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A Programming Learning Support System with Building Method that Realizes Organizing Components

Research Project

Project/Area Number 18K11586
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 InstitutionTokyo Polytechnic University

Principal Investigator

Tomoto Takahito  東京工芸大学, 工学部, 准教授 (10508435)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsプログラミング学習 / 問題解決能力 / Computational Thinking / 構造的理解 / 知識の部品化 / 知識の部品課 / 学習者モデル / 適応的支援 / プログラミング教育 / 知識の構造化 / 学習支援システム / 漸進的学習
Outline of Final Research Achievements

In the past, most of the research on programming learning has focused on the acquisition of grammatical knowledge and various concepts. However, in actual problem solving situations such as manufacturing, it is important to acquire usable knowledge in advance, and it is important to switch the granularity of the knowledge appropriately. In this research, we define such usable means as component knowledge, and have developed a number of methods, learning models, and systems to support the acquisition of such knowledge, which have been published both in Japan and overseas. In particular, we have developed a model that defines components from three perspectives: how the structure of the source code is, how the executed behavior changes depending on the structure, and what function the behavior performs, and developed a system for progressive learning.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

プログラミング学習の必携化やComputationalThinkingの獲得の重要性が知られているが,その獲得支援方法についての研究は多くは存在しない.本研究では,部品とその粒度について提案し,その学習の支援システムを開発した.これにより,単にプログラミングの授業で与えられる問題の解決だけでなく,大きな塊での使える部品の知識の獲得が支援され,システム開発などのモノづくりの観点で有益な学習支援が行われる.また,どのような構造だから,どのようにふるまい,結果としてどのような機能になるかを学ぶことで,自身の部品知識を修正し,多くの文脈で使えることが支援される.

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 (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 3 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results)

  • [Journal Article] Development and Evaluation of System Fostering Metacognition-Driven Learning with Error-based Simulations and Concept Maps2021

    • Author(s)
      古池謙人, 久世泰成, 東本崇仁
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      Volume: J104-D Issue: 6 Pages: 526-528

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020JDL8020

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • Year and Date
      2021-06-01
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intelligent Learning Support for Reusability Oriented Knowledge Organization in Programming Learning2020

    • Author(s)
      古池謙人, 東本崇仁, 堀口知也, 平嶋宗
    • Journal Title

      Transactions of the Japanese Society for Artificial Intelligence

      Volume: 35 Issue: 5 Pages: C-J82_1-17

    • DOI

      10.1527/tjsai.35-5_C-J82

    • NAID

      130007895051

    • ISSN
      1346-0714, 1346-8030
    • Year and Date
      2020-09-01
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Proposal and Preliminary Evaluation of a System that Presents Auxiliary Problems to Break Learners' Impasse based on Tendency of the Error in Error-based Simulation2020

    • Author(s)
      相川野々香, 古池謙人, 東本崇仁
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      Volume: J103-D Issue: 9 Pages: 644-647

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020JDL8002

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • Year and Date
      2020-09-01
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Proposal of the Expandable Modular Statements Method for Structural Understanding of Programming, and Development and Evaluation of a Learning Support System2019

    • Author(s)
      古池 謙人、東本 崇仁、堀口 知也、平嶋 宗
    • Journal Title

      Transactions of Japanese Society for Information and Systems in Education

      Volume: 36 Issue: 3 Pages: 190-202

    • DOI

      10.14926/jsise.36.190

    • NAID

      130007674542

    • ISSN
      1341-4135, 2188-0980
    • Year and Date
      2019-07-01
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Academic Emotions Affected by Robot Eye Color: An Investigation of Manipulability and Individual-Adaptability2019

    • Author(s)
      Koike Kento、Tsuji Yuya、Tomoto Takahito、Katagami Daisuke、Obo Takenori、Ogai Yuta、Sone Junji、Udagawa Yoshihisa
    • Journal Title

