福岡工業大学

工学部　電気工学科　今村研究室

工学教育の国際連携

今村　正明
（いまむら　まさあき　／　IMAMURA, Masaaki）
福岡工業大学　工学部　電気工学科

Masaaki Imamura, Professor & Director
Department of Electrical Engineering
Fukuoka Institute of Technology
【工学教育の国際連携概要】

近年の大学の工学教育には、教育のグローバル化、エンジニアリング・デザイン科目のカリキュラムへの組み込み、 工学動機付けやモノづくり教育の取り組みを進めることによる、教育方法の改善の潮流があります。 国際交流に携わっている状況から、米国の工学教育方法を調査研究して教育方法の改善に役立てるという目的 で計画した2006年度文部科学省教育支援事業「大学教育の国際化推進プログラム（海外先進教育実践支援）」への申請 課題「先駆的海外教育コンセプトPFL・e-PBLを活用した実践的工学電気系カリキュラムの構築とそれを応用する 新しいSE育成教育プログラムの開発」が、この申請事業に採択されました。その計画を実施して、米国オレゴン州立大学 工学部、またスタンフォード大学設計工学センター、両大学と本学との間に教育の提携関係を築いています。 その米国二大学と本学との間で実施している教育連携を紹介します。


- Projects on Enhancement of Education -

Dr. Imamura has dedicated the last five years to improving the quality of engineering education. His project plan on education was adopted by the Japanese Ministry of Education and Science as being one of the finest globalization programs for higher engineering education in 2006.

His project plan primarily outlines the global collaboration in engineering education between a Japanese engineering university, FIT, and two American universities, Oregon State University (OSU) and Stanford University. Two excellent methods on engineering education have been carried out, as part of this collaboration program with:

- Oregon State University: TekBots/ Platforms for Learning program, School of Electrical Engineering and Computer Science.
- Stanford University: Global Project-Based-Learning at the Center for Design Research.

The Japanese Ministry of Education and Science, in 2006, mentioned, “Development of the engineering program fosters good and global system engineers by collaborating with American universities that have unique programs for engineering education,” 2006.

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オレゴン州立大学工学部の TekBots Platforms for Learning
(TekBots PFL)

オレゴン州立大学工学部 EECS の TekBots ラボ の学生たち
【OSU TekBots PFL 取組み】

PFLの工学教育における役割とそのコンセプト： 福岡工業大学の米国協定校であるオレゴン州立大学工学部 EECS (School of Electrical Engineering and Computer Science) の工学教育法“The TekBots Platform for Learning(R) (Tekbots PFL)”は、 オレゴン州ビーバートン（Beaverton）に本社を構える計測器メーカー Tektronix社ほか数社の基金により 開発されました。EECS では、Tekbots PFL によるカリキュラムが米国 ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology, Inc）の工学教育認定基準に沿ったコアカリキュラムとなっています。 この Tekbots PFL は、EECS が開発した組み立てキット TekBots(R) Base　Kit を教材に使い、 その組み立て実習を通して学生を工学に動機付けし、またスキルの向上を図るよう考えられた工学教育法です。 しかしその真の狙いは、オプションボードで用意される Atmel社の Microcontroller Unit (MCU) AVR Mega128 および Tiny26L のアーキテクチュアーを理解させ、そのMCUのプログラミング、またMCUと組み合わせて用いる Ir センサ等のセンサ利用に際しての割り込み処理の方法や、MCUが備えるA/Dコンバータであるとか PWM制御機能等についての応用を学習させることにあります。
ラボでの TekBots (左）と EECS の　P. Dhagat助教授
による TekBots 関連講義（電子回路） (右）

OSU EECS はPFLに明確なコンセプトを与えています。それは、専門科目の講義の中の問題点を取り出し、 いわばポータブルの実験室（Platform）であるTekBotsを利用して、講義科目中の問題点 "Topics" を TekBots と関連付けた課題として学生に与え、TekBots 上で実験を行なわせることにより、課題解決 を図らせるというものです。つまり、PFLコンセプトは、専門科目の講義とTekBotsによる実験との連携 から問題を理解させ、解決させる工学的手法を示しています。TekBots PFL は、授業と演習を連携させる ことで効果的に工学教育を行う方法であると云えます。
科目間の知識の関連性を意識させる Context & Glue の概念

またTekBotsを扱う過程で、学生は学生同士の情報交換や教員との意見交換を行うことができ、 云わば学生によるTekBots 共同体を創ることができます。このことにより学生は、EECSの教育目標 であるシステムエンジニア（SE）のための基本的素養を身につけること、また社会でSEとして 働く際に必要となる協調性を身につけることが出来るようになるでしょう。 PFLはこのように工夫された工学教育プログラムです。EECS は、TekBots PFL を構成する 科目として、ECE112（TekBots Base Kit の組み立て）、ECE375（Microcontroller の TekBots への搭載と そのプログラミング）、ECE473（Microcontroller システム設計）など９科目をカリキュラムに 組み込み、このTekBotsコースをABET（Accreditation Board for Engineering and Technology） 認定のコアコースに位置付けています。
TekBots PFL カリキュラムでの９科目の位置づけとコアとなる ECE112

