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北海道⼤学⼤学院⼯学研究院 ⼯学系教育研究センター

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掲載日: 2017 年 9 月 22 日

Moodle で構築した e ラーニング システムを Azure へ移行。Azure Media Services や Microsoft Cognitive Services といった PaaS を活用することで、利便性の向上と教材制作の自動化を実現

写真:北海道大学大学院工学研究院

北海道大学大学院工学研究院

⽇本における課題の 1 つに数えられるグローバル⼈材の育成。海外で⽣活するという経験を積める留学が、グローバル⼈材の育成において重要なファクターとなることはいうまでもありません。しかし留学には、その期間は⼤学教育を受けることができない、社会に出る時期が遅れてしまうなど、デメリットも存在します。こうしたデメリットを解消し、学⽣の「留学したい」という意向を最⼤限尊重した教育を提供するのが、北海道⼤学⼤学院⼯学研究院 ⼯学系教育研究センターです。

北海道⼤学⼤学院⼯学研究院 ⼯学系教育研究センターでは、2006 年に「CEED eラーニングシステム」と呼ばれるしくみを構築し、留学中でも遠隔教育によって教育を受け、単位が得られる環境を整備しています。同センターではこれまで、Moodle で構築した CEED e ラーニングシステムについて、オンプレミスの環境からサービスを提供してきました。しかし、外部向けサービスを、機密情報を保有する校務システムと同じオンプレミスで運⽤し続けることは、セキュリティの観点でリスクがありました。

そこで北海道⼤学⼤学院 ⼯学研究院⼯学系教育研究センターでは、2017 年に提供基盤を Microsoft Azure へ移⾏。Azure Media Services や Microsoft Cognitive Services といった PaaS を最⼤限活⽤して新たな環境を構築したことで、セキュリティの確保だけでなく、ユーザーの利便性の向上、教材制作の⾃動化を実現した「発展を伴ったシステム移⾏」に成功しています。

<導入の背景とねらい>
外部向けサービスをオンプレミスで運用し続けるのは、セキュリティの観点でリスクがあった

社会や経済のグローバル化が急速に進行しています。国際社会における日本のプレゼンスを高めるうえで、グローバル人材の育成は、いっそう重要度を増しているといえるでしょう。

このような情勢を⾒据えて、多くの⼤学が留学制度を充実させています。しかし、留学中は⼤学教育を受けることができない、単位互換がない、といった理由から、留学期間を短期に設定する、もしくは留学⾃体を控えてしまう学⽣も多いのが現状です。この状況をかねてから危惧し、e ラーニング システムを活⽤した単位認定制度を整備することで学⽣の留学を積極的に⽀援してきたのが、北海道⼤学⼤学院⼯学研究院 ⼯学系教育研究センター (以下、CEED) です。

CEED では学生が積極的に海外で経験を積むことができるよう、2006 年より「CEED eラーニングシステム」を提供しています。これと並行し、対面講義だけでなく CEED eラーニングシステムを経て能力を身につけた学生にも単位認定する制度を整備。こうした取り組みによって、海外留学を行う学生数は増加傾向にあるといいます。

写真:北海道大学大学院工学研究院 工学院長 工学博士 教授 小林 幸徳 氏

北海道大学大学院工学研究院
工学院長
工学博士
教授
小林 幸徳 氏

北海道大学大学院工学研究院 工学院長 工学博士 教授 小林 幸徳 氏は、CEED eラーニングシステムの対象ユーザーについて次のように説明します。

「CEED eラーニングシステムが主に対象とするのは、海外への留学生や、社会人で博士課程の取得を目指す関東圏の学生など、『対面で授業を受けることが難しい学生』です。もちろん、通学する学生が復習、予習に活用するという用途もありますが、いちばんの目的は、遠隔教育で対面授業と同等の知識を提供することにあります。こうした理由から、CEED eラーニングシステムで提供するコンテンツは、90 分講義の撮影データをベースとする動画教材が多くを占めています」(小林 氏)。

CEED eラーニングシステム上にある動画コンテンツの累計数は 1,800 以上、時間にして延べ 2,383 時間にのぼります。CEED ではこれらのコンテンツを、オープン ソース ソフトウェア (OSS) の ラーニング マネジメント システム (LMS)「Moodle」で構築した、オンプレミスのシステムから学生へ配信してきました。しかし、教育機関を対象とするサイバー攻撃は増加しつつあり、外部向けサービスをオンプレミスで提供することは、大学にとって大きなセキュリティ リスクになっていたといいます。

セキュリティに対する社会的責任が高まる中、今日の大学教育は、「質の高い教育の提供」とともに「教育の安全な提供」を担保することも求められます。外部向けサービスはその性質上、脅威侵入の入り口となる危険性を擁しています。これをオンプレミスで運用し続けることは、同環境にある校務システム、つまり成績や個人の情報を扱うシステムへの侵入経路を開くことにつながるのです。

