| 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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