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OSU TekBots PFL の電気工学科への導入

本学電気工学科のカリキュラムでは、電気工学基礎（電気回路、電子回路、電気磁気学、半導体工学、計測工学）、 電力工学（電力伝送・変換、高電圧・プラズマ）、機器（回転機、静止器、パワーエレクトロニクス） ・制御工学（制御基礎論、システム制御論）が三本の柱を形成しており、基盤的な電気工学の教育を提供しています。 TekBots PFL を電気工学科へ導入するにあたり、学科内で「現行カリキュラムとの整合性」や「導入の狙い」 等について議論を行ないました。その結果、TekBotsプラットフォームを「サブ・プラットフォーム」として 採用する方向性が打ち出されました。
電気工学科における TekBots PFL プログラムの位置づけ

OSU EECS は TekBots PFL コースを９科目の講義・演習で構成していますが、本学科はコアとする科目を とりあえず４科目とする計画を立て、それらを新カリキュラムに組み込みました。オレゴン州立大学EECSの ９科目のコースのコア部分を取り出して本学電気工学科のためにTekBots４科目コースとして構成した カリキュラムです。
そのうちの１年生後期科目「電気工学フレッシュマン演習」は、2006年度に開講しました。また従来科目 であるプログラミングIIは、2007年度前期にTekBots科目として開講しました。いずれも選択科目ですが、 まだ準備が万全ではないので初年度は講義・演習の完成度が不充分でしたが、年を経るごとに完成されて 行くと考えます。
電気工学科での TekBots PFL のコア部分の活用

電気工学科のTekBots PFL コースを構成する科目は、「電気工学フレッシュマン演習」、 「プログラミング言語」、「メカトロニクスI（マイクロコントローラ演習）」、「メカトロニクスII」 です。この４科目はTekBots PFL コースのいわばコア科目であり、これに連携させる形で交流回路や 電子回路の科目をPFLコースの協力科目とする工夫が今後求められます。
４つの科目で構成する電気工学科の TekBots PFL カリキュラム

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スタンフォード大学のグローバル Project Based Learning (gPBL)

スタンフォード大学設計工学センター大学院修士課程科目
ME310 (06-07) PBLプロジェクトの今村ログ・ページ

PBL(Project/Problem Based Learning)は、スタンフォード大学の設計科目への適用例がよく知られ、 実施の中核施設は設計工学センター(Center for Design Research: CDR)内のPBL工房です。 センターは機械工学のLarry Leifer教授とMark Cutkosky教授を中心に運営されています。そのコンセプトは、 製品開発等で現実に発生する問題をPBLの課題とし、課題提供企業から派遣されるコーチと議論を進めながら、 学生チームが課題解決を行う問題設定解決型学習プログラムにあります。解決プロセスを通しての協調性（チームワーク）、 問題設定・解決能力の育成を目的としています。このプロジェクトプログラムの実施により、 「大学の教室で学習する教科の内容が実社会の問題の解決に果たして役立つのか」という学生が 抱く疑問に答えることができるばかりでなく、学科が用意する工学カリキュラムに学生が真摯 に取り組む態度を育てることが可能になります。2006-2007にスタンフォード大CDRの国際PBL （大学院修士課程科目 ME310 06-07）に参加した経験から、本学の修士学生がスタンフォードの修士学生 と共同で研究を進めることで大きな刺激を受け、そのことが学生の意識の変革につながることを確認しています。
2006年10月福岡工大での Leifer & Cutkosky両教授による
デザイン演習 Bamboo Bridge の製作

このPBLは、わが国のかなりの大学で効果的な工学教育手法としてすでに認知され、東京都立科学技術大学 とスタンフォード大学CDRの間で実施された「遠隔PBL設計教育」、東京大学での「機械系三学科における PBL教育」など、主に機械系学科での採用が盛んです。 スタンフォード大学は、設計工学センター内に工房を持ち、その施設を 中心にPBLを実施しています。2006-2007にスタンフォード大学の国際PBLに参加した経験から、最も期待ができるのは、 大学院修士課程学生のスタンフォード大学大学院学生との間のグローバルPBLです。今後数年間このグローバルPBLに参加して 経験をさらに積むことで、本学が企業とのPBLを実施できる実力を身に着けることが可能になると思われます。 修論研究に組み込むPBLでは、出来るだけ地域の企業と連携して地域発展へ貢献することを目指すのが良いと考えられます。 そうすることで、学生（大学）と地域社会・企業との間に種々の形での関りを創出できるでしょう。 PBLコンセプトの教育プログラムへの導入の考え方を下図に示しています。
PBLコンセプトの教育プログラムへの導入の考え方

