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Title ファイル共有と共同編集機能をもつフリーソフトを利用した教室クラウ
Title ファイル共有と共同編集機能をもつフリーソフトを利用した教室クラウ ドの提案 Author(s) 井上, 祥史; 藤本, 尊子; 伊藤, 敏 Citation 北海道教育大学紀要. 自然科学編, 67(1): 25-31 Issue Date 2016-08 URL http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/8053 Rights Hokkaido University of Education 北海道教育大学紀要（自然科学編）第67巻 第１号 Journal of Hokkaido University of Education（Natural Sciences）Vol. 67, No.1 平 成 28 年 ８ 月 August, 2016 ファイル共有と共同編集機能をもつフリーソフトを利用した 教室クラウドの提案 井上 祥史*・藤本 尊子*・伊藤 敏** * 北海道教育大学札幌校 ** 岐阜聖徳学園大学 Proposal of a “Classroom Cloud” with File Sharing and Collaborative Editing by Free Software INOUE Shoshi＊, FUJIMOTO Takako＊ and ITOU Satoshi＊＊ ＊ Integrated Learning Development, Sapporo Campus, Hokkaido University of Education ＊＊ Gifu Shotoku Gakuen University ABSTRACT Nowadays pupils and students live daily surrounded by many ICT machines. It is important for them to learn independently but creatively and to be educated by collaborating with others through the ICT machines. We expect such machines to effectively help them become more creative and more collaborative if we are able to implement a good system into education. Classroom cloud computing has the advantage of collaborative education. Each individual learner can possess files and jointly edit with other learners inside and outside the classroom. In this study we propose one example of a classroom cloud using free software, considering that learners acquire their independent learning and new awareness by the tablet or note PC which they are familiar with. This classroom cloud construction also shows the probability of an easy method to build the server for collaborative education by utilizing the one-board microcomputer Raspberry Pi. This study provides schoolteachers the basic information needed to develop active learning with machines they are used to, and to learn the potential of digital textbooks and/or education materials supporting classes. Keywords: File sharing, Joint editing, Classroom cloud, Collaborative education, Active learning 25 井上 祥史・藤本 尊子・伊藤 敏 １．はじめに ドを構成して，協働教育環境の機能を評価するこ とを試みた。その結果を報告する。 