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Development of a Design Framework for Learning Support Agents based on a Teaching Strategy Model using Insights from Neuroscience

Research Project

Project/Area Number 18K11584
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 62030:Learning support system-related
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

Matsui Tatstunori  早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (20247232)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords学習者の心的状態の推定 / 学習支援エージェント / 神経科学的知見 / 生体計測と機械学習 / 脳機能モデリング / 感情制御 / マインドフルネス状態 / インタラクション / 学習エージェント / 生体情報と機械学習 / レベル付き学習データの削減 / 教師エージェント / 心的状態の予測モデル / 学習環境 / 表情認知過程 / 小脳 / 定性的脳機能モデル / 神経科学 / 教授戦略モデル / 心的状態の推定 / 人型エージェント
Outline of Final Research Achievements

In order to achieve a better learning effect in a computer-assisted learning system, it is important to realize an appropriate interaction between the system and the learner. Since this interaction is often carried out through computer agents, the design method of these agents is an important issue. In particular, it is necessary for the agent to understand not only the learner's state of knowledge comprehension but also the learner's mental state in order to realize the optimal interaction. In this study, we attempted to construct a model for understanding the learner's mental state based on the findings of neuroscience. As a result, , although it is limited in scope, we were able to obtain some knowledge that can be used as a guideline for designing agents.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,優れた人間教師の教授活動をシステムによって実現することを重要なコンセプトとしている.特に,教授行為による学習者の知識理解状態のみならず心的状態変化への影響を予測・評価するプロセスの足掛かりとなるモデルを構築することを目指してきている.これらの課題に対して,認知心理,生体計測と機械学習,神経科学の知見に基づき学際的手法によってモデル構築を実現した点は学術的意義が大きいものと考えられる.また,生体計測によって学習者の心的状態の推定を,比較的少ないサンプル数でも高精度に推定可能な手法を実現できた点は,今後の学習支援システムの新しい方向性を示すという点で社会的意義も大きいものと考えられる.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (35 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Explanation of emotion regulation mechanism of mindfulness using a brain function model2021

    • Author(s)
      Haruka Nakamura, Yoshimasa Tawatsuji, Siyuan Fang, Tatsunori Matsui
    • Journal Title

      Neural Networks

      Volume: 138 Pages: 198-214

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  • [Journal Article] Human-centered artificial intelligence in education: Seeing the invisible through the visible2021

    • Author(s)
      Yang J.H. Stephen, Ogata Hiroaki, Matsui Tatsunori, Chen Nian-Shing
    • Journal Title

      Computers and Education: Artificial Intelligence

      Volume: 2 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.caeai.2021.100008

    • NAID

      120006954091

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  • [Journal Article] ヒト型エージェントの表情動作速度の非典型性が表情認知に与える影響に関する実験的検討2019

    • Author(s)
      田和辻可昌, 松居辰則
    • Journal Title

      教育システム情報学会論文誌

      Volume: 36-4 Pages: 233-242

    • NAID

      130007729886

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 生体情報を用いた学習者の心的状態推定と学習支援の試み2019

    • Author(s)
      松居辰則
    • Journal Title

      教育システム情報学会論文誌

      Volume: 36-2 Pages: 76-83

    • NAID

      130007632194

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      下田香織,田和辻可昌,松居辰則
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      第15回日本感性工学会春季大会
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  • [Presentation] 非言語情報を伴う学習支援ロボットが創発する安心感と学習意欲に関する実験的検討2019

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      志村友,田和辻可昌,松居辰則
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      第15回日本感性工学会春季大会
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  • [Presentation] 学習支援ロボットの表情と身体動作が学習者に付与する「安心感」に関する実験的検討2019

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      志村友,田和辻可昌,松居辰則
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      人工知能学会第87回先進的学習科学と工学研究会
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      田和辻可昌, 松居辰則
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    • Organizer
      The 26th International Conference on Computers in Education
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    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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