ME310のDCIグローバルプロジェクトの際の
CDR工房でのブレインストーミング

2006-2007年度のスタンフォードCDRのPBLプロジェクト（ME310 06-07 Project）は11課題です。
福岡工大がグローバルパートナーとして参加したのは、11番目の DCI International (USA)社の ポータブル・デンタル機器開発の課題ですが、2006-2007年度は、自動車数社からのHuman/Car Interface 開発に関する課題や、パナソニック社(日本)からのGPSナビゲーションシステムなどITがらみの 課題が多く受注されています。CDRの母体は機械工学科ですが、ME310プロジェクトは他専攻に対してオープン なため情報工学専攻の学生も参加しており、学生たちは電気・機械システムの開発よりは、情報端末など ソフトウェアがらみの課題を選ぶ傾向が強いということです。
DCIグローバルチーム
完成が近い日本チームのポータブル・デンタル・システム(左)と
完成した最終の合同チームモデル(右)

＜2006-2007 スタンフォード大学ME310 PBLProject 課題＞

1. Audi (DE)
Project Title = Audi Artificial Trainer
Abstract = AUDI Trainer Project Home Page
Global Partners = Technical University of Munich, Automotive Engineering, DE
Liaisons
Uwe Koser AUDI-DE, Daniel Rosario VW-PA
Coaches
Ferdinand Wiesbeck AUDI-TUM, Joel Dillon AUDI-Stanford

2. CEE (Stanford)
Project Title = iRoom Transformer Space
Abstract = CEE Room Project Home Page
Global Partners = The Universithy Queensland (UQ) at Brisbane, Interaction Design Group, AU
Liaisons
Renate Fruchter CEE, John Haymaker CEE
Coaches
John Murray CEE-Stanford, Matthew Simpson CEE-UQ, Ann Morrison CEE-UQ, Jamie Madden CEE-UQ

3. DaimlerChrysler (USA)
Project Title = Human/Car Interface development
Abstract = DC GUI Project Home Page
Global Partners = Royal Institute of Technology (KTH), Mechatronics, Stockholm, SE
Liaisons
John Mrozowski DC>, Matthias Bauer DC
Coaches
Shad Laws DC-Stanford, Sanja Skejo DC-KTH

4. Deutsche Bahn (DE)
Project Title = Future Workplace of the Knowledge Worker
Abstract = DB Work Project Home Page
Global Partners = University of Saint Gallen (HSG), Institute for Information Management (IWI), CH
Liaison
Andreas Tittel DBahn
Coaches
Larry Cheng DBahn-Stanford, Ernst Ensslin DBahn-HSG

5. GM (USA)
Project Title = Mutli-Media Information Console
Abstract = GM Console Project Home Page
Global Partners = Technical University of Munich, Product Engineering (PE), DE
Liaisons
Cem Saraydar GM, Byron Shaw GM
Coaches
Prasad Akella GM-Stanford, Thomas Meiwald GM-TUM

6. Panasonic-ACC (JP)
Project Title = Walkatronics: wearable navigation for independent living
Abstract = Panasonic Walkatronics Project Home Page
Global Partners = University of Tokyo, JP, Department of Precision Systems and Service Engineering
Liaisons
Deanna Wilkes-Gibbs PSJL, Jean-Claude Junqua PSJL
Coaches
Bernie Roth PACC-Stanford, Shuichi Fukuda PACC-Tokyo

7. Panasonic-ATRL (JP)
Project Title = Wearable Consumer Technology for Sensing and Relaxation
Abstract = Panasonic SENSibles Project Home Page
Global Partners = The Technical University of Helsinki (HUT), FI, Helsinki School of Economics (HSE), FI University of Art and Design (UIAH), FI Helsinki School of Economics (HUE), FI
Liaisons
Deanna Wilkes-Gibbs PSJL, Jean-Claude Junqua PSJL
Coaches
Mike Van der Loos PATRL-Stanford, Anssi Tuulenmki PATRL-HUT, Lotta Hassi PATRL-HUT, Laura Gronroos PATRL-HUT

8. SAP (DE)
Project Title = User Interface for an Executive Decision-Context Device
Abstract = SAP Decision Project Home Page
Global Partners = University of Saint Gallen (HSG), Institute for Information Management (IWI), CH
Liaisons
Karsten Hinrichs SAP-DE, Katharina Rock SAP-DE, Oliver Christ SAP-HSG, Richard Probst SAP-PA, Robert Moore SAP-PA, Sam Yen SAP-PA
Coaches
George Toye SAP-Stanford, Johannes Hensel SAP-HSG