アクティブ・ラーニングは基礎的な知識を前提 として，コミュニケーションを図りながら共同作 業や実験演習を通して，発展的な課題に対する主 ２．教室クラウドの構築 体的な学びを促す学習過程である。この共同作業 ２.１ サーバの構成 やディスカッションをICTでサポートするための ⑴ サーバの機能 基本的な要件に，教室内で教師と学習者あるいは 協働教育の教室内環境では，手書きした画像を 学習者間で画像やテキストを共有し共同編集する 相互に表示しながら共同編集する場面などが想定 ことが含まれる。このような環境を構築するため， されている。総務省の行ったフューチャースクー 市販の多くの協働学習システムでは学校内あるい ルの総括1）によると，電子黒板とタブレットの間 は学校外に協働教育プラットフォーム1）と呼ばれ で協働教育環境を実現するために必要な機能は， るサーバを設けてクラウドを構成し，ファイル転 ⑴ファイル・画像双方向転送機能，⑵生徒画像一 送や共有そして双方向編集で添削や質問への回答 覧表示，⑶表示の拡大縮小，⑷実体投影器映像の を支援する役割などを担わせている。しかしなが 表示，⑸電子模造紙機能，⑹アンケート収集・集 ら学校内外にサーバを設けることはコスト及び管 計，⑺学習者画面のロック，⑻掲示板，⑼学習履 理の面で負担が大きく，導入から設置そして管理 歴管理，⑽スケジュール管理，⑾ポータルサイト まで外部に依存することになる。このため設置さ を介して自宅学習，などが挙げられている。これ れた協働教育クラウドは新たな教育素材やアプリ らのうち⑴，⑵，⑸，⑹の機能はファイル共有サー などを自由に導入することも困難になってしまう バに関連するものであり，⑸は文書，⑹はスプレッ 場合がある。その一方で，教師の求める教育需要 ドシートの共同編集の機能である。その他はカメ は教室内で簡易にファイル転送ができ，自由に編 ラ映像表示やMoodleなどのLearning Management 集のできることなどが主なものである場合が多 System（LMS）の学習管理機能に属する機能で く，シンプルで扱いやすい環境とすることが教育 あり，⑺を除けば従来の使い慣れた環境で実現で におけるICT活用を進める決定的な要素であると きるものである。このため上記機能の基盤となる 考えられる。このような学校内での協働教育環境 教室内でのファイル共有と共同編集環境の構築に の需要を満たすものとして，クラウドのGoogle ついて検討を行った。 DriveやGoogleClassroomなどがあり，簡易にファ リアルタイムで共同編集を行うには，ファイル イル共有や共同編集などを行うことができること 共有サーバを利用して個別にファイルを編集して から，大学などでの利用も始まっている2，3）。し 寄せ集めるか，共有ホワイトボードを利用する。 かしながら教育環境をIT企業のクラウドに頼る クラウドサービスのGoogleDocsやEvernoteなど ことにはプライバシーやセキュリティに抵抗感や ではリアルタイム共同編集を行うことができる 不安を感じることも多く，自分でアカウントを取 が，アカウントを個別に取得し管理しなければな 得し管理することが前提になることから小中学校 らない。ところが実際の教室内共同編集では異な の教育現場で利用することの検討はあまり行われ る手書き画像を個別に編集しそれを並べて表示し ていない。 ても構わないことが多く，適切なタイミングで個 このためICTによる教育サポート環境が活用さ 別の画像を共有して合成すれば十分に共同編集の れるようになるためには，使い慣れた環境が援用 需要を満たすことも多い。また共有ホワイトボー できる教室内のファイル共有環境の構築が必要で ドを用いる場合でもファイル転送機能は必要であ あると考え，フリーソフトを用いて教室内クラウ る。このように共同編集環境を構成するためには， 26 ファイル共有と共同編集機能をもつフリーソフトを利用した教室クラウドの提案 汎用的なファイル共有環境の整備が前提条件であ し て，LinuxのOSで あ るRaspbianの 上 で 動 作 す る。そこでフリーのソフトウェアで作るファイル るownCloud5）とBitTorrent Sync6）の２つのフリー サーバと，無線接続された10台程度のタブレット ソフトを選び，両者の動作機能を比較した。また から成る模擬的な教室のファイル共有環境を作 ownCloudと 同 様 の 機 能 を 持 つPydio7）も 別 の り，そのうえで協働教育に必要な条件を探ること Raspberry Piに立ち上げて比較検討することにし にした。 た。このうち２つのPC間で通信するpeer to peer ⑵ ネットワーク構成 ソフトであるBitTorrent Syncの場合は，図２の 小中学校の教室内の生徒数は多くとも40人程度 ようにRaspberry PiのBitTorrent Syncの鍵raspi であり，タブレットを教室で利用する場合には， を各タブレットに配布することで共有ファイル いろいろな授業で同じタブレットを共同で使うの サーバの役割をRaspberry Piに持たせた。 