3次元CAD学習支援システムに関する研究

多くの工学系大学では，従来の設計製図にかえて， CADシステムを利用したCAD教育を
実施している.大学におけるCAD教育としては， 2次元CADシステムによる単なる製図教
育に留まるのではなく， 3次元CADを目指した教育の必要性が叫ばれている.
3次元CADでは，より自由な形状設計を行うために，自由曲線や自由曲面の取り扱いが
重要なテーマの1つである.
3次元CADで扱う自由曲線や自由曲面は， 3次元空間上の制御点と呼ばれる位置ベクト
ル，制御点の接線ベクトルや重みなどを与えて表現する.初心者にとっては，コンピュー
タグラフィックス上に表示される曲線や曲面と，自由曲線や曲面創成式が持つこれらの値
との関係把握が非常に難しいと考えられる.本論文では， 3次元CAD教育を進める上で，
学習者にとって理解が困難であると考えられる自由曲線や自由曲面の創成を支援する学習
システムに関する研究成果をまとめたものであり，次の7章から構成する.
第1章の緒論では，本研究の目的を述べ，本研究の位置づけを行うと共に，本研究によ
って得られた諸成果を概説する.
第2章では，工学系の大学で実施されているCAD教育の現況，CAD教育の目的，および
実際にCAD教育を実施する場合の問題点について言及する.
第3章では，第2章で述べた問題解決策の1つとして，パーソナルコンビュータによる
手軽なスタンドアローン型学習システムを提案する.本システムは，フロッピーディスク
1枚に収まる手軽なシステムであるが，黒板の講義と実際のCADシステムによる実習だけ
では理解しにくい自由曲線や自由曲面の創成原理を，学習者がコンピュータと対話しなが
ら学習を進めることで，理解を助けることに特徴がある.
第4章では，第3章で提案したシステムの問題点を述べ，より充実した学習環境を提供
するネットワーク型CAD学習システムの可能性を探る.スタンドアローン型学習システム
は，教材管理の困雛さ，学習履歴収集の困難さ，マルチメディア化の困難さ等の問題点が
残っていた.一方，近年のマルチメディア化が可能なインターネットの普及に伴い，イン
ターネットを教育に利用する試みが各地で開始された.インターネットを利用すること
で，スタンドアローン型学習システムの問題点は解決する.
第5章では，第4章で考察したインターネットを利用したネットワーク型CAD学習シス
テムを提案する.インターネットが持つグローバル性，マルチメディア性，双方向性，同
時性等を利用したネットワーク型学習システムは，大学内の利用に留まらず，広く学内外
からの利用が可能になり，生涯学習，社会人教育への展開が計れる.
第6章では，提案した2つのシステムを実際の教育現場に持ち込み，教育効果を検証し
た結果を述べた.提案した学習システムは， 3次元CAD教育のような，講義と市販CADシス
テムによる実習だけでは理解が困難な教育に有効であることが分かった.
第7章は結論であり，本研究で得られた諸結果をまとめると共に，今後の課題について
述べる.
本研究の成果は，他の教科にも応用が可能であり，教育の効率化に寄与するものと信じ
る.

画像データは国立国会図書館から提供(2012/3。JPEG2000形式を本学でpdfに変換して公開)