動的幾何を用いた遠隔協調学習システムの開発と操作・対話ログを用いたアナリティクス

Research Project

Project/Area Number	22K02951
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 09080:Science education-related
Research Institution	Toho University
Principal Investigator	野田健夫東邦大学, 理学部, 教授 (90431618)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	江木啓訓電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (30422504) 金子真隆東邦大学, 薬学部, 教授 (90311000)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000) Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000) Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	遠隔協調学習 / 協調学習 / 操作ログ分析 / 対話ログ / 動的幾何 / 対話分析 / 数理モデル教材
Outline of Research at the Start	ICTを活用した遠隔教育への需要が急速に高まり、数理科学教育においても知識の獲得・定着を目指したドリル的な学習に加えて探究的な学習を遠隔で行うためのシステムを構築する必要がある。本研究では、複数の学習者がオンラインで一つの動的幾何コンテンツに同時にアクセスして操作可能で、操作・対話に関する細粒度のログを取得できるシステムを構築し、これらのデータのマルチモーダルなアナリティクスによって思考プロセスを分析した上で、遠隔での個別学習と協調学習、および対面と遠隔の協調学習における探究プロセスの差異を検証する。これにより、遠隔での数理科学教育に関する効果的授業設計の指針を得ることを目指す。
Outline of Annual Research Achievements	本研究のテーマは遠隔協調学習であり、その目的はオンラインでひとつの動的コンテンツに複数の学習者が同時にアクセスして操作し、共同して数理科学の探究学習を進められると同時に、その操作ログを手軽に取得できるシステムを構築すること、および操作ログと対話記録から個別学習と協調学習との特徴的な差異がないか検証することである。本年度はオンラインでCindyJSによる1つの動的幾何コンテンツに複数のユーザが同時にアクセスし、その操作ログを記録するシステムの構築を行った。目標とする遠隔協調学習を行うためには各ユーザのデバイスの統一が期待できないため、コンテンツはブラウザからアクセスできるHTMLファイルとして構成し、数式表示と動的幾何コンテンツが一つの画面に収まるように工夫した。現時点でのコンテンツはインターネットを介して２名のユーザが操作する状況を想定しており、動的幾何コンテンツの状態が同期され、いずれか一方の操作が即時に共有され、またユーザ別の操作ログが蓄積されるようになっている。このシステムを用いて、試行的な実験を行った。別の部屋にいる２名の学生がそれぞれMoodle上に置いたコンテンツにアクセスし、動的幾何コンテンツの操作とZoomの音声を用いて加法定理の証明に関する課題に協調して取り組む。この実験を２組４名の被験者に対し行ったところどちらの組もオンライン環境で課題解決に成功し、操作ログ、対話ログ、操作画面録画のデータを取得することに成功した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 本課題の目的はオンラインでの協調学習ではあるが、前例のほとんどないシステムを構築するため初期の段階においては会場に被験者を集めて状態を確認することが強く望まれる。また、比較のために同内容の実験を対面協調学習で行う必要もある。しかし新型コロナウィルスの感染拡大防止の観点から、大学生を主たる対象とした実験授業の日程の確保に困難があった。そのため本年度は実験授業の実施は感染状況が落ち着くまで控え、システム開発と教材作成に重点を置くことになった。
Strategy for Future Research Activity	2023年度は新型コロナウイルスの感染が落ち着き対面でのイベントを開催する機会が増えることが期待されるので、これまでに行った試行的実験の反省をふまえてより多くの実験を実施していきたいと考えている。また、遠隔協調学習と同内容の対面協調学習も行い、両者の操作ログ・対話ログを分析し比較することによりオンラインと対面との思考過程の違いを検討していきたい。更には、対面協調学習の実験においてジェスチャーや体動のログを取り分析することで、対面協調学習における非言語的なコミュニケーションの関与に関する考察も行いたい。