高等学校化学を対象とするITS/Microworld統合型知的教育システムの構築

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14022226
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 伊東 幸宏 静岡大学, 情報学部, 教授 (20193526)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 勇 福井大学, 工学部, 助手 (40345674) ; 小西 達裕 静岡大学, 情報学部, 助教授 (30234800)
• Keywords: 知的教育システム / 教材知識ベース / 高校化学 / 振り返り学習支援 / ITS / Microworld統合型システム / システム評価

Research Abstract

本研究は、ITS/Microworld統合型知的教育システムの構築技術を用いて、高等学校の化学を対象とする実用的な知的教育システムを構築することを目的とする。現行システムが実用化されていないのは、主として教材知識が対応している化学現象がいくつかの代表的現象に留まっていることによると思われる。そこで、以下の検討を行った。
(1)実用化に向けて、現在のITS/Microworld統合型システムの評価を行った。特にユーザビリティに関しては高校の化学担当教師による評価実験を行い、問題点を明らかにした。
(2)現実的に一定期間以上に適用可能な知識ベースの開発を行った。具体的には、(a)混合物・化合物・純物質などのいろいろな物質,(b)原子の構造,(c)イオン結合および共有結合,(d)物質量とアボガドロ数,(e)酸と塩基の中和反応と量的関係,という流れを想定し,この範囲内で、知識ベースを構築するとともに、演習問題集、実験指導書に相当するコンテンツを作成してシステムに組み込む。
(3)上記(1)の結果を考察し、実用化に向けてシステムの機能の高度化と、ユーザインタフェースの洗練化を行った。特に、長期的な学習支援システムの利用においては学習者による振り返り学習を支援することが重要であるとの知見から、これを支援する機能として、それまでの学習内容を概観するサマリー機能、重要事項を学習者が自ら整理してノートを作成する作業を支援する機能、学習者がシステム上で行った問題演習の問題解決過程と、その際にシステムから受けた学習支援を再現する機能などを実装した。

Research Products

• [Publications] S.Yukimoto, K.Yoshikawa, I.Takahashi, T.Konishi, Y.Itoh: "A method for support learning on structures of chemical substances for Intelligent Educational System of high school chemistry"Proc. of Int'l Conf. on Comp. in Edu (ICCE2002). 1455-1456 (2002)
• [Publications] 林勝義, 行本諭, 小西達裕, 伊東幸宏: "振り返り支援機能を持つ知的教育支援システムの構築 -高校化学を題材として-"人工知能学会知的教育システム研究会資料. SIG-IES-A203. 89-94 (2003)
• [Publications] 行本諭, 小西達裕, 伊東幸宏: "高校化学の物質構造分野を対象とする知的教育環境の構築"教育システム情報学会第27回全国大会講演論文集. 161-162 (2002)