9. VW-ERL (DE)
Project Title = VW Intelligent Display
Abstract = VW Display Project Home Page
Global Partners = University of Mexico (UNAM), Mechanical Engineering and Industrial Design, Mexico City, MX
Liaisons
Daniel Rosario VW
Coaches
Uri Geva VW-Stanford, Vicente Borja VW-UNAM, Luis Equihua VW-UNAM, Alejandro Ramirez VW-UNAM

10. NOKIA (FI)
Project Title = Very Human Technology
Abstract = NOKIA Human Project Home Page
Global Partners = The Technical University of Helsinki (HUT), FI, Helsinki School of Economics (HSE), FI, University of Art and Design (UIAH), FI Technical University of Helskinki, (HUT), FI
Partner Faculty = Professor Lauri Repokari
Corporate Liaisons
Ramin Vatanparast NOKIA, Vidya Setlur
Coaches
Bob Smith NOKIA-Stanford, Anssi Tuulenmki NOKIA-HUT, Laura Gronroos NOKIA-HUT, Lotta Hassi NOKIA-HUT

11. DCI International (USA)
Project Title = Dental Compressed Air & Vacuum Delivery System
Abstract = DCI Dental Project Home Page
Global Partners = Fukuoka Institute of Technology, Japan, Mechanical Engineering, and Electrical Engineering
Partner Faculty = Professor Masaaki Imamura, Professor Yoshiyuki Kawamura
Corporate Liaisons
Glenn Klecker DCI, Tim Bukoski, Darrell McGiverin, Jason Spencer
Coaches
David Grossman DCI-Stanford, Masaaki Imamura DCI-FIT

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工学教育改善と国際教育連携が融合する
新しいグローバルな教育はあるか？　― その模索 ―

そのヒントの一つはスタンフォード大学 CDR の ME310 グローバル PBL プロジェクトに見つけることができます。
その具体策をここでは示しませんが、それは以下に述べる国際教育ネットワークを構築することで機能する 一つの有効な方法として実践できると考えています。

本学が立地する東アジアでは、隣国韓国及び中国の協定校とこれまで交流を深め、韓国亜洲大学校、 中国南京理工大学、それに本学との間で３校連携の学術合同セミナーを毎年持ち回りで開催すること や相互に学生の交換留学を行うことなどにより、本学はこの地域で国際交流の経験を積んできました。

他方、取り組みが遅れていた北米大学との教育連携は2006年度文部科学省教育支援事業 「大学教育の国際化推進プログラム（海外先進教育実践支援）」の実施により進展し、米国大学が持つ工学教育に関する 知識の修得、また米国大学との教育交流経験の蓄積が進みました。教育交流の進展により、本学がハブ校の役割 を担って、本学、中国協定校、韓国協定校、北米協定校間の工学教育広域国際ネットワークを構築することも可能になる と思われます。この国際教育ネットワークの構築に関して、「スタンフォード大学CDRの ME310 グローバル PBL プロジェク」は、われわれに多くの示唆を与えます。

グローバル化の潮流の中で、本学の各協定校が教育事業を展開する上で利益を受けることが可能となる国際教育 ネットワークを構築することにより、大学の国際連携の取り組みをさらに進めることができると期待しています。

本学がハブ校となってアジアと米国の工学系大学が参加する
国際工学教育ネットワーク構築構想

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工学教育関係論文・報告／Journal Paper and Workshop Papers on Education

Dr. Imamura’s papers pioneering his global collaboration efforts in engineering education have been published/ presented in the following forums:

  • K. Ohyama, T. Kajiwara, K. Ikeda, K. Kudou, T. Yamaguchi, K. Matsuo, M. Imamura, H. Kasiwazaki, K. Takahara, K. Takeda, T. Tujino, M. Toyofuku, M. Noguti, M. Morooka, and T. Yamane, “Introduction to Electrical Engineering with Aim of Education for Generating and Motivating at Department of Electrical Engineering, Fukuoka Institute of Technology,” IEE Japan, Vol. 126A, No.7, pp. 612-622, 2006.
  • M. Imamura and T. Kajiwara, “Construction of the pragmatic education for electrical engineering under international partnership,” The papers of Technical Meeting on Frontier in Education, IEE Japan, FIE-06-25, 2006.
  • M. Imamura, T. Kajiwara, K. Ohyama, K. Matsuo, T. Fiez, R. Traylor, and D. Heer, “Construction of the pragmatic education for electrical engineering using Platforms for Learning,” The papers of Technical Meeting on Frontier in Education, IEE Japan, FIE-05-20, 2005.

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