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Construction of an Adaptive Smart Learning Support System Based on Control Engineering Approach

Research Project

Project/Area Number 16H02921
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Learning support system
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

Yamamoto Toru  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (10200825)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 林田 智弘  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (20432685)
福光 昌由 (中本昌由)  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (00403585)
大野 修一  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (70273919)
西崎 一郎  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (80231504)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Keywords学習支援システム / データ駆動型アプローチ / 機械学習 / 個別学習 / e-learning / データ駆動型制御 / パフォーマンス駆動型制御 / スマートシステム / 知的学習支援システム / 制御工学 / データ指向型制御
Outline of Final Research Achievements

The role of learning support systems in individual learning, such as distance learning and home learning, is gradually becoming more important. In particular, due to the COVID-19, the opportunities for face-to-face learning has been currently limited, and the construction of learning support systems for the purpose of individual learning is becoming more and more urgent. In order to respond to such social trends, the research on construction of an "adaptive smart learning support system" was proceeded in this project, that can provide learning support to individual learners in an adaptive manner.
This system is characterized by the fact that it considers the collaboration between teachers and learners as a single system, and by introducing a control engineering approach to it, it attempts to provide a learning environment that is similar to the actual relationship between teachers and learners.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在の学習支援システムにおいては、システムの無気質感などから、学習者とシステムに内蔵された教員モデルとの間に、望ましいコラボレーションが実現されているとは言い難い状況にある。その結果、学習意欲の低下や学習離脱などの問題を引き起こしている。そのような状況において,『教員-学習者』の関係性に着目し,そこに制御工学的アプローチを導入することで、実際の『教員-学習者』間の関係に近い学習環境を提供しようとしている点は学術的に大きな意義があると考えている。
一方,コロナの影響により対面学習の機会が制限され,家庭学習やweb学習など個別学習が増えている現状において,本研究成果は社会的意義も大きいと思われる。

Report

(5 results)
  • 2020 Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Construction of a Learner Growth Model and Learner Classification Method Using exMCRNNs2021

    • Author(s)
      Hayashida Tomohiro、Kinoshita Takuya、Wakitani Shin、Yamamoto Toru、Nishizaki Ichiro、Sekizaki Shinya、Tanimoto Yusuke
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 141 Issue: 3 Pages: 273-280

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.141.273

    • NAID

      130007993296

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • Year and Date
      2021-03-01
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  • [Journal Article] Performance-driven Control System using Off-line Learned Recurrent Neural Networks2019

    • Author(s)
      Hayashida Tomohiro、Mizuguchi Takuya、Yamamoto Toru、Kinoshita Takuya、Nishizaki Ichiro、Sekizaki Shinya
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Issue: 4 Pages: 414-420

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.414

    • NAID

      130007622112

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • Year and Date
      2019-04-01
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  • [Journal Article] Parameter Estimation of a Skill Evaluation Model2017

    • Author(s)
      Kazuo Kawada, Teruyuki Tamai and Toru Yamamoto
    • Journal Title

      International Journal of Robotics, Networking and Artificial Life

      Volume: 4 Pages: 205-208

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] System change detection method using recurrent neural networks2017

    • Author(s)
      Tomohiro Hayashida, Toru Yamamoto, Takuya Kinoshita, Ichiro Nishizaki, Shinya Sekizaki and Naoto Hiratsuka
    • Journal Title

      Electronics and Communications in Japan

      Volume: 101 Issue: 1 Pages: 39-46

    • DOI

      10.1002/ecj.12020

    • NAID

      210000182142

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    • Author(s)
      Yuntao Liao, Takuya Kinoshita, Kazushige Koiwai and Toru Yamamoto
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      Volume: 100 Pages: 2963-2971