小林 氏は、機密情報を扱うクローズド システムのセキュリティを確保するためには、CEED eラーニングシステムの提供基盤をオンプレミスから分離しなければならなかったと語ります。

「仮に外部向けサービスをオンプレミスで運用し続ける場合、当然ながら高い水準のセキュリティを担保する必要があります。しかし、セキュリティ対策には高度に専門的な技術、知識を必要とします。必然的に、管理作業は属人化せざるを得ません。人事異動が決して少なくない大学機関において、外部向けサービスに耐えうるセキュリティ対策を講じることは、継続性の面で限界があったのです。そのため、2017 年に控えるリプレースを機に、CEED eラーニングシステムの提供基盤をオンプレミスとは別の環境へ移すこととなりました」(小林 氏)。

また、同システムはセキュリティだけでなく、教材拡充という観点でも課題を抱えていました。前述のとおり、CEED eラーニングシステムは現段階で 1,800 もの動画コンテンツを有しています。しかし、全科目、全講義を母数とする場合、教材化できている講義の数は全体の 1/2 を満たしません。

残り半分の教材化を進め、なおかつ過去の講義動画のアップデートも進める場合、教材制作に要する工程を最適化することが求められます。しかし、下に挙げるこれまでの制作工程では、1 つの教材を作成するのにも多くのコストと工数、期間を要していました。

撮影した講義映像を教材化するまでの流れ
1. 文字起こし撮影動画に字幕を付けるために、全音声の文字起こしを実施
2. 編集・英訳作業起こした文字を字幕化する作業。教材によっては英訳して字幕化
3. エンコード完成した教材を圧縮、視聴できる形式へ変換
写真:北海道大学大学院工学研究院 工学系教育研究センター eラーニング教育プログラム 技術職員 角井 博則 氏

北海道⼤学⼤学院
⼯学研究院
⼯学系教育研究センター
eラーニング教育プログラム
技術職員
角井 博則 ⽒

北海道大学大学院工学研究院 工学系教育研究センター eラーニング教育プログラム 技術職員 角井 博則 氏は、この点について次のように説明します。

「たとえば 1 つの動画コンテンツの文字起こしを外部業者へアウト ソースする場合、依頼から原稿が到着するまでにまず 1 週間ほどの期間を要します。また、大学教育の専門性から外部業者が専門用語のすべてを正しく認識することが難しく、到着した原稿はそのままで使えるクオリティではないことが大半です。よって、今度は CEED の職員と教員で校正することとなりますが、これにも数日から数週間を要します。その後ようやく映像コンテンツとして編集を行い、約 6 時間のエンコード作業を経て 1 つの教材が完成します。ここまででわかるとおり、これまでは教材 1 つ制作するだけでも、膨大な工数、期間を要していたのです」(角井 氏)。

さらに、教材の拡充だけでなくシステム運用においても、管理に要する工数が課題化していました。CEED ではこれまで、HTML5 をベースとしたシステムをもって、PC、スマート デバイスなどマルチ デバイスで視聴可能な環境を提供。しかし、スマート デバイスの OS は短期間で多くのアップデートが発生するため、バージョン アップのたび動作確認に追われることとなります。角井 氏は「Android に関しては iOS に比べて端末のバリエーションが多く、バージョン アップも度重なるため、対応しきれないと判断し、やむなく対象外にしました」と、運用側が自力でこれに追従していくのは限界があったと明かします。

<システム概要と導入の経緯>
Azure Media Services や Microsoft Cognitive Services といった PaaS を活用することで、教材制作から配信までの工程が自動化できる

あらゆる環境の学生に向けて、あらゆる学生が必要とする動画教材を提供する。こうした「多様な学び」を今後も継続して提供するためには、単に提供基盤を移行するだけでなく、教材の制作工程、そして配信のしくみ自体を抜本的に見直すことが求められました。

この課題に対し、CEED ではクラウドの活用を前提に、提供基盤の選定を開始します。事業者側とユーザー側で責任範囲が明確に分かれているクラウドでは、工数負荷を最小限に抑えながら、システム単体のセキュリティ水準を担保できます。また、小林 氏は以前、北海道大学が設置する「北海道大学オープンエデュケーションセンター」で、e ラーニング システムのクラウド構築に関する検証作業に携わっていました。検証の対象は、CEED eラーニングシステムとは異なり学外ユーザーにも開かれた遠隔教育システムでしたが、Moodle で構築したシステムだという点は共通しています。この検証成果と知見を転用すれば、CEED eラーニングシステムの移行に要する期間、工数も最適化できると考えたのです。

