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河野ゼミ研究紹介20211020 1. 2. 3. 4. TOKYO JOHO UNIVERSITY
教員紹介
名前:河野 義広(かわの よしひろ)
所属:ゲーム・アプリケーション研究室
専門:情報工学、教育工学
所属学会:
電子情報通信学会 ※サイバーワールド研究会専門委員
教育システム情報学会
日本デジタルゲーム学会 ※ゲーム教育研究部会メンバー
テーマ:リアルタイムサイバーフィジカルシステム
主体的な学びを促進する子ども向け学修支援システム
リアルタイムWebゲームを実現するゲームデザイン基盤
4
5. TOKYO JOHO UNIVERSITY
河野の研究年表
5
研究
学部・修士
P2P型分散仮想環境
東京情報大学
2003 2006 2011 2020
2017
2014
会社員・博士・研究員
技術
リアルタイム
Webゲーム
ネットワークゲーム
・フィールド型仮想球技
・共有オブジェクト管理手法
・相補予測
・分散処理プロトコル
・DirectX(3DCG)
・ソケット通信
・並列分散処理
・同期制御技術
・Dead Reckoning
・リアルタイム性評価
ソーシャルメディア
リアルタイム
Webゲーム
・パーソナルブランディング
・7つの習慣の第二領域活動
・ポジティブ心理学と目標共有
地域活動と子どもの主体的な学び
・学修活動の収集&フィードバック
・プログラミング教育支援
・子どもの学びを促すゲーム研究
・ゲームデザイン
・ゲーム開発教育
Web技術
・Ajax
・Ruby on Rails
・Linuxサーバ
・CMS
ソーシャルメディア開発
・Twitter API
・データベース技術
・Web API開発
Webゲーム
・Node.js
・Pixi.js
Web技術
・Amazon Web Services
・Vue.js
・Docker
・オープンデータ
機械学習
・クラスタリング
・主成分分析
C/C++ JavaScript
Ruby
JavaScript
PHP
Python
6. TOKYO JOHO UNIVERSITY
研究歴(学生時代)
卒研配属~大学院修士課程(2003年度~2005年度)
茨城大学工学部 米倉研究室にて、分散仮想環境の研究
P2P型分散仮想環境における共有オブジェクト管理手法
エアホッケーゲームを用いたパックの制御権の管理を実現
大学院博士課程(2006年度~2008年度)
リアルタイムWebゲームの研究開発
Ajaxを用いた遠隔アバタの予測補間
リアルタイム型オンラインゲームの整合性と応答性を評価
学会発表
国内:東京、岐阜、種子島
国外:シンガポール、ポルトガル 6
7. 8. 9. 10. TOKYO JOHO UNIVERSITY
Dead Reckoningによる予測・補間
概要
過去データを基に遠隔アバタの状態を時々刻々予測
利点
通信遅延の影響の軽減
通信帯域の節約
10
位置 A(t)
時刻 T
予測・補間
t-ti
ti-2 ti-1 ti
A(ti)
A(ti-1)
A(ti-2)
t
11. 12. 13. TOKYO JOHO UNIVERSITY
研究歴(会社員&研究員時代)
㈱インテック・ネットコア(2006年度~2009年度)
IPv6の経路選択エージェントの開発
大学での研究成果→車の衝突回避アルゴリズム
安全確実なメッセージングシステムの研究開発
茨城大学 博士研究員(2010年度)
Web上のアテンション(人々の関心)の可視化システム
地域活性化とSNS活用
学会発表
国内:東京、長崎、福岡
国外:シンガポール、米国(カリフォルニア)
13
14. TOKYO JOHO UNIVERSITY
研究歴(情報大)
東京情報大学(2011年度~)
地域・教育システム
子ども向け学修活動データ収集&フィードバックシステム
主体性向上RPG、ICTリテラシーボードゲーム開発
ヒューマンインタラクション
7つの習慣に基づく自己実現支援システム
ポジティブ心理学に基づく目標共有システム
リアルタイムWebゲームのためのデザイン基盤技術
学会発表
国内:首都圏、札幌、香川、岡山、大分、沖縄
国外:アルバニア、韓国、オーストラリア、イタリア、
チェコ、スロバキア 14
15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. TOKYO JOHO UNIVERSITY
リアルタイムWebゲームの研究紹介
目的
リアルタイムWebゲーム実現のためのデザイン基盤の確立
課題
HTTP通信に依存しない高頻度での同期制御
ゲームジャンルおよび仮想状態を考慮した時空間管理
研究テーマ(大学院生3名が主導して研究進行中)
QoE(Quality of Experience)に配慮した最適なチューニン
グパラメータ(予測アルゴリズム,同期制御手法,通信頻
度や更新頻度の調整など)の導出
直感的操作によるWebゲーム開発支援システム
23
24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. TOKYO JOHO UNIVERSITY
ゲームについて:皆さんに質問
卒論でゲームを作りたい人?