      International Journal of Advanced Computer Science and Applications

      Volume: 10 Issue: 4

    • DOI

      10.14569/ijacsa.2019.0100450

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] プログラミングの構造的理解を指向した部品の段階的拡張手法の提案と支援システムの開発・評価2019

    • Author(s)
      古池謙人,東本崇仁,堀口知也,平嶋宗
    • Journal Title

      教育システム情報学会誌

      Volume: 36

    • NAID

      130007674542

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      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development and Practice of Learning Support System for Proposing Reading Program Code Exercise2018

    • Author(s)
      東本 崇仁、赤倉 貴子
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      Volume: J101-D Issue: 6 Pages: 810-819

    • DOI

      10.14923/transinfj.2017LEP0010

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • Year and Date
      2018-06-01
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] プログラミングにおける構造的理解のための部品の段階的拡張手法の提案とそのシステムの開発2018

    • Author(s)
      古池謙人,東本崇仁
    • Journal Title

      教育システム情報学会誌

      Volume: 35 Pages: 215-220

    • NAID

      130006744435

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      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 部品の利用と組み合わせを指向したプログラミング学習支援システムの開発と評価2021

    • Author(s)
      座間出実, 古池謙人, 東本崇仁:
    • Organizer
      人工知能学会第91回先進的学習科学と工学研究会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 知識の再利用性向上を目的としたプログラミング学習における理解状態に基づく適応的フィードバックの開発と評価2021

    • Author(s)
      藤島優希, 古池謙人, 東本崇仁
    • Organizer
      人工知能学会第91回先進的学習科学と工学研究会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ロボットプログラミングを題材にした競争型知識共有プラットフォームの提案と実装2021

    • Author(s)
      前田新太郎, 古池謙人, 東本崇仁
    • Organizer
      人工知能学会第91回先進的学習科学と工学研究会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 競争型知識共有プラットフォームを用いたロボットプログラミングによる学習支援システムの検討2021

    • Author(s)
      前田新太郎, 古池謙人, 東本崇仁
    • Organizer
      JSiSE学生研究発表会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] アルゴリズム的思考の獲得のための具体物ベースの学習支援システムの提案2021

    • Author(s)
      小松翔平, 東本崇仁
    • Organizer
      JSiSE学生研究発表会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of Learning Activities with Automated Auxiliary Problem Presentation for Breaking Learner Impasses in Physics Error-based Simulations2020

    • Author(s)
      Aikawa, N., Koike, K., and Tomoto
    • Organizer
      Workshop proceedings of the International Conference on Computers in Education ICCE 2020
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Compogram: Development and Evaluation of ITS for Organizing Programming-Knowledge by Visualizing Behavior2020

    • Author(s)
      Koike, K., Mogi, T., Tomoto, T., Horiguchi, T., and Hirashima, T.
    • Organizer
      HCI International 2020- ; Late Breaking Papers: Interaction, Knowledge and Social Media
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プログラミングにおける部品の利用と合成を指向したプログラミング学習支援システムの開発2020

    • Author(s)
      座間出実, 古池謙人, 東本崇仁
    • Organizer
      人工知能学会第89回先進的学習科学と工学研究会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 術仕様書における処理と対象に焦点を当てた文章読解の能力を育成する学習支援環境の検討2020

    • Author(s)
      茂木誠拓, 古池謙人, 東本崇仁
    • Organizer
      人工知能学会第89回先進的学習科学と工学研究会,
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Supporting Knowledge Organization for Reuse in Programming: Proposal of a System Based on Function―Behavior―Structure Models,2019

    • Author(s)
      Koike, K., Tomoto, T., Horiguchi, T., and Hirashima, T.
    • Organizer
      Workshop proceedings of the International Conference on Computers in Education ICCE 2019
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Support System for Learning Physics in Which Students Identify Errors Using Measurements Displayed by a Measurement Tool2019

