Master’s Research
嶋晏澄
SHIMA Azumi
Shaderを活用したワークショップを通じた線形代数の各項目に対する意識の変化と Shader技術の普及に関する研究
A Study on Changes in Perception of Each Aspect of Linear Algebra and the Dissemination of Shader Technology through Shader-Based Workshops
近年、クラブシーンやライブイベントにおけるVJ(ビジュアル?ジョッキー)パフォーマンスが注目を集める中、GPU上で動作するShader技術の芸術的?教育的応用が進展している。しかし、Shaderプログラミングはベクトルや行列演算を要するため、線形代数の基本理解が不可欠であり、特に数学に苦手意識を持つ学習者にとっては大きなハードルとなっている。 本研究は、Shaderプログラミングを活用した3段階のワークショップ(初級?中級?上級)を通じて、線形代数に対する興味および理解を促進し、さらにVJパフォーマンスをアウトプットとして学習効果を高める可能性を検証することを目的とする。ただし、本研究は参加者数が限定的であるため、得られた知見は予備的なものである。 初級ワークショップでは、ブロックベースやARを用いて模様生成と並列処理の体感を行い、基礎概念の習得を図った。中級では、2DオーディオリアクティブなShader(GLSL)を用いた映像制作を実施し、上級ではレイマーチングとVJパフォーマンスに挑戦する合宿形式のプログラムを展開した。学習効果の評価にはカークパトリックモデル(レベル1~3)を用い、アンケート調査および制作物の分析を行った。 中級および上級ワークショップにおいて、線形代数への興味やShader技術の理解が向上する傾向が認められたものの、参加者数が限られているため統計的な有意性は十分に確認できなかった。ワークショップ全体として、具体的なアウトプット(VJパフォーマンス等)が学習意欲を後押しする可能性が示唆された。 Shaderプログラミングを入口としたワークショップ手法は、線形代数などの数学的リテラシー向上に有望なアプローチであるといえるが、本研究は小規模なサンプルに基づく予備的検討に留まるため、さらなる大規模検証が必要である。
In recent years, VJ (Visual Jockey) performances have gained significant attention in live events, and GPU-based Shader technology has increasingly been applied in artistic and educational contexts. However, as Shader programming involves extensive use of vector and matrix operations, a basic understanding of linear algebra becomes essential?posing a considerable barrier for learners, especially those with a mathematical aversion. This study aims to investigate whether a three-tiered workshop approach (introductory, intermediate, and advanced) incorporating Shader programming can enhance interest in and comprehension of linear algebra, while using VJ performances as tangible outputs to boost motivation. It should be noted that due to the limited number of participants, the findings are preliminary. In the introductory workshop, participants experienced pattern generation and parallel processing via block-based tools and augmented reality, focusing on establishing fundamental concepts. The intermediate workshop involved creating 2D, audio-reactive shaders using GLSL, and the advanced workshop combined ray-marching techniques with a VJ performance in an intensive, residential setting. Learning outcomes were evaluated using the Kirkpatrick model (Levels 1?3) through questionnaires and an analysis of the participants’ output. While trends toward increased interest in linear algebra and improved understanding of Shader programming were observed in the intermediate and advanced workshops, the limited sample size precludes drawing definitive conclusions. Nevertheless, the use of concrete outputs?such as live VJ performances?appeared to foster greater motivation and application of the learned techniques. The workshop approach integrating Shader programming with VJ performance shows promise as an educational strategy to enhance mathematical literacy, particularly in linear algebra. However, given the preliminary nature of these findings based on a small sample, further large-scale studies are required to conclusively determine its effectiveness.