Educational System based on analysis of learners' programming process in programming exercise
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19K12265
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 62030:Learning support system-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
小西 達裕 静岡大学, 情報学部, 教授 (30234800)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 浩一 常葉大学, 経営学部, 准教授 (30340110)
小暮 悟 静岡大学, 情報学部, 准教授 (40359758)
野口 靖浩 静岡大学, 情報学部, 准教授 (50536919)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 学習教育支援システム / プログラミング教育 / 振り返り学習支援 / 教師支援 / プログラミングプロセス分析 |
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| Outline of Research at the Start |
プログラミング演習時の学習者のプログラミングプロセスを分析し、その結果を(1)学習者の振り返り学習支援 (2)演習中に学習者に個別指導する教師の支援 (3)演習時の学生のパフォーマンスに基づいて授業改善を行う教師の支援 に用いる総合的学習教育支援システムを構築する。分析方法の特色として、課題遂行プロセスにおける多様な情報リソースを活用する。分析結果としては、各学習者が演習中に行き詰った点はどこか、各学習者の理解が不十分な点は何か、課題遂行に時間を要した部分はどこか、等が想定される。構築したシステムは研究分担者らが担当する実授業に導入して評価し、その結果に基づいてシステムの改善を繰り返す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主として、研究計画調書に掲げた研究目的のうち「（Ｂ）課題遂行プロセスの分析結果を有効に活用できる学習支援システム・教育支援システムを開発する」を中心に検討した。特に「(B-2)演習中に個別指導を行う教員がシステムから得られた情報をもとに、学習者の課題遂行プロセスを俯瞰し、行き詰まり原因を同定することを支援する教育支援環境を構築する。」および「(B-3)演習後に授業改善を行う教員が課題遂行プロセス分析システムから得られた情報をもとに、各学習者にとっての 課題難易度とそのクラス内分布を把握したり、学習者の行き詰まりの原因のうち頻度が高いものを把握することを支援する教育支援環境を構築する。」については、机間巡視する教員の保持する携帯端末上で指導対象学生のプログラムを表示するとともに、学習者の理解度が低いと推定される事柄を編集履歴の特徴（例：プログラムの同一箇所の場当たり的編集など）からヒューリスティックスによって推定した結果を教師に示唆するシステムを開発し、機能評価を行った。この成果をまとめた論文が国際学会に採録され、発表を行った。
さらに当初の構想になかった検討課題として、新型コロナウィルスの流行により従来対面授業形式で行われていたプログラミング演習がオンライン・オンデマンド形式で行われるようになったことを踏まえ、これらの形式で行われる演習を担当する教師を、課題遂行プログラムの分析結果に基づいて支援する枠組みを整理し、国内学会にて口頭発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「研究実績の概要」欄にて述べたように、当初の構想に基づくシステム（演習中に個別指導を行う教員がシステムによる学習者プログラムの分析結果をもとに、学習者の課題遂行プロセスを俯瞰し、行き詰まり原因を同定することを支援するシステム）の開発を完了しており、この点は計画通りの順調な進展である。査読付き国際学会でも採択されていることから、成果の水準も十分に高いものと考えられる。
これに対し、これも「研究実績の概要」で述べたように、新型コロナウィルス流行状況を踏まえてオンライン・オンデマンド型の演習を担当する教師を支援することを新たに構想し、そのための具体的な枠組みを整理して国内学会にて発表したことは、当初計画を超える成果であると評価できる。
ただし当初の研究計画中では、令和３年度以降には各年度までに開発した学習教育支援システムを実授業で使用し、教員の主観評価アンケート及び開発した環境が役立った事例の蒐集を行うことを謳っているが、本年度において実授業での使用は行っていない。この点は当初計画よりもやや遅れていると評価できる。
以上をまとめると、当初計画通りに進捗している点、当初計画を超えて進捗した点、当初計画よりやや遅れた点がそれぞれ見受けられることから、総合的には「（２）おおむね順調に進展している。」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は当初研究計画に基づき、未達成の目標を達成するための検討・システム開発・教育実践への導入とシステム評価を進めていく。具体的には机間巡視する教員の保持するタブレット上で指導対象学生のプログラムを表示するとともに、学習者の理解度が低いと推定される事柄を編集履歴の特徴（例：プログラムの同一箇所の場当たり的編集など）からヒューリスティックスによって推定した結果を教師に示唆するシステムを教育実践に活用し、評価改善を行う。また教師による授業計画を支援する機能として、提出されたプログラムの各部の開発に要した時間を学習者毎にヒートマップ化して表示する機能、これをクラス全体について重積して表示する機能、学習者の理解度が低いと推定される事柄の推定結果をクラス全体について集計して表示する機能などを有するシステムを開発する。また当初研究計画になかったオンライン・オンデマンド演習を支援する機能についてもシステムに実装し、教育実践に活用して評価改善を行う予定である。授業実践への活用については、研究代表かの所属する大学情報系学部の授業に加え、研究分担者が所属する大学文系学部の授業を対象とするなど、多様な学習者・学習目標・カリキュラムを対象として検討を進める。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
