| Project/Area Number |
21K02758
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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 09070:Educational technology-related
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
高橋 圭一 近畿大学, 産業理工学部, 准教授 (90388588)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
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| Keywords | プログラミング学習 / デバッグ支援 / エラーメッセージ / 躓き要因の分析 / 学習進度推定 / Ruby / プログラミング演習 / 開発フレームワーク |
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| Outline of Research at the Start |
プログラミングの初学者の学習過程の分析や支援システムの開発に関してはこれまで膨大な研究が進められている。しかし、多くの研究はプログラミング基礎の学びを対象としており、実用的なソフトウェア開発の初学者を対象とした学習過程に関する研究は少ない。
本研究では、実用的なWebアプリケ ーション開発用のフレームワークの1つであるRuby on Railsを学習しているときの躓き情報を収集し、その原因と対策案を追加したデバッグ・データベースを構築する。学習者が躓いたときにデバッグ・データベースから最も関連度の高い原因と対策案を提示することで学習者による躓きの自己解決を支援するシステムを提案する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究課題の表題にあります「Ruby on Railsの初学者のための躓き自己解決支援システム」の構築と評価に向けて研究を進めています。これまで、（１）学生のパソコンからプログラミングの制作過程の情報を収集し管理サーバーに蓄積するシステム、（２）その情報を講師がみて、デバッグ情報を追記するシステム、（３）その後、学生が各自のパソコンでプログラム制作中にエラーを発生したときに、そのエラーに関連した情報を学生に提示するシステムまでを構築完了しております。
これまでの開発内容につきましては、情報処理学会九州支部の研究会で報告しています（高橋圭一, プログラミング演習のデバッグに対する過去のエラー情報に基づいた助言の可能性に関する分析, 火の国情報シンポジウム2023）。この研究で実際にプロトタイプを開発して評価することにより、当初の計画では予見できなかった２点の問題があることがわかりました。
１つは学生が発生したバグを含んだソースコードと、デバッグ支援用のデータベース内にあるソースコードの類似度評価の精度の低さです。ソースコードの誤り箇所や誤り内容は多様であるため、似ているバグ内容でもソースコードが一致せず助言できないケースが多く含まれることがわかっています。こうしたバグを含んだソースコード間の類似度評価は類似する研究が少なく新たな方法論の開発が必要になります。
２つ目としては、バグを含んだソースコードのデータが多様であるため、同種類のバグを含んだソースコードが少ないため適切なデバッグ情報を提示できないという問題があります。この問題に対してはより多く収集することにより、より適切なデバッグ支援情報を提供できるはずです。
このようにソースコードの類似度評価方法およびバグを含んだソースコードのデータ収集の２点を、延長していただいた研究期間で実現していく計画であります。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでシステム開発で実際にプロトタイプを開発して評価することにより、当初の計画では予見できなかった２点の問題があることがわかりました。
１つは学生が発生したバグを含んだソースコードと、デバッグ支援用のデータベース内にあるソースコードの類似度評価の精度の低さです。ソースコードの誤り箇所や誤り内容は多様であるため、似ているバグ内容でもソースコードが一致せず助言できないケースが多く含まれることがわかっています。こうしたバグを含んだソースコード間の類似度評価は類似する研究が少なく新たな方法論の開発が必要になります。
２つ目としては、バグを含んだソースコードのデータが多様であるため、同種類のバグを含んだソースコードが少ないため適切なデバッグ情報を提示できないという問題があります。この問題に対してはより多く収集することにより、より適切なデバッグ支援情報を提供できるはずです。
２点の問題点について、既存研究の調査とその手法の評価を実施していますが時間を要しているため研究期間の延長を申請している状況です。
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| Strategy for Future Research Activity |
遅延理由の１つである、誤りを含むソースコード同士の類似度評価の精度向上については、ソースコード検索やコードクローンなどソースコードの類似性を評価する研究をベースに調査と評価を進めます。またソースコードのほか、ソースコードのサイズや使用字句などの表層的な特徴量、エラーメッセージなど類似性を評価する指標を増やすことも検討する予定でおります。
遅延理由の２つ目として挙げた、バグを含んだソースコードのデータ量が少ない問題につきましては、今年度に担当する授業でさらにデータを収集する予定です。また、学生が起こす誤りに期待したデータ収集とは別に、ソースコードに対する誤りの挿入を自動的に行い、その結果から誤りパターンを分類する方法も検討していきたいと考えております。
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