    • Author(s)
      Ueno, U., Tomoto, T., Horiguchi, T., and Hirashima, T.
    • Organizer
      Workshop proceedings of the International Conference on Computers in Education ICCE 2019
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 数学問題における論理構造の可視化機能を用いた学習支援システムの開発2019

    • Author(s)
      柴田大輔, 東本崇仁
    • Organizer
      教育システム情報学会2019年度第6回研究会
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  • [Presentation] Pepperによる学習者の理解状況に基づく応答・教授環境の実現2019

    • Author(s)
      高野勇人, 東本崇仁
    • Organizer
      教育システム情報学会2019年度第6回研究会
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  • [Presentation] Error-based Simulation(EBS)と概念マップを用いてメタ認知活動における抽象化操作を促すシステムの開発と評価2019

    • Author(s)
      久世泰成, 東本崇仁
    • Organizer
      教育システム情報学会2019年度第6回研究会
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  • [Presentation] 学習者のパラメータ探索を通した故障診断による力学学習支援システムの開発2019

    • Author(s)
      植野和, 東本崇仁, 堀口知也, 平嶋宗
    • Organizer
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会Vol. 88
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  • [Presentation] Error-based Simulationにおける学習者の誤り傾向に基づく適応的な補助問題提示システムの開発と評価2019

    • Author(s)
      相川野々香, 東本崇仁
    • Organizer
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会Vol. 88
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 要求分析能力の獲得支援を指向した学習環境に対するフィードバック機能による効果の検証2019

    • Author(s)
      茂木誠拓, 古池謙人, 東本崇仁
    • Organizer
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会Vol. 88
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  • [Presentation] EBSにおける学習者の誤り傾向に基づく問題の行詰まり解決支援システムの提案と予備的評価2019

    • Author(s)
      相川野々香, 東本崇仁
    • Organizer
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会Vol. 87
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  • [Presentation] 要求分析における処理の明確化を指向した学習環境における学びの検証と行き詰まり箇所の考察2019

    • Author(s)
      茂木誠拓, 古池謙人, 東本崇仁
    • Organizer
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会Vol. 87
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  • [Presentation] 学習者による観測器の活用を通した解答の検証を指向する力学学習支援システムの試作2019

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      植野和, 東本崇仁, 堀口知也, 平嶋宗
    • Organizer
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会, vol. 86
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  • [Presentation] プログラミングにおける学習者の部品構築プロセスを考慮した学習支援システムの提案2019

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      古池謙人, 東本崇仁, 堀口知也, 平嶋宗
    • Organizer
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会, vol. 86
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] システム開発における要求具体化タスクと支援環境の提案2019

    • Author(s)
      茂木誠拓, 古池謙人, 東本崇仁
    • Organizer
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会, vol. 86
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  • [Presentation] プログラミングにおける部品の獲得・拡張活動プロセス2019

    • Author(s)
      古池謙人, 東本崇仁, 堀口知也, 平嶋宗
    • Organizer
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Proposal of an Adaptive Programming-Learning Support System Utilizing Structuralized Tasks2018

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      K. Koike, T. Tomoto, T. Horiguchi, T. Hirashima
    • Organizer
      Int. Conf. Comput. Educ. ICCE 2018
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a Mathematical Solution Environment to Understand Symbolic Expressions in Mathematics2018

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      K. Kurokawa, T. Tomoto, T. Horiguchi, T. Hirashima
    • Organizer
      Int. Conf. Hum. Interface Manag
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Proposal of a Framework for Stepwise Task Sequence in Programming2018

    • Author(s)
      K. Koike, T. Tomoto, T. Horiguchi, T. Hirashima
    • Organizer
      Int. Conf. Hum. Interface Manag
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プログラミング課題を構造化することによる理解状態に適応した課題提示方法の検討2018

    • Author(s)
      古池謙人, 東本崇仁, 堀口知也, 平嶋宗
    • Organizer
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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

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