が実情であると考えられる。このため学習者個人 にアカウントを割り振るのではなくタブレットに アカウントを付与しそれを共用するシステムが合 理的である。利用者のアカウント管理を行わない ために学習者の履歴や著作物を自動的に蓄積する ことはできず，必要な場合は個別に履歴を管理す る方法を考察することになる。 この教室の範囲にファイル共有サーバを設ける 簡 易 な 方 法 と し て，NAS（Network Attached Storage）やワンボードマイコンの利用が考えら れる。ワンボードマイコンのうちLinuxやWindows 10（*）が動作するものにRaspberry Pi4）があり，ソ フトウェアの導入が簡便であるとともに可動部分 がなく低消費電力で堅牢であるため，ファイル 図１ Raspberry Piの外観 サーバとして利用することにした。NASを用い る場合もこれと類似の環境を設定することにな Raspberry Piを使わずに共有フォルダを構成す る。図１にケースに入ったRaspberry Piの外観を る場合は，TeacherPCのBitTorrent Syncの鍵を 示す。図２に汎用Wi-FiルータとRaspberry Piで すべてのクライアントに配布することになり，こ 構成したファイルサーバと教室内ネットワークの のときはTeacherPCの電源が入っているときだ 接続環境を示す。以後，この環境を教室クラウド けファイル共有サーバとして機能する。 と呼ぶことにする。他の教室で協働教育を行うに また教室内クラウドのみにアクセス範囲を限定 は，相似な構成を持つ他の教室クラウドにタブ するため，上流での8888および55555のポート番 レットを持って移動するかまたは教室クラウド全 号のパケットを遮断した。またソフトウェアおよ 体を移動する。 びハードウェアの諸設定はデフォルトを基本とし Raspberry Piの フ ァ イ ル サ ー バ の 機 能 は， た。表１に使用した機器及びソフトの仕様を示す。 WindowsやAndroidお よ びiOSの ど の プ ラ ッ ト これらの環境を試用した結果，タブレットを含 ホームでも動作するクライアントのアプリが存在 む教室内でファイル共有を行うには⑴クライアン しWeb利用もできるという条件を満たすものと ト間でBitTorrent SyncのTeacherPCキーを持つ， ⑵Raspberry PiとクライアントでBitTorrent Sync * 脚注 Windowsは米国Microsoft社のoperating system のRaspberry Piキ ー を 持 つ， ⑶Raspberry Piに 27 井上 祥史・藤本 尊子・伊藤 敏 Raspberry Pi internet prohibit 8888, Wi-Fi router 55555 ports raspi 192.168.11.200 Wi-Fi projector server LAN DHCP 192.168.11.0/26 teacher std01 std02 raspi raspi raspi ・・・ std10 raspi TeacherPC 図２ 教室クラウドのネットワーク構成。 （サーバおよびクライアントの上段はownCloudまたはPydioのアカウント，下段はBitTorrent SyncのRaspberry Pi のキー raspiの配布を示す） 表１ 教室クラウドの構成 Raspberry Pi2 B SD card=Toshiba Class10 64G, 2016-02-09-raspbian-jessie-lite.zip Wireless router BUFFALO WSR-1166DHP web server Apache2, MySQL, PHP5, PHP module GD ownCloud owncloud-8.2.2.tar.bz2, ownCloud-2.1.0.5683-setup.exe (Windows client) Pydio pydio-core-6.2.2.tar.gz BitTorrentSync BitTorrent-Sync_arm.tar.gz, BitTorrent-Sync.exe (Windows client) ownCloudを立ち上げる，⑷Raspberry PiにPydio を立ち上げる，の方法があり，最も簡単なのは Raspberry Piを用いない⑴の方法であった。また Pydioはユーザの権限をコントロールすることが できるがインストールは少し複雑であった。それ ぞれの教育需要に応じてファイル共有方法を選択 することになる。 ２.２ クライアントの機能 ⑴ 教師用PC 図３ 電子黒板ツールによる関数グラフとコンパス による作図（Open-Sankore）。 