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Automatic generation of programming questions by symbolic execution

Research Project

Project/Area Number 20K12106
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 InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Hagiya Masami  東京大学, Beyond AI 研究推進機構, 特任研究員 (30156252)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田辺 良則  鶴見大学, 文学部, 教授 (60443199)
斎藤 俊則  星槎大学, 大学院教育実践研究科, 准教授 (80434447)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsプログラミング教育 / 情報教育 / プログラミング言語 / 記号実行 / 定理証明 / 仕様記述・検証 / ソフトウェアテスト / Computer Based Testing
Outline of Research at the Start

プログラミング能力を測定するための試験問題を,大量に自動生成するという課題に取り組む.基本的なアイディアは,ソフトウェアのテストなどの分野で広く用いられている,記号実行技術を用いるというものである.
Computer Based Testingでの運用を可能とすることをめざし,組織的に多数の問題を生成することを目指す.具体的には,プログラムに付けられた表明から問題が生成される.表明の内容や,その他の条件指定などによって,生成する問題の難易度を変えられるようにする.また,関連するトピックである,手動での試験問題の作成支援,答案の自動採点等についても,同じ技術を用いた手法開発に取り組む.

Outline of Final Research Achievements

We have established an automatic scoring method for programming examinations for beginners and have designed and implemented a prototype system for conducting examinations based on this method. In the existing method, a wrong answer may be misjudged as a correct answer. In the proposed method, a wrong answer in a specific range of problems including those for beginners is always judged as incorrect. In the designed system, the examinee combines blocks to build a program, and the questioner can control the difficulty level by adjusting the granularity of the block parts.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

プログラミング教育の重要性は広く認知されており,大学入学共通テストでも,プログラミングをその内容として含む教科「情報」が加えられた.本研究で確立した手法は,答案として提出されたプログラムを自動的に誤りなく採点するという特長を有しており,このような大量の答案を短期間に採点する試験に適する性格を持っている.今後,機能面などでさらなる改良を加えることで,実用性を高めることが可能である.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] ビジュアルプログラミングによるプログラミング試験について2023

    • Author(s)
      田辺良則,萩谷昌己
    • Journal Title

      情報処理学会研究報告コンピュータと教育

      Volume: 2023-CE-168 Pages: 1-7

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Automatic Scoring in Programming Examinations for Beginners2022

    • Author(s)
      Yoshinori Tanabe, Masami Hagiya
    • Journal Title

      Knowledge-Based Software Engineering: 2022 - Proceedings of the 14th International Joint Conference on Knowledge-Based Software Engineering

      Volume: LAIS 30 Pages: 127-139

    • DOI

      10.1007/978-3-031-17583-1_10

    • ISBN
      9783031175824, 9783031175831
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 初級者を対象としたプログラミング試験のためのシステムについて2022

    • Author(s)
      田辺良則, 萩谷昌己
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: 121 Pages: 7-11

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] 情報教育課程の設計指針と大学入学試験2021

    • Author(s)
      萩谷昌己
    • Journal Title

      日本情報科教育学会誌

      Volume: 14 Pages: 5-12

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 試験問題の自動採点が行えるプログラミング言語の検討2021

    • Author(s)
      田辺良則, 萩谷昌己
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: 120 Pages: 48-53

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ブロック部品を用いたプログラミング試験について2023

    • Author(s)
      田辺良則,萩谷昌己
    • Organizer
      情報処理学会 コンピュータと教育研究会 168回研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Automatic Scoring in Programming Examinations for Beginners2022

    • Author(s)
      Yoshinori Tanabe, Masami Hagiya
    • Organizer
      14th International Joint Conference on Knowledge-Based Software Engineering (JCKBSE 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 初級者を対象としたプログラミング試験のためのシステムについて2022

    • Author(s)
      田辺良則, 萩谷昌己
    • Organizer
      電子情報通信学会知能ソフトウェア工学研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 試験問題の自動採点が行えるプログラミング言語の検討2021

    • Author(s)
      田辺良則, 萩谷昌己
    • Organizer
      電子情報通信学会知能ソフトウェア工学研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Funded Workshop] IFIP WCCE 2022: World Conference on Computers in Education2022

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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