何のためのゲームか?
娯楽のため
子どものIT教育のため
高齢者支援のため
地域活性化のため
人類の発展に貢献する手段としてのゲームがよい 31
もう一歩!
ただし、ネットワークゲームの効率化や
DBの分散化などの技術的な課題があればOK
いいね!!
プログラミング教育や情報リテラシーなど
いいね!!
地域貢献や多世代間交流
いいね!!
地域の助け合いのためのマッチングゲーム
河野ゼミの方針はどうか?
シリアスゲーム(社会課題の解決
を目的としたゲーム)に着目!!
31. 32. 33. 34. 35. 36. TOKYO JOHO UNIVERSITY
研究テーマ
主テーマ:リアルタイムサイバーフィジカルシステム
主体的な学びを促進する子ども向け学修支援システム
リアルタイムWebゲームを実現するゲームデザイン基盤
ゲーミフィケーション× AI × リアルタイム
ゲーミフィケーション:ゲームの仕組みや方法を応用
ゲーム化(Gamify)することで現実世界の課題を解決
教育、ビジネス、組織開発、スポーツなどの分野で応用
AI:機械学習とオープンデータの活用
学修ログ解析による志向抽出、ゲームデータ解析による設計算出
オープンデータを活用した問題発見
リアルタイム:実時間制約のある課題に着目
機械学習による解析結果をリアルタイムにフィードバック 37
37. 38. TOKYO JOHO UNIVERSITY
ゲーミフィケーションの簡単な説明
ゲーミフィケーションの要素(マクゴニガル 2011 )
ゴール:達成すべき目標、ルール:制約条件
フィードバックシステム:達成度の把握
自発的参加:「越える必要のない障壁」
バートルテストによる分類(バートル 1996)
39
参照:https://www.ssaits.jp/blog/motivation/gamification/bartle-test.html
39. 40. 41. 42. TOKYO JOHO UNIVERSITY
学修データ収集システム
学修活動と学年に応じて動的にアンケートを生成
43
Kawano, Yoshihiro, & Kawano, Yuka (2021). Development of Learning Systems for Children to Promote Self-Directed Choosing
of Learning Tasks. International Journal of Mobile Computing and Multimedia Communications (IJMCMC), 12(3), 60-77.
43. TOKYO JOHO UNIVERSITY
学修フィードバックシステム
44
アチーバー ソーシャライザー
エクスプローラー
バートルテストに基づき各クラスタを命名
Y. Kawano, Y. Kawano, "A Proposal of Learning Feedback System for Children to Promote Self-directed Learning",
The 24th International Conference on Network-Based Information Systems (NBiS-2021) (Taichung, Taiwan), 2021.9.
44. TOKYO JOHO UNIVERSITY
学修データ収集システムの構成図
Architecture
Front end: Vue.js (UI framework for single page application)
Questionnaire items: SQL via Web API
Answer data: Document-oriented NoSQL (MongoDB)
45
45. 46. TOKYO JOHO UNIVERSITY
Work 1. システム化の意義
考えてみましょう
システムによる学修活動の記録・解析の価値は?
質問紙との本質的な違いは?
ちょっと考えてみてください:1分
システム化の意義
大量の学修データを蓄積できる
大量の学修データを高速に解析できる
人間では不可能な複雑なデータ解析が可能
子ども達の学びに対する即時フィードバックが可能
47
47. 48. TOKYO JOHO UNIVERSITY
プログラミング教育
プログラミング教育の現状
エストニアやイギリスはプログラミング先進国
初等教育にてアルゴリズムやプログラミング言語の学習が導入
日本は2020年にプログラミング教育必修化
総合的な学習の時間:横断的・総合的な探求学習
プログラミング的思考の育成が重視される
プログラミング的思考とは何でしょうか?
プログラミング能力とプログラミング的思考の違いは?
そもそもプログラミングとは何でしょうか?
49
49. TOKYO JOHO UNIVERSITY
プログラミングとは何でしょう?
1. プログラム(Program)とは?
2. 身近にプログラムで動いているもの?
電子レンジ、炊飯器、テレビ、ラジオ、ロボット掃除機
車、カーナビ、Suica、電車、改札、ATM、自販機
コンビニのレジ、病院の受付・会計・カルテ
買い物、チケット予約、アプリ
Google、Facebook、Twitter
50
gram(書かれたもの)
pro(あらかじめ)
program(予定表)
50. 51. TOKYO JOHO UNIVERSITY
Work 2. プログラミングを学ぶ意義
考えてみましょう
プログラミングを学ぶことで何が身に付くでしょうか?
ちょっと考えてみてください:1分
プログラミングができると何が便利でしょうか?