教室クラウドで図２のTeacherPCがプロジェ クタに表示する機能には，共用フォルダにある学 果，ともに上記の機能をほぼ満たしていることを 習者の作成したオブジェクトに対し，⑴内容の表 確認した。図３に使用例を示す。 示， ⑵手書きコメントを書く，⑶テキストの挿入， ⑷一覧を示す，⑸配置を自由に変える，⑹共同編 ⑵ 共同編集 集，などがある。これらの機能を実現するために 共有フォルダにある同一の文書ファイルを複数 は電子黒板ソフトの使用が適しており，様々な教 のクライアントで共同編集を行う場合として， 材も利用できる高機能な電子黒板ツールに「白板 ownCloudのwebイ ン タ ー フ ェ イ ス のDocument 8） 9） ソフト」 やOpen-Sankore がある。試用した結 28 モードを検討した。このときオープンソースの ファイル共有と共同編集機能をもつフリーソフトを利用した教室クラウドの提案 LibreOfficeがデフォルトでおよそ15秒ごとに同 これに代わるものとして，画素情報の転送で同 期され，共同編集が可能であった。図４にown 時編集を行う方式があり，ネットワークやサーバ Cloudで１つのファイルを共同編集した時の履歴 にかかる負荷が少ない。この方式を用いたものに の様子を示す。図５は共有フォルダの中の文書 「白板ソフト」やweb上で動作するいくつかのク ファイルをwebインターフェイスのviewerモード ラウド・サービスがある。クラウドを利用する代 で表示した場合を示し，編集者のコメントや吹き 表的なものにWhiteboard Fox10）があり，高機能 出しなどを読むことができる。共同編集を行うに なTwiddla11），Scribblar12）なども試用できる。例 はDocumentsモードに移行する。試用した結果， え ばWhiteboard Foxあ る い はTwiddlaで は10ク 現状では２ユーザで頻繁な更新を行った場合や３ ライアントでも十分高速に同時編集することがで ユーザ以上で同時編集を行うと同期に時間がかか きた。これらのサービスはアカウントの取得は必 るようになるため多人数での使用は実用的ではな 要としないため，教育需要に応じて教室で臨機応 いことがわかった。Pydioもほぼ同様の機能で 変に使用するのに適している。図６はTwiddlaを あった。このような編集ソフトによる文書の同時 用いたリアルタイムの共同編集の例で，pdfファ 編集はサーバに負荷がかかるためGoogleDocsな イルの上にコメントや数式（Texフォーマット） どのクラウドでも５ユーザ程度までの利用に限ら を書き込んでいる。編集後はpdfまたは画像で保 れるようである。 存し共有する。 ３．協働教育環境としての実用性 ３.１ ファイル転送機能 教室クラウドの共有フォルダにおけるファイル 転 送 機 能 を 比 較 し た。 表 ２ に お い て， 最 初 の +5filesは１ファイルのサイズが1.6Mbyteの画像 ファイルを５ファイル同時にuploadしてすべての クライアントに転送が完了するまでの概要の時間 図４ ownCloudのWebイ ン タ ー フ ェ イ ス を 用 い た ファイルの共有状況（中央欄） 。右欄では共同編 集の履歴が色別に表示されている。 を測定したものである。その右列の+5filesはさら に５ファイルを転送するのに要した時間であり， -10filesは10ファイルを削除するのに要した時間 である。 図５ ownCloudのWebインターフェイスを用いた共 同編集中の文書（viewerモード） 。共同編集者の コメントや吹き出しなどが閲覧できる。 図６ リアルタイム共同編集（Twiddla） 。訂正マー クやコメントそして修正した式を記入している。 29 井上 祥史・藤本 尊子・伊藤 敏 表２ 共有ファイルが同期に要した時間（1 file＝1.6 Mbyte） サーバ ソフト 同期時間（sec） 3 client 9 client +5files +5files -10files +/-20files +5files +5files -10files +/-20files ownCloud 140 150 60 （－） 150 145 120 （－） Pydio 15 25 30 （－） 130 140 75 （－） BitTorrent Sync 14 17 5 20 / 5 40 40 6 175 / 5 また+/-20filesは20ファイルを一括uploadまた に反映させる必要がある。このような場合には は削除に要した時間である。３分以上の転送時間 ownCloudやBitTorrent Syncのバージョン管理機 を要した場合は （－）表記で示した。転送時間は， 能が利用できる。 最も遅いクライアントの同期音または大アイコン の画像表示・非表示の経過時間とした。 転送速度はownCloudが最も遅くクライアント 数に依存しないのに対して，Pydioではクライア ント数に依存している。