Kb)をマウス受精卵に顕微注入しトランスジェニックマウスを作製した。2.サザン法、ノーザン法により導入遺伝子のコピー数、組織特異的発現を確認した。3.免疫染色にて膵ランゲルハンス島β細胞特異的なVIPおよびPHM-27両蛋白の発現を確認した。4.トランスジェニックマウス膵ランゲルハンス島からVIPが分泌されることをRIAにより確認した。5.摂食時の血糖値は、トランスジェニックマウスはコントロールマウスに比較して有意に低下していた。6.グルコース腹腔内投与による糖負荷試験を行なうと、トランスジェニックマウスの血糖値はコントロールマウスに比較して30-120分値において有意に低値を示した。7.グルコース投与15分後の血中インスリンはトランスジェニックにおいて約2.8倍に上昇していた。以上、ヒトVIP遺伝子導入トランスジェニックマウスにおいて、膵β細胞で産生されたVIPおよびPHM-27がオートクライン機構により膵β細胞自身に作用しグルコース刺激に対応したインスリン分泌を促進して血糖低下、耐糖能改善をもたらすことが明らかになった。国内外を通じてヒトVIP遺伝子を膵β細胞で過剰発現させた報告は本研究が初めてである。本マウスでの解析結果は糖尿病膵ランゲルハンス島細胞へのヒトVIP遺伝子導入による糖尿病遺伝子治療の可能性を同時に示唆する。
球技領域における学習者の躓きとその改善のための手立てに関する研究

本研究課題の2年目にあたる2018年度は、アメリカオハイオ州立大学に所属されているWard博士に師事しつつ、教員養成並びに現職教諭を対象とした指導内容の理解状況を把握するテスト開発の研究を中心に行った。具体的には、彼らの研究グループと共にバレーボールやサッカーのテスト問題(日本版)を作成した。本研究は、教員養成系の保健体育科教員を目指す学生や現職の保健体育教諭を対象に、両スポーツ(バレーボールとサッカー)の一般的知識(common content knowledge)の理解状況を推し量るテストで、種目毎のルール・マナー・エティケットに関する問題10問、技術に関する問題10問、並びに戦術に関する問題10問を作成した。作成した問題(30問)は、スポーツ種目の専門家(クラブチームのコーチ等)、保健体育科教師教育に携わる大学の教員、中等教育に携わる保健体育科の教員、日本語教師等の専門家に内容的妥当性について検討してもらった後に、まずは保健体育科教師を目指す学生に予備調査を実施した。概ね良好な結果が得られたことから、若干の問題文の表現等を修正し、同様の学生を対象に本調査(ウェブ調査)を実施した。収集したデータはラッシュモデルを実施し、統計解析を行った。分析した結果、バレーボールについては全体的にすべての項目において良好な結果が得られる一方、サッカーにおいてはいくつかの問題において、競技レベルの差をうまく表現できない結果が得られており課題が残された。本研究においてすでに良好な結果が得られているバレーボールについては、今後体育学関連の学術研究誌に投稿予定で、またサッカーについては問題を再検討しより良質な問題を作成する予定である。また、作成したテストを活用し、今後は大学生の教員養成の成果や現職教諭の研修状況に関する研究を推し進めていく予定である。研究実績において述べたとおり、2018年度は保健体育科における教員養成系の学生並びに現職教諭を対象としたバレーボールとサッカーの一般的指導内容(common content knowledge)の理解状況を推し量るテスト問題を作成することができた。本研究課題との関連でいえば概ね我が国において位置づけられている指導内容(学習内容)の意義や有用性に関する研究を前進させ、より具体的な視点からの指導内容を明確に捉えることができた。加えてその理解状況をさらに明確に推し量るテスト問題を作成できたと考えている。一般的指導内容知識(common content knowledge)の他、2018年度は指導力により一層関係が深いとされている専門的指導内容知識(specialized content knowledge)の研究にも着手しており、今後大学の教員養成で位置づけるべき指導内容や現職の教員研修で取り扱うべき内容などの基本的な知識についても研修を深めることができている。これらのテストが作成されれば、1教員養成系の学生や現職教員の理解状況及びそれらに影響を及ぼす要因に関する研究、2大学の授業や教員研修における効果的なプログラムの開発などを活発に推し進めることができる。特に今年度は1の理解状況やそれらに関連する要因を検討するとともに、効果的な教員研修プログラムの開発に着手したいと考えている。本研究課題の初年度にあたる平成29年度は、従前に行ってきたゴール型における児童生徒の躓き(フリーな位置にいる味方にパスを行ったりフリーな位置でパスを受ける際の注視点や状況認知上の問題)に加え、スペースに走り込む味方へのパスやスペースへ走り込みながらパスを受ける問題を検討してきた。