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類題自動生成システムの開発とその授業実践への適用

Research Project

Project/Area Number 17011038
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Humanities and Social Sciences
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

三輪 和久  Nagoya University, 大学院・情報科学研究科, 教授 (90219832)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石井 成郎  愛知きわみ看護短期大学, 講師 (80399237)
Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥7,000,000 (Direct Cost: ¥7,000,000)
Fiscal Year 2006: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2005: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Keywords学習支援システム / 数学教育 / 類推 / 作問
Research Abstract

数学学習は,教師が例題によって解法の教示を行い,学習者はその例題の類題を解決する練習を繰り返し行うという方法で進められる.このような学習では,多様な特徴を持つ問題が多数必要になるため,学習のための問題を供給することは,学習支援における重要な課題であると考えられる.そこで,本研究では数学の文章題を対象とし,「問題状況」と「解法」の特徴において多様な問題を生成するためのシステムを実現し,評価実験によって本システムの有効性を確認した.
本システムの評価は,1.問題のバリエーションを増殖させ,適切な問題を生成することができるかを確認する動作実験,2.教師ユーザとのインタラクションを通じて有効な知識を学習することができるかを確認する運用実験を通じて,それぞれ実施された.動作実験では,市販の問題集から抽出した問題の初期セットをシステムに登録し,システムに問題を生成させて,教師ユーザとインタラクションを行うサイクルを繰り返すという方法で実施した.
動作実験での教師ユーザは研究者自身が行った.この結果,システムは初期セットに含まれない新しいタイプの問題を生成することで,実際に問題のバリエーションを増殖させることが可能であることが判明した。図には,3つの市販の問題集から構成されたデータセット,およびそれらをマージしたデータセットから生成された問題パターンの増幅割合が示されている。
また,運用実験では,教師ユーザとのインタラクションを行うことで,ある程度適切な問題が生成可能になることが確認された.具体的には,ノービスとして一般大学生,エキスパートして数学専攻の大学院生と高校数学教師に教師ユーザを依頼し,本システムを使用して作問を行ってもらうことで,本システムがユーザとのインタラクションを通じて,有効な知識を学習することができるかの確認を行った.この結果,システムはエキスパートからは有効な知識を学習することができたが,ノービスからは適切な知識を獲得できないケースが確認され,本システムが問題生成を実行するためには,充分な数学能力を持つ教師ユーザが必要であることが判明した.上記の動作実験,運用実験に関して追加的実験を行い,さらに頑健な結果を得た。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2007 2006 2005 Other

All Journal Article (11 results)

  • [Journal Article] Can an AI System Facilitate Human Creative Generation?An Experimental Investigation in Mathematical Problem Posing.2007

    • Author(s)
      Kojima, K., & Miwa, K.
    • Journal Title

      Proceedings of the 29th annual conference of the cognitive science society

      Pages: 1169-1174

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 人工知能システムによる創造的生成支援の実験的検討-数学文章題の作問を対象として-2007

    • Author(s)
      小島一晃・三輪和久
    • Journal Title

      日本認知科学会第24回大会発表論文集

      Pages: 482-487

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 作問事例を用いて数学文章題を生成するシステムの実現と評価.2006

    • Author(s)
      小島一晃・三輪和久
    • Journal Title

      人工知能学会論文誌 21

      Pages: 361-370

    • NAID

      10022006546

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Evaluation of a System that Generates Word Problems through Interactions with a User.2006

    • Author(s)
      Kojima, K., & Miwa, K.
    • Journal Title

      Proceedings of 8th International Conference on Intelligent Tutoring Systems

      Pages: 124-133

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Bridging Automatic Problem Generation System and Learning Support System for Human's Problem Generation.2006

    • Author(s)
      Kojima, K., & Miwa, K.
    • Journal Title

      Proceedings of ICCE 2006 workshop

      Pages: 9-16

    • NAID

      120006667933

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Experimental Investigation and Implementation of Support for Problem Generation by Presenting Cases2006

    • Author(s)
      Kojima, K., & Miwa, K.
    • Journal Title

      Proceedings of ICCE 2006

      Pages: 123-126

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] A System that Generates Word Problems Using Problem Generation Episodes.2005

    • Author(s)
      Kojjima, K., Miwa, K.
    • Journal Title

      Proceedings of ICCE 2005.

      Pages: 193-200

    • NAID

      120006667829

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 作問エピソードを用いた文章題生成システムの試作と評価2005

    • Author(s)
      小島一晃, 三輪和久
    • Journal Title

      人工知能学会題45回先進的学習科学と工学研究会資料 SIG-ALST-A502

      Pages: 35-40

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 過去の作問エピソードを用いた文章作問システムの試作2005

    • Author(s)
      小島一晃, 三輪和久
    • Journal Title

      人工知能学会題45回先進的学習科学と工学研究会資料 SIG-ALST-A403

      Pages: 81-86

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 作問を事例化して数学文章題を生成するシステムの試作2005

    • Author(s)
      小島一晃, 三輪和久
    • Journal Title

      日本認知科学会第22回大会発表論文集

      Pages: 80-81

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Evaluation of a System that Generates Word Problems through Interactions with a User.

    • Author(s)
      Kojima, A., Miwa, K.
    • Journal Title

      Proceedings of 8th International Conference on Intelligent Tutoring Systems. (In press)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2018-03-28  

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