これはPydioが共有フォ ルダを新たに作成して，そのフォルダとクライア ントとのインデックスを作成するために時間を要 するものと考えられる。また，同じファイルを使っ た転送を繰り返す場合には，初回のupload時に作 成されたインデックスの履歴が残るため転送時間 図７ ownCloudの履歴表示 はどの場合でも短縮する。 これらの中で転送時間の短いシステムはBit Torrent Syncで９クライアントの場合で1Mbyte あたり5secであり，最も遅いownCloudでも18sec であった。小中学校の教室内で扱うファイルサイ ズは大きくとも数Mbyte以内と考えられるため， Raspberry Piで構成した教室クラウドはどのシス テムでも実用的なファイル共有環境であるといえ る。 ３.２ 協働教育環境 協働教育は学外の地域や家庭と協働で主体的な 図８ BitTorrent Syncの履歴表示 学びを促すことも含まれる。自宅学習などの反転 学習を行うためには，毎年個別のアカウントを設 これを用いるとタブレットの共有フォルダの学 けてタブレットまたは携帯からownCloudやLMS 習ファイルを自宅で編集し，タブレットを教室ク にネットワークを通してアクセスする必要があ ラウドに再接続したときに，ファイルの変更記録 る。しかしながら検討したシステムのように学外 を確認することができる。更新を反映させるため から教室クラウドにアクセスできないようにして にはタブレットの教室クラウドへの接続が必要で いる場合には，学外での学習結果を教室クラウド あり，共有フォルダの消去設定と合わせて使用す 30 ファイル共有と共同編集機能をもつフリーソフトを利用した教室クラウドの提案 るルーティンワークを行えば，毎回クリーンアッ プしたタブレットを使い履歴を確認しながら授業 を行うことができる。具体的な学習内容の変化を 知るには，変更時のファイルを記録するAutoVer13） 2011． ２．ownCloudを用いた全教職員向けファイル共有サービ スの構築，松岡・田島・出口・森，大学ICT推進協議 会，F2B3，2014． ３．ownCloudによる学内クラウドサービス「弘大クラウ などのソフトをTeacherPCにインストールする。 ド」の構築と運用，葛川・葛西・須藤，第18回学術情 これにより共有フォルダの特定ファイルの変更内 報処理研究集会発表論文集，pp.68-73，2014． 容を個別フォルダに記録蓄積できるので，学習者 ごとの学習内容を継続的に把握することができ る。このようにフリーソフトを用いて教室クラウ ド外の学習もサポートする協働教育を工夫できる ことがわかった。 ４．Raspberry Pi, https://www.raspberrypi.org/ ５．owncloud, https://owncloud.org/ ６．BitTorrent Sync, https://www.getsync.com/intl/ja/ platforms/desktop ７．Pydio, http://jaist.dl.sourceforge.net/project/ ajaxplorer/pydio/ ８．白板ソフト，http://www.mbrain.com/ ９．Open-Sankore, http://open-sankore.org/ 10．Whiteboard Fox, https://whiteboardfox.com/ ４．おわりに 11．Twiddla, http://www.twiddla.com 学習者がタブレットやノートPCを教室で使用 して教師や学習者間で双方向にコミュニケーショ ンを取りながらインタラクティブに学べる環境を 構築することは，学習者の主体的な学びや発見を 引き出すことが期待できる。教室でこのような環 境を構成するための現実的な方法として，フリー 12．Scribblar, http://scribblar.com/ 13．AutoVer, http://beanland.net.au/autover/ （井上 祥史 札幌校特任教授） （藤本 尊子 札幌校教授） （伊藤 敏 岐阜聖徳学園大学教授） ソフトを使った教室クラウドを提案した。そして 教室クラウドのファイル共有と共同編集機能を用 いて協働教育を行うことができ，教室外の学習も サポートするアクティブ・ラーニングにも対応で きることを示した。デジタル教科書の使用やサ ポート教材の検索や開発と合わせて，教師がファ イル共有を行いながら使い慣れた手法でICT教育 を工夫できる環境が整って来たといえる。 謝 辞 本研究は平成27年度北海道教育大学大学教育開 発センター研究事業の補助金の一部を用いて行わ れたものであり，成果の概要をまとめたものであ る。 参考文献とURL（2016年３月22日参照） １．「教育分野におけるICT利活用推進のための情報通信 技術面に関するガイドライン（手引書）2011」，総務省， 31