概ね従前の分析結果と同様求められる状況下(今回は空いたスペースの認識)で同時処理的に求められる注視点の数やより速い把握の如何、あるいは解決に必要な知識(認知)の如何がプレイの成功/失敗に大きく影響していることが明らかになった。プレイ上の躓きに関する研究に加えて、平成29年度は教員の研修に関する予備的な研究を推し進めた。特に実際の指導に役立ったと教師自身が受け止める研修の特徴について探索的に検討した。この他にも、研究を進めていく上で単に授業のなかでどの程度技能が習得できたかという視点でのみ授業の有用性を検討するだけでなく、授業外の活動等継続的な活動を保障するための知見を生み出していく必要があると考えるようになったため、1休み時間における児童の運動遊びへと繋がる体育授業の特徴を探索的に検討したり、心理的な側面から、2児童の運動習慣強度尺度を作成したりした。球技領域における運動や運動遊びの継続性を高めるためには、プレイの本質的な面白さに触れさせる重要性を具体的な行為から明らかにすることができたり、また概ね保証すべき重要な視点からの尺度を作り出すことができた。平成29年度の研究目的を「身につけさせるべき技能の内容を構造的に検討し、個々の内容に対する児童生徒の躓きやその改善のための手立てを検討する」としていた。これまで概ね球技領域の構造がゴール型、ネット型、ベースボール型に構造化できたり、それらタイプ別の技能も、戦術的な行為によって構成することが継続性を高めるうえで有用であると明らかにすることができた。また、個別的な技能の内容を対象に学習者がどのような点で躓くのかを明らかにする研究も概ね蓄積することができている。特に、平成30年度の研究課題とのつながりで、球技領域における教員の理解力を推し測るテスト問題の作成にも着手しており、本研究課題はおおむね順調に進んでいるといえる。

本研究は、教員養成系の保健体育科教員を目指す学生や現職の保健体育教諭を対象に、両スポーツ(バレーボールとサッカー)の一般的知識(common content knowledge)の理解状況を推し量るテストで、種目毎のルール・マナー・エティケットに関する問題10問、技術に関する問題10問、並びに戦術に関する問題10問を作成した。作成した問題(30問)は、スポーツ種目の専門家(クラブチームのコーチ等)、保健体育科教師教育に携わる大学の教員、中等教育に携わる保健体育科の教員、日本語教師等の専門家に内容的妥当性について検討してもらった後に、まずは保健体育科教師を目指す学生に予備調査を実施した。概ね良好な結果が得られたことから、若干の問題文の表現等を修正し、同様の学生を対象に本調査(ウェブ調査)を実施した。収集したデータはラッシュモデルを実施し、統計解析を行った。分析した結果、バレーボールについては全体的にすべての項目において良好な結果が得られる一方、サッカーにおいてはいくつかの問題において、競技レベルの差をうまく表現できない結果が得られており課題が残された。本研究においてすでに良好な結果が得られているバレーボールについては、今後体育学関連の学術研究誌に投稿予定で、またサッカーについては問題を再検討しより良質な問題を作成する予定である。また、作成したテストを活用し、今後は大学生の教員養成の成果や現職教諭の研修状況に関する研究を推し進めていく予定である。研究実績において述べたとおり、2018年度は保健体育科における教員養成系の学生並びに現職教諭を対象としたバレーボールとサッカーの一般的指導内容(common content knowledge)の理解状況を推し量るテスト問題を作成することができた。本研究課題との関連でいえば概ね我が国において位置づけられている指導内容(学習内容)の意義や有用性に関する研究を前進させ、より具体的な視点からの指導内容を明確に捉えることができた。加えてその理解状況をさらに明確に推し量るテスト問題を作成できたと考えている。一般的指導内容知識(common content knowledge)の他、2018年度は指導力により一層関係が深いとされている専門的指導内容知識(specialized content knowledge)の研究にも着手しており、今後大学の教員養成で位置づけるべき指導内容や現職の教員研修で取り扱うべき内容などの基本的な知識についても研修を深めることができている。以下に示すように平成30年度においては、当初の研究計画に沿って、これまでの研究で明らかにしてきた知見に基づき、指導内容としての技能の理解力を推し測るテストの作成を行うことにする。とりわけ養成段階における学生を対象とした現状把握とその問題について検討したり、同様に現職教員を対象とした同様の研究を進めたいと考えている。(1)教員養成段階における学生の球技に関する指導内容の理解の現状とその問題(平成30年度前期)