Identification and proposal of teacher behaviors to improve student concentration-using AI models
| Project/Area Number |
22K02868
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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 | International Professional University of Technology in Tokyo |
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Principal Investigator |
上條 浩一 東京国際工科専門職大学, 工科学部, 教授 (10881998)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 雅実 東京国際工科専門職大学, 工科学部, 教授 (50395141)
島崎 みどり (菅谷みどり) 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50434288)
大関 和夫 東京国際工科専門職大学, 工科学部, 教授 (90317363)
塩尻 亜希 (斎藤亜希) 東京国際工科専門職大学, 工科学部, 助教 (00883357)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 集中度 / 脳波計 / 脳波測定 / 授業構成 / 教師の行動 / 学生の行動 / 画像認識 / オンライン授業 / 人工知能モデル / 質の高い授業 / 脳波 |
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| Outline of Research at the Start |
新型コロナ感染症の影響等により、大学等において、オンラインでの授業や会議が頻繁に行われている。対面授業においては、質問をする、グループワークをさせる、等学生を授業に集中・緊張して参加させる方法が経験的に蓄積されているが、オンライン授業においても、同様の方法が同様の効果があるという保証はない。
本研究では、オンライン授業の録画動画像と学生の生体情報を用い、学生の集中度を向上させる教師の行動を特定するAIシステムを開発する。また、対面とオンラインでの集中度向上に効果的なコミュニケーション方法の類似点・相違点を明らかにし、対面授業も含めて、新たな効果的な教師の行動の提案、検証を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、大学での授業の動画像と授業中の学生の生体情報を用い、学生の集中度等を変化させる教師の行動（例：言動、教材、授業構成）を特定するシステムを開発し、それにより、学生の学習意欲、及び、学習効果を向上させることである。
令和4年度においては、pythonの補講授業を通して、3～6人の学生にヘアバンド型脳波計（muse-2）を装着させ、授業の構成や教師と、学生の集中度の関係の解析を行った。
令和5年度においては、主に、授業中の学生の動画と集中度の関係、授業以外のイベントにおける集中度（能面を観測したときの集中度の変化）、10人の学生に対する、1人4回、合計40回の個人授業（英語）における集中度の変化、および、学生がプレゼンテーションを行う際のオーディエンスの集中度の測定を行った。集中度は、脳波計から観測されるα波とβ波の割合（β/α）とした。
その結果、画像として収録した45時間の模擬授業から学生の表情の「笑い」，「眠気」，「PC 作業」，「凝視」の 4種に関して、face shieldのマスクを着けている状態でも、96%の精度で表情の認識が可能であること、能面に額縁をつけて鑑賞してもらうと集中度が高くなること、英語の個別指導では、集中度は授業前後のテスト時に高く、特に授業後のテストで学生がもっとも脳が活性化していること、および、学生のプレゼンテーションにおいては、質問とジョークが取り交わされているときに、オーディエンスの集中度が一番高くなることが判った。
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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
本研究の目的である、学生の集中度等を変化させる行動を、大人数で行う授業だけでなく、個別指導、および授業以外のイベントにおいても具体的に特定できたため、おおむね順調との判断に至った。
研究実績の概要の所で述べた通り、個別指導においては、大人数の授業時とは異なり、授業前後のテスト時に集中度が高くなることが確認できた。令和4年度、5年度の結果を今後の授業へ反映させていきたい。
結果的に、国際学会論文2本（全て査読あり）、国内学会5本（全て査読なし）の発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、今まで行った研究成果をもとに、マルチモーダル（画像、音声、テキスト、脳波）で、教師の行動と学生の集中度との関係の解析を行いたい。また、集中度だけでなく、教師の行動と成績との相関、学生の性格が集中度、成績に与える影響の解析も行いたい。
さらに、これらの結果を模擬授業等に反映させ、その効果を確認したい。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
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[Presentation] Analysis of the Relationship between Class Questionnaires, Testing, and Concentration in University Students' Group Programming Classes and Individual Language Classes2024
Author(s)
Aki (SAITO)SHIOJIRI, Yuya KUSUZAWA, Koichi KAMIJO, Yuji KADOTA,Kei SUZUKI, Kazuo OHZEKI, Masami SUZUKI1, Midori SUGAYA
Organizer
the 10th international conference on education 2024,
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Int'l Joint Research
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