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Identification of logical thinking ability from online handwritten data

Research Project

Project/Area Number 20H04292
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 62020:Web informatics and service informatics-related
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

YAMANA HAYATO  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40230502)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywordsオンライン手書きデータ / 論理的思考力 / データマイニング / ビッグデータ解析 / 学習データ解析 / 視線情報 / ストローク情報 / ペンベーズドコンピューティング / 視線データ / パーソナライズドラーニング / 幾何学問題 / 角度記号 / 読解力 / オンライン手書き / ヒント参照 / 部分点 / 難易度
Outline of Research at the Start

日本学術会議報告によれば、数理科学は論理的思考力の養成において重要な位置づけにある。本研究では、教育における電子化が推進される中、「電子ペン」から得られるオンライン手書きデータ(時系列で得られるストローク座標,筆圧等のデータ)の収集・解析を行い、数理科学を対象とした学習者個々の論理的思考力を見える化することを目指す。オンライン手書きデータから「知識理解度」「知識の多面的適用度」「論理展開」を判別し、これらをもとに数理科学における論理的思考力の見える化を試み、教育方法改善に生かす仕組みへとつなげ、ひいては我が国の科学技術の基盤の底上げに資することを目指す。

Outline of Final Research Achievements

This research and development project aimed to clarify the logical thinking ability of learners using mathematical geometry problems as the subject to develop a method for automatically categorizing solution strategies. The ability to think logically is one of the indispensable abilities for the development of science and technology, as well as an important element of social life, and is the foundation for realizing education customized to each individual's abilities. We achieved a 91.7% accuracy ratio for geometry problems with three different solutions by analyzing the strokes the figures in geometry problems and the sentences answered by the learners. This analysis was the first in the world and contributed to the analysis of logical thinking ability.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

日本学術会議及び文部科学省では、教育において論理的思考力を養うことの重要性を説いている。論理的思考力の習得度合いは、これまで、教育現場における教員の経験やよく練られた試験により、学習者の学習過程を通して行われてきた。しかし、教員が24時間365日学習者を評価することはできない。学習者の個々の能力に応じた学習サポートを実現するためには、学習者の能力を瞬時に把握し、学習サポートに結びつけることが重要である。本研究成果は、数学の幾何問題を対象として、学習者の解答戦略を明らかにすることが可能であることを示しており、さらなる基礎・応用研究を通して、個別最適化された学習サポートへと繋がる。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Estimating Answer Strategies using Online Handwritten Data: A Study using Geometry Problems2023

    • Author(s)
      Kazushi Okada, Masashi Kudo, Hayato Yamana
    • Journal Title

      Proc. of the 15th International Conference on Education Technology and Computers (ICETC 2023)

      Volume: 1 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1145/3629296.3629347

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] オンライン手書き解答データを使用した中学幾何問題の解答戦略自動推定 -複数の問題における比較検証-2024

    • Author(s)
      林 凱博,宮﨑公彦,工藤雅士,山名早人
    • Organizer
      第16回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム, A3-04, pp.1-8
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 学習履歴データを用いた学習状態推定に関するサーベイ2023

    • Author(s)
      林 凱博, 宮崎公彦, 工藤雅士, 山名早人
    • Organizer
      信学技報, ET2023-13, pp.1-8
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] オンライン手書き解答データを用いた解答戦略の自動推定 -幾何問題を題材として-2023

    • Author(s)
      岡田一洸,工藤 雅士,宮崎 公彦,山名 早人
    • Organizer
      第15回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 眼球運動を用いた解答戦略有無の判定-数学問題を対象として-2023

    • Author(s)
      宮﨑 公彦,青柳 宏紀,岡田 一洸, 工藤 雅士, 山名 早人
    • Organizer
      第15回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] オンライン手書きデータを用いた学習定着度の自動推定 -幾何数学問題を対象として-2022

    • Author(s)
      三浦 将人,工藤 雅士,岡田 一洸,中山 祐貴,山名 早人
    • Organizer
      第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム、H41-2
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 幾何問題を題材とした解答戦略の自動推定 -オンライン解答データを用いて-2022

    • Author(s)
      岡田 一洸,田中 聖也,工藤 雅士,三浦 将人,山名 早人
    • Organizer
      第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム、H34-3
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] オンライン手書きデータを用いたヒント参照前後における変化の調査ー幾何問題を対象として2021

    • Author(s)
      三浦将人,工藤 雅士,中山 祐貴,山名 早人
    • Organizer
      第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(日本データベース学会、電子情報通通信学会、情報処理学会)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 幾何証明問題の解答に対する自動部分点付与の検討2021

    • Author(s)
      岡田一洸,工藤雅士,三浦将人,田中聖也,山名早人
    • Organizer
      第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(日本データベース学会、電子情報通通信学会、情報処理学会)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Learning Analytics in the Big Data era2020

    • Author(s)
      Hayato YAMANA
    • Organizer
      The 5th IEEE International Conference on Big Data Analytics (ICBDA2020)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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