CEED では 2016 年より、複数事業者を候補としてサービス選定を開始。Moodle が IaaS 環境で問題なく稼動すること、高いセキュリティ水準を有すること、以上 2 点を比較項目として検討を進めます。その結果、Azure を有力候補とすることを決定。小林 氏は、「Moodle の動作については実環境での検証結果を、セキュリティ水準については実績や外部認証機関の認証情報を参考に、比較検討を進めました。いずれの事業者もこれら 2 点を高水準で満たしていましたが、中でも Azure は、CS ゴールドマークを国内で初めて取得するなど、セキュリティについて特に高い水準を有していました」と、Azure に注目した理由を説明します。

また、Azure が PaaS を豊富に提供している点も、先の決定の大きな要因だったといいます。ビデオ ストリーミング サービスである Azure Media Services、動画内の音声をテキスト化する Microsoft Cognitive Services など、マイクロソフトが提供する PaaS の活用は、これまで人力で行ってきた作業の自動化を果たす可能性を秘めていました。角井 氏は、こうした RPA (Robotic Process Automation: ロボットによる業務自動化) の導入によって、教材作成から配信までの工程を自動化できることに期待したと語ります。

「たとえば Azure Media Services を活用すれば、OS、ネットワーク帯域ごとに最適化した形でコンテンツを配信する環境を、規格の動向に左右されることなく簡単に維持することができます。また、Microsoft Cognitive Services のMedia Indexer では音声データからテキストを抽出することが可能です。これに翻訳サービスの Microsoft Translator を組み込めば、教材制作における文字起こしや英訳、編集作業、アップロード、そして配信までが一挙に自動化できるでしょう。これを実現すべく、Moodle と Azure Media Services を連携した設計でもシステムが問題なく動作するか、検証することにしました」 (角井 氏)。

単に Moodle を IaaS で構築するだけであれば、Azure に限らず多くのクラウドで問題なく動作することが見込まれます。しかし、PaaS など他のサービスと連携する場合、動作に不具合が生じることは決して少なくありません。Azure の採用を正式決定するうえで、角井 氏が触れた検証は不可欠なものでした。

写真:こだまリサーチ株式会社 マネージャ 篠原 徹 氏

こだまリサーチ株式会社
マネージャ
篠原 徹 氏

CEED はこの検証を、教育用ソフトウェアおよびシステムの企画、研究開発、コンサルティングを主要業務とするこだまリサーチ株式会社へ依頼。その結果、Moodle と Azure Media Services を組み合わせた場合でも、動作に問題がないことが確認されました。CEED ではこの結果を受け、2016 年末、CEED eラーニングシステムの提供基盤に Azure を採用することを正式決定します。

検証作業とシステム構築を担当した、こだまリサーチ株式会社 マネージャ 篠原 徹 氏は、Azure と Moodle の親和性について次のように説明します。

「Azure Media Services だけでなく、Microsoft Cognitive Services と連携した場合でも、Moodle の動作に不具合はありませんでした。これは、Azure というプラットフォームと Moodle との親和性の高さを表しているといえます。ただ、Azure Media Services と Moodle の両サービスを別画面で管理することは、運用上、非効率的です。そのため、今回、Moodle 上の管理画面で Azure の各 PaaS の操作も一元化できるプラグインを開発しました。システム構築時にこれを実装することで、管理性を大幅に高めています」(篠原 氏)。

CEED eラーニングシステムの概要図 (左) [拡大図] 新しいウィンドウ とシステム構成図 (右) [拡大図] 新しいウィンドウ 。Moodle で構築したシステム以外はほぼすべて PaaS で構築している

<導入効果>
Azure への移行によって、ストレスなく多様な環境から利用できる e ラーニング システムを実現

Azure の正式採用を決定後、CEED では 2017 年 1 月より、実証実験を行うための、小規模な環境の構築に着手します。そこで動作に問題がないことを確認した 5 月より、本番環境の構築を開始。同年 10 月で、正式にサービス インすることを計画しています。

まだ本番稼動前という段階ながら、オンプレミスからクラウドへ移行することで、より利便性の高いサービスになるだろう、と小林 氏は期待を寄せます。

「本番稼動はまだこれからですが、これまで以上にユーザーに沿った e ラーニング システムになることは間違いありません。Azure Media Services によって、Android、iOS など学生の所持するさまざまな環境からサービスを利用できるようになります。また、ユーザーのネットワーク帯域に最適化したビット レートで動画教材が配信されるため、だれもがどんな環境であっても、ストレスなく学ぶことのできるサービスになることを期待しています」(小林 氏)。

写真: eラーニングシステムのポータル画面 (左) と教材を再生しているようす
写真: eラーニングシステムのポータル画面 (左) と教材を再生しているようす

CEED eラーニングシステムのポータル画面 (左) と教材を再生しているようす (右)。ユーザーはデバイス、OS を問わずさまざまな環境から、同システムを利用することができる

