P2P 技術を利用した 教育支援システム SOLAR-CATS の機能 鹿児島大学 学術情報基盤センター 山之上 卓

目次 1. はじめに 2. SOLAR-CATS の概要 2.1 教師ノードシステム 2.2 学生ノードシステム 2.3 グループマネージャ 2.4 ノードシステムの構成 2.5 操作の記録再生の方法とグループの状態 3. 実験 4. 関連研究 5. おわりに

1. はじめに 教育用コンピュータ端末室の普及 – 様々な教育用分散システムが存在 Windows, Linux, Mac, WBT, Meta Frame, X-window… – 教師の操作を学生端末で表示する 教育支援システムが人気 … 多くの製品あり。 遠隔教育の需要 – 離れた教室やインターネットで、１つの教室で行うよ うな授業をしたい。

従来の教育支援システム （教師の操作を学生端末で表示するタイプ ) – 専用配線または教室内 LAN( ブロードキャストを利用 ) – 専用配線タイプは配線工事等が大変。遠隔講義は難し い。 – 教室内 LAN タイプは複数の教室を結んだ授業は難しい。 遠隔講義は難しい – 多くはプラットフォーム依存

SOLAR-CATS – P2P…reliable multicast (multicast router 必要なし ) – 遠隔教育可, ファィヤーウォール可, プラットフォーム 独立 – お絵かき、日本語プログラミング環境、 Web ブラウザ、 他 – 教師 → 学生, 学生 → 学生, その他 – 操作の記録と再生

2. SOLAR-CATS の概要 一種の WISIWYS (What I See Is What You See) アプリケーションを備えている – お絵かきプログラム、 – テキストエディタ、 – Web ブラウザ、 – 簡単なプログラミング言語のプログラミング環境、 – 英作文支援システム – 他

特徴 – 教師の操作を学生端末上で、実時間で表示 – 教師や学生が独立してアプリケーションを操作 – 教師や学生が操作を共有して共同作業を行う – それぞれの端末において、操作の記録と再生を行 う – ファイヤーウォールで隔てられた端末教室の端末 を接続して、操作の共有を行う

JAVA で開発 → プラットフォーム独立 様々な OS が混在した環境でも利用できる。 １つのコンピュータを複数の端末で共有する 場合でも利用可能 → Xwindow 端末、 Windows Terminal Edition も可 グループ内で１つの操作を共有し、 なおかつグループ内の誰でもその操作が可能 → 排他制御の機構

SOLAR-CATS の構成

2.1 教師ノードシステム 教師用端末で使用 教師の操作の記録再生 学生ノードシステムで同じ操作を同時に実行 – 教師によるアプリケーション操作を学生に実時間 で見せる – 教師の操作に対応したコマンドを教師ノードシス テムからすべての学生ノードシステムへ信頼性を 持って放送することにより実現

2.2 学生ノードシステム 学生用端末で使用される。 学生の操作を記録操作を再生 教師ノードシステムから送られるコマンドを 解釈実行することによって，教師ノードで行 われる操作を学生ノードで再現することもで きる．

2.3 グループマネージャ 教師ノードシステムと，学生ノードシステムの グループの結合状態を管理 信頼性のあるマルチキャスト必要 → 一種の P2P 技術 ノードシステムを，完全２分木状に、 TCP で結 合 O(log N)

2. 4 ノードシステムの構成

2.4.1 メインコントローラ

2.4.2 アプリケーション お絵かきソフトとプログラミング環境

Web ブラウザと英作文支援システム

SOLAR-CATS に組み込まれた日本語プログラミング環境 PEN

2.5 操作の記録再生の方法と グループの状態 操作の記録と再生 : イベントレコーダ グループの状態変更 : リモートノードコントローラ グループのアプリケーション操作状態 – 教示 (teaching) 状態 – 独立 (local) 状態 – 共有 (common) 状態 イベントレコーダの状態 – 遠隔作 (remote) 状態 – local 状態

例 : – アプリケーション： teaching, イベントレコー ダ： local – 教師が学生に操作説明をしながら、その操作の記 録 – アプリケーションを local 状態 – イベントレコーダを remote 状態にして、学生に 演習させる – そのときのすべての学生が行う操作を一斉に記録 することができる。

2.5.1 イベントレコーダ / プレイヤ

2.5.2 リモートノードコントローラ

3. 実験 3.1 黒板の代替としての利用

3.2 遠隔地間での共同作業

3. 3 操作の記録と多数の端末上での 一斉再生

4. 関連研究 1 つのノードの操作を他の大量のノードに信頼性を持っ て短時間で伝達 – 「 SENDING AN IMAGE TO A LARGE NUMBER OF NODES IN SHORT TIME USING TCP 」 ( 文献 [13]) – 「 TCP を利用した分散ネットワーク環境のための電子黒板シ ステム」 ( 文献 [15]) 排他制御機構 – 「 P2P 技術を利用した分散システム上の実時間操作共有システ ム」 ( 文献 [18]) 操作記録とその再生 – 「 A Platform Independent Tool for Evaluating Performance of Computing Equipment for a Computer Laboratory 」 ( 文献 [17]) – 「プラットフォーム独立な教育用分散システムの性能評価ツー ル」 ( 文献 [19])

英作文支援システム – 「 Using the WebLEAP(Web Language Evaluation Assistant Program) to Write English Composition 」 ( 文献 [13]) – 「 Learning Usage of English KWICly with WebLEAP/DSR 」 ( 文献 [15]) WISIWYS に関しては他に非常に多くの研究や実践 が行なわれている – [1][2][3][4] [5][6][7][8][9][10][11][16] など しかしながら、 SOLAR-CATS が備えているすべて の機能を持っているものは見当たらない。

5. 終わりに P2P 技術を用いた教育支援システム SOLAR- CATS 問題点 – 大量の記録情報を生成 → 情報の整理解析システム必要。 – 途中参加、途中離脱の問題 – 葉以外のノードに障害が発生した場合の問題 – 遠隔講義を行うためには、音声必須 – バグもまだ残っている。 現在、これらの問題解決にあたっている。

謝辞 日本語プログラミング環境 PEN をご提供い ただいた、大阪学院大学と大阪市立大学の関 係者の皆様に感謝します。 本研究の一部は平成 17 年度科学研究補助金基 盤研究 (C) の補助を受けました。 デモ