2004 Fiscal Year Annual Research Report
初等プログラミング教育のための学習/教育支援システムの構築
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14380081
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
伊東 幸宏 静岡大学, 情報学部, 教授 (20193526)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小西 達裕 静岡大学, 情報学部, 助教授 (30234800)
竹内 勇剛 静岡大学, 情報学部, 助教授 (00333500)
小暮 悟 静岡大学, 情報学部, 助手 (40359758)
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| Keywords | 学習支援システム / 初等プログラミング教育 / プログラム理解 / 教師支援システム / プログラム自動評価 / アルゴリズム教育 |
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| Research Abstract |
1.学習者支援システムの拡張
(1)プログラム理解機構の拡張の検討
従来は大小関係世界を対象としてプログラムを理解する機構が提案されていたが拡張性に乏しいため、二次元平面上で数値計算法の解を求める問題領域を例に拡張手法を提案した。拡張する際、プログラム中で操作された一つの変数値が対象世界中のどの実体のどの属性値であるかを特定する方法を確立するために対象世界の状態から次に操作を受け得る実体の属性値を予測するヒューリスティックスを導入し、二次元平面上での操作に基づくプログラム(ニュートン法、台形法など)の理解が可能となった。
(2)日本語説明とアニメーションを生成する方法の検討
従来の日本語説明を生成する機構では命令群の実行前後の世界モデルの差分に相当する変化を説明する文章を生成していたが、アニメーション説明を生成する機構においては変化しない部分も併せて世界モデルの全体像を常に提示する機構として実現した。試作システムについて評価実験を行い、システムの有効性を確認した。
2.教師支援システムの拡張と評価
(1)プログラミング言語に依存しない教育意図への対応の検討
従来はプログラミング言語に用意