論理的思考が身に付く、物事の仕組みが分かるようになる
課題に向き合う姿勢と粘り強さが身に付く
面倒な処理をプログラムに任せて手間を減らす
自動化して人間はやらなくてもよくする
データを保管しプログラムで解析して、生活を便利に!
52
52. TOKYO JOHO UNIVERSITY
プログラミング的思考
プログラミング的思考とは?
自らが意図したものを実現するための論理的な考え方
要素の「分解」と「組み立て」が必要
「問題の発見」「課題の抽出・整理」「解決策の実行」の流れ
53
キャリア教育コラム,https://career-ed-lab.mycampus.jp/career-column/942/
53. 54. TOKYO JOHO UNIVERSITY
主体性とは?
主体性:自分の意志で考えて行動しようとする姿勢
× 人に言われてからやる ⇒ 反応的
△ 自分から進んでやる ⇒ 自主的
○ 何をするかは自分で決める⇒ 主体的
55
『挨拶をしさない』
と言われてやる
自ら進んで挨拶をする
教室の雰囲気を明るく
したいと思い花瓶を飾る
55. 56. TOKYO JOHO UNIVERSITY
河野ゼミの強み
ゼミ活動:実践の場があること
研究発表:プレゼン形式でディスカッション、学会発表
研修プログラム:プログラミング、読解力・文章力向上
チーム開発:2つのプロジェクトで3~6名程度でチーム編成
学外との交流:地域の子育て世代、市役所、Code for Chiba
地域活動:開発アプリの実運用&学修データ収集
教育面:研究指導を主軸とした問題解決力
1. プレゼンテーション:研究成果を発信するチカラ
2. ライティング:思考を言語化するチカラ
3. ディスカッション:論理的に思考するチカラ
4. プログラミング:やりたいことを具現化するチカラ 57
システム開発&ゼミ活動
就活のネタになる!
57. TOKYO JOHO UNIVERSITY
プロジェクトと研究チーム
方針
プロジェクト毎に複数の研究チームを編成
1チームは3~6名程度とし、プロジェクト毎に3チーム程度
プロジェクトと研究チーム紹介
地域・教育システム(略称:地域)
主体的な学びを促進する子ども向け学修支援システム
子ども向け主体性開発ゲームの開発
ICTリテラシーゲームの開発
ヒューマンインタラクション(略称:インタラクション)
リアルタイムWebゲームを実現するゲームデザイン基盤
卒業生と在学生をつなぐソーシャルメディア開発
進学を前提とした新規テーマも募集(研究の継続性を重視) 58
58. TOKYO JOHO UNIVERSITY
研究チームの特徴(地域)
子ども向け学修支援システム
テーマ
学修データ収集システム&フィードバックシステム
クラウド型学修成果物共有基盤
メリット
実際に地域の子ども達や大人達と触れ合う機会がある
最先端クラウド技術(AWS)を活用したチームでのシステム開発
Code for Chibaのサポートを受けながら開発できる
科研費を使って研究に打ち込める
しっかり取り組めば即戦力として活躍できるようになる
59
59. TOKYO JOHO UNIVERSITY
研究チームの特徴(インタラクション)
リアルタイムWebゲーム
テーマ
通信遅延に基づくQoE(Quality of Experience)の評価
整合性と応答性の最適化を目的としたゲームデザイン基盤
直感的操作によるWebゲーム開発ツール
メリット
システム開発の基本を修得できる(スマホアプリもWebが前提)
ネットワークゲーム開発のノウハウを修得できる
大学院生と一緒に研究できる
ネットワーク遅延発生装置を使った実験ができる
60
60. 61. 62. TOKYO JOHO UNIVERSITY
ゼミの様子
卒研テーマ
自分自身の問題意識をテーマとする学生が多い
教員との関係
一緒に飲みに行ったり、勉強会に出掛けたりが大切
Facebookやブログで、価値観や活動内容を共有
指導方針
学生の主体性を重視
心配はするけど、手取り足取りは教えない
公正な評価が教員の役割
中途半端な状態で社会に送り出すことはできない
63
63. 64. 65. 66. TOKYO JOHO UNIVERSITY
ゼミの進め方
全体を通して
週1回のディスカッション
毎週3~4名程度が研究内容を発表し、全員で議論
サブゼミ
プロジェクト毎に各自の進捗報告
前半
社会調査、参考文献の調査
Webの知識、開発技術の修得
後半
各自のテーマに応じたフィールドワーク、システム開発
卒論中間発表
67
67. TOKYO JOHO UNIVERSITY
ゼミで使うITツール
Facebook:公式な連絡手段
ゼミの連絡、卒論指導、イベント周知
Dropbox:ファイル共有
卒論ファイル、プレゼン資料、開発関連メモ
GitHub:ソースコードのバージョン管理
システムのソースコード共有、変更履歴の確認
Slack:チャットツール
プロジェクト毎のチャット用
Gmail:各種アカウントのID
上記各サービスの登録用アカウント
68
68. TOKYO JOHO UNIVERSITY
期待する人物像(1)
1. どういう人に来て欲しいか?
自分で考えて行動できる人
技術を吸収したいという欲求がある人
積極的にゼミ運営に関わる人
大学院に進学したい人
お天道様に顔向けできる人
たばこは吸わない人がよい ※ 価値観が合うほうがハッピー
2. ゼミの推奨科目
システム系:Webシステムプログラミング, Unix論
キャリア系:インターンシップ, キャリアデザイン
69
69. TOKYO JOHO UNIVERSITY
期待する人物像(2)
3. 取ったほうがよい資格は?
ITパスポートがあれば、ある程度は技術的な話が理解可能
基本情報処理技術者なら多少就活で有利かも
LPICやCCNAなどのネットワーク管理系もよい
本を読む、社会人の友達を持つ、旅に出る、勉強会に参加
するなど、自分の視野を広げることを意識して欲しい
4. ゼミではどういった勉強が必要か?
技術:プログラミング、DB、Web、Linux、ネットワーク
社会:ソーシャルメディア、外部の人々との交流、ユーザ
目線の考え方、社会に問題意識を持つ広い視野
70
70. TOKYO JOHO UNIVERSITY
大学院進学のススメ
大学院とは
卒業後、修士課程は2年、博士課程はさらに3年の研究期間
学会発表や論文投稿、学部生の指導に取り組む
大学院のメリット
研究遂行能力はビジネス面でも役立つスキル
仕事の選択肢が拡がる(より高度な仕事ができる)
自分の市場価値が高まるので10年くらいで元が取れる
大学院のデメリット
それなりの初期投資が掛かる(学費+生活費が2年分)
2年分の実務経験が得られない→長い人生のための投資
71
71. 72. TOKYO JOHO UNIVERSITY
まとめ
本日の内容
研究方針:ゲーミフィケーション× AI × リアルタイム
子ども向け学修支援システムを鋭意研究中
千葉市若葉区や四街道市での地域活動を実践
ゼミのプロジェクトは地域とインタラクションの2つが存在
プロジェクト内の研究チームで活動
今後の予定
残り2週は他の教員からの研究紹介
11/24 ゼミ配属説明会
12/01 からは研究室に分かれて開発演習
73
Editor's Notes #8 学生の頃に研究していたネットワーク対戦型エアホッケーゲーム
P2Pで開発しているので、サーバがない。レスポンスが速いけど、不整合が生じる。パックが飛ぶ。
端末間に遅延をかけて、不整合が起きないようにする研究 #9 端末が共有オブジェクト(パック)を管理できる領域を割り当てる #17 プロジェクトの公式Webサイトです.こどものまち,プレーパーク,大人カフェ(マルシェ)の三本柱でプロジェクトを運営しており,
それらの紹介や各種連絡先,写真や動画などの活動記録が掲載されています. #18 We have proposed online/onsite hybrid community activity called “Walk Adventure”.
In this event, the online and onsite participants cooperate with each other to compete for clear time while visiting local spots in the manner of a walk rally. To reduce the time required to answer the questionnaire at the event using the collection system, the questionnaire items were limited to the minimum necessary. And the feedback system based on the learning-data collected in this event and simple clustering was developed. #42 来年度からは,子ども達が学びたいことを主体的に選択できることを目的とした「子ども向け学修支援システム」の開発に取り組みます.
具体的には,まず子ども達の学修活動を収集し,彼らの志向を分析します.次に,分析した本人の志向に近い学修課題を推薦するシステムを開発します.
最後に,創造した成果物を公開し,メンターからのフィードバックを得るための学修成果物共有基盤を開発します.
これにより,学修とフィードバックが繰り返され,子ども達の主体性向上が期待できます. #45 This is screenshot of the feedback system.
In this implementation, the learning-data was classified into three clusters. Labeling was conducted appropriately based on the eigenvalues of the first and second principal components. Each principal component was wording chosen to express the difference in features instead of superiority in skills. In this case, first principal component is labeled "Concentrative" and "Dialogical". Second principal component is labeled "Enjoy game" and "Enjoy event“.
The naming of the clusters is based on the Bartle test, a well-known gamer classification about gamification.
Achiever, Socializer, and Explorer.
When the learner responds to the collection system, the clustering results are presented in red marker. #46 This figure shows system architecture of Learning-data Collection System.
In front end, we adopt Vue.js which is UI framework for single page application.
This system dynamically constructs questionnaire from the SQL via the Web API, based on the grades and learning activities selected by children.
Answer data is recorded to MongoDB which is Document-oriented NoSQL as JSON format.