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      谷本 祐輔, 林田 智弘, 山本 透, 脇谷 伸, 木下 拓矢, 西崎 一郎, 関崎 真也
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      電気学会研究会資料・制御研究会 「制御理論・制御技術一般(スマートシステムと制御技術シンポジウム2020)」
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      脇谷 伸, 木下 拓矢, 林田 智弘, 山本 透, 西崎 一郎
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      林田 智弘, 木下 拓矢, 脇谷 伸, 山本 透, 西崎 一郎, 関崎 真也, 谷本 祐輔
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      電気学会研究会資料・制御研究会 「制御技術教育および制御一般」
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  • [Presentation] 内部モデル制御に基づく適応型スマート学習支援システムの構築2020

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      木下 拓矢, 脇谷 伸, 林田智弘, 山本 透, 西崎 一郎
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      Shin Wakitani,Takuya Kinoshita, Tomohiro Hayashida,Toru Yamamoto, Ichiro Nishizaki
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      谷本 祐輔, 林田 智弘, 山本 透, 脇谷 伸, 木下 拓矢, 西崎 一郎, 関崎 真也
    • Organizer
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Learner model and prediction of the learners understanding degree using the neural networks2019

    • Author(s)
      Tomohiro Hayashida, Toru Yamamoto, Shin Wakitani, Ichiro Nishizaki, Shinya Sekizaki, Yusuke Tanimoto
    • Organizer
      Proceedings of IEEE Frontiers In Education (FIE 2019)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 学習者モデルの構築とニューラルネットワークを用いた分類手法の提案2019

    • Author(s)
      林田 智弘,木下 拓矢,脇谷 伸,谷本 祐輔,山本 透
    • Organizer
      電気学会制御研究会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 学習者モデルに対するデータ駆動型学習支援システムの一設計2019

    • Author(s)
      木下拓矢,脇谷伸,山本透
    • Organizer
      電気学会制御研究会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Feature extraction and classication of learners using neural networks2018

    • Author(s)
      T. Hayashida, T. Yamamoto, S. Wakitani, I. Nishizaki, S. Sekizaki, and Y. Tanimoto:
    • Organizer
      IEEE Frontiers In Education (FIE 2018)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] RNNの構造選択を用いたパフォーマンス駆動型の設計2018

    • Author(s)
      水口 拓也, 林田 智弘, 山本 透, 木下 拓矢, 西崎 一郎, 関崎 真也
    • Organizer
      電気学会制御研究会
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  • [Presentation] カーネル密度推定を用いたデータ駆動型制御系の一設計2018

    • Author(s)
      佐々木絢也,木下拓矢,山本 透
    • Organizer
      電気学会スマートシステムと制御技術シンポジウム2018
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  • [Presentation] データ駆動型カスケード制御を核としたスマートシステムの構築2018

    • Author(s)
      山本 透
    • Organizer
      電気学会スマートシステムと制御技術シンポジウム2018
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    • Invited
  • [Presentation] モデルベース開発(MBD)教育の実践とその評価2017

    • Author(s)
      脇谷伸,山本透,森重智年,足立智彦,原田靖裕,村岡正,仁井内進
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • Place of Presentation
      ビックパレットふくしま
    • Year and Date
      2017-05-10
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  • [Presentation] クラスタリングを用いた学習者の習熟度評価に関する考察2017

    • Author(s)
      今地大武,川田和男,脇谷伸,山本透
    • Organizer
      電気学会制御研究会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      2017-03-26
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  • [Presentation] 機械学習に基づく時系列データの特徴抽出手法の提案および安定的システム制御のための検討2017

    • Author(s)
      林田智弘,山本透,木下拓哉,西崎一郎,関崎真也,水口拓也
    • Organizer
      電気学会制御研究会
    • Place of Presentation
      宮古島市中央公民館
    • Year and Date
      2017-03-19
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  • [Presentation] RNN を用いたオフライン学習に基づくパフォーマンス駆動型制御系の提案2017

    • Author(s)
      水口 拓也, 林田 智弘, 山本 透, 木下 拓矢, 西崎 一郎, 関崎 真也
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 中国・四国地区 SSOR アブストラクト集
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    • Author(s)
      Shin Wakitani and Toru Yamamoto
    • Organizer
      Proc. of 2017 IEEE Frontiers in Education Conference (FIE)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2022-01-27  

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