Java3D，Swingを用いた 自然科学教育のための教材開発

Java3D，Swingを用いた
自然科学教育のための教材開発
中村泰之 名古屋大学情報科学研究科
中野裕司 熊本大学総合情報基盤センター
徳永健一 彼方株式会社
名古屋大学大学院情報科学研究科
2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
目次
„はじめに
„シミュレーションの重要性
„Java3DとSwingの利用
„教材例
„一般公開
„Webサイト紹介
„アンケート調査
„まとめ
„情報公開
名古屋大学大学院情報科学研究科
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2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
はじめに
„2002年度CIECプロジェクト事業の一つ
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自然科学教育のための教材開発
Swingを利用した洗練されたGUI環境
Java3Dによる3次元シミュレーションの実現
インターネット上で公開
„「Java３Dを用いた科学現象の視覚化に関す
る勉強会」の成果 （勉強会は3月に閉鎖）
名古屋大学大学院情報科学研究科
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2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
シミュレーションの重要性
„ 計算機シミュレーションが新たな物理学の研究アプ
ローチの一つとして定着
„ 解析的に解けない運動を数値的に解く
• 運動の視覚化
• 自然現象の理解を助ける
„ 実際には実現困難なパラメターの設定が可能
• 仮想実験
„ 自由なスケーリング
• 原子･分子の世界から宇宙の世界まで
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2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
Java3DとSwingの利用
„ Javaの利用
• Windows、Linux、Solaris、IRIXなどの環境での共通の
実行
• アプリケーションとしてだけでなく、AppletとしてWebブラ
ウザ上で実行可能
• Threadを用いたリアルタイムシミュレ−ション
• 国際化機能
„ Swingの特徴
• 洗練され、共通性（Look & Feel）の高いGUI
„ Java３Dの利用
• Javaから直接3次元CGが扱える
• リアルな3次元視覚化 → より現実に近い運動を表現
• 視点を自由に変更可能
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2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
教材例
„ 2次元シミュレーション（同等のものを授業で活用）
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拡散現象
πの計算
振り子、二重振り子
ロジスティックマップ
その他
„ 3次元シミュレーション
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三次元二重振り子
ボウル・円錐内の質点の運動
球面振り子
フーコー振り子
コマの運動
三体問題
その他
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2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
一般公開
„ 一般公開の意義
• 利用者は時間・場所を選ぶことなく学習が可能
• 管理者にとっては、様々なフィードバックが改良の参考になる
„ 既存の「シミュレーション物理」（名古屋大学全学教育科目）
のサイトを利用
• コンピュータ＆エデュケーション 14 (2003) 34
• 授業と同等のシミュレーションを実現できるJavaアプレットを用意
• 授業の予習・復習に利用（レポートの質の向上を期待して）
„ シミュレーションの概要説明を付加し利用者の便宜をはかる
• アプレット
• 運動の解説
• 操作方法
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2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
Webサイト紹介
ダウンロードボタン
jarファイルをダウンロードし
アプリケーションとして実行可能
アプレット
シミュレーションメニュー
解説
操作方法
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2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
アンケート調査
„様々なフィードバックは改良の参考になる
„実験の受講者にアンケートを計画
しかし
„前期は十分なデータが集まらず
後期に再度アンケートを実施予定
ご意見を歓迎します
„結果は何らかの機会で報告したい
名古屋大学大学院情報科学研究科
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2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
まとめ
„ 「Java３Dを用いた科学現象の視覚化に関する勉強
会」で得られた知見を土台
„ 自然科学教育のための教材開発
• Swingを利用した統一性の高いGUI
• Java３Dを用いた3次元シミュレーションの実現
„ インターネット上で公開
• Javaアプレットとその解説によりWebサイト上で学習でき
る環境を提供
• プログラムをダウンロードしアプリケーションとしても実行
できるように配慮
„ 今後はフィードバックをもとに改良を加えていきたい
名古屋大学大学院情報科学研究科
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2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
情報公開
„URL
• http://kiso3www.phys.human.nagoya-u.ac.jp/
• http://www.phys.human.nagoya-u.ac.jp/
~yasuyuki/presen/PCC2003/PCC2003.pdf
„文献
• コンピュータ＆エデュケーション 14 (2003) 34
別刷をご希望の方は郵送しますので、メールでご請求ください。
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2003 PC Conference 8月7日 鹿児島大学
訂正
„論文集 pp.232（00078.pdf）
• 誤：参考文献[7] http://kiso3.phys......
• 正：参考文献[7] http://kiso3www.phys......
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