Azure への移行は、コスト面でも高い効果が期待されています。構築から数年後のユーザー環境、ファイルサイズにも対応しなければならないため、オンプレミスではどうしても、最大スペックのハードウェアで環境を構築する必要があります。しかし、クラウドではユーザーの利用状況やコンテンツ数などに併せて、適宜リソースや性能を調整することが可能です。

角井 氏は「オンプレミスと比較すると、5 年間で 50% ものコスト削減効果を見込んでいます」と説明。さらに、教材拡充という側面でもコスト メリットが生まれるだろうと続けます。

「実証実験では、エンコードに要する時間が 6 時間から 2 時間へと短縮されることが確認できました。また、Microsoft Cognitive Services を活用した文字起こし、字幕付けは、1 動画コンテンツあたり約 20 分、数百円程度で行うことができます。これまで必要としてきた工数、期間、そしてコストのすべてが、Azure への移行によって劇的に削減されるでしょう。ここで削減したコスト、リソースを新たな教材制作に割り当てることで、全講義の教材化に向けた歩を進めていきたいと考えています」 (角井 氏)。

1 つの教材制作に要する期間、コスト比較
文字起こし編集エンコード合計
オンプレミス外注 + 学内校正
期間: 10 日間
費用: 20 万円
編集作業
期間: 3 日
費用: 0 円
ローカル環境
期間: 6 時間
費用: 0 円
期間: 13 日 と 6 時間
費用: 20 万円
AzureAzure Media Analytics
期間: 20 分
費用: 153 円
Azure Media Services
期間: 2 時間
費用: 346 円
期間: 2 時間 20 分
費用: 499 円

※エンコードは複数のビットレートで行うため、費用は実測値に基づく平均値から算出

<今後の展望>
今回の成果次第で Azure の全学水平展開も

本番稼動を開始する 2017 年 10 月以降、CEED eラーニングシステムは、ユーザーの「多様な学び」をこれまで以上に支援するサービスとして学生に提供されることとなります。

また、同システムでは今後、学生の教材閲覧時間や閲覧状況の可視化といった、新たな機能についても、随時実装されていく予定です。篠原 氏は、「各ユーザーが特定の教材をどのくらい閲覧したか、教材のどこで一時停止したか、といった情報を収集し可視化するしくみを、新たにシステム上へ構築しました。ここで収集した情報は、今後、e ラーニングだけでなく講義自体をいっそう質の高いものとしていく上でも有効に活用いただけるでしょう」と説明します。

さらに今回の取り組みの成果によっては、全学の取り組みにまで Azure の活用を推奨していく可能性もあります。小林 氏は、次のように語ります。

「本学では、IT を活用したシステム等導入の好事例を共有し、最適化を図る動きがあります。今回の取り組みで一定の成果が出た場合には、他サービスの提供基盤に Azure の活用を推奨するなど、全学水平展開が進む可能性もあるでしょう」(小林 氏)。

CEED が提供する e ラーニング システムは、グローバル人材の育成という、日本の将来を左右する大きな命題を持っています。同サービスの提供基盤を Azure へ移行したことで、ユーザーの利便性をいっそう高めた同研究院。この取り組みは、北海道大学だけでなく、日本の教育全体に好影響を与えるモデル ケースになるかもしれません。

集合写真

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ソリューション概要

プロファイル

世界を牽引する最高水準の研究、技術への挑戦と、それを可能とする若手研究者、技術者の育成を目指す北海道大学大学院工学研究院 外部サイトへ移動するため、別ウィンドウで開きます。グローバル化でも活躍する人材を輩出すべく、同研究院では海外インターンシップ派遣を積極的に支援。積極性や問題解決力、国際コミュニケーション力を養う「質の高い教育」に向けた取り組みを進めています。

パートナー企業

  • こだまリサーチ株式会社

導入メリット

  • 高いセキュリティ水準を有する Azure に提供基盤を移行したことで、省リソースかつセキュアに e ラーニング システムが提供できるようになった
  • Azure Media Services や Azure Media Indexer、Cognitive Services など、マイクロソフトの技術を積極的に取り入れることで、これまで多くの工数、コストを割いていた教材制作から配信までの工程を自動化することができた
  • オンプレミスと比較し、5 年間で 50% ものコスト削減効果も見込んでいる

ユーザー コメント

「本番稼動はまだこれからですが、これまで以上にユーザーに沿った eラーニング システムになることは間違いありません。Azure Media Services によって、Android、iOS など学生の所持するさまざまな環境からサービスを利用できるようになります。また、ユーザーのネットワーク帯域に最適化したビット レートで動画教材が配信されるため、だれもがどんな環境であっても、ストレスなく学ぶことのできるサービスになることを期待しています」

北海道大学大学院工学研究院
工学院長
工学博士
教授
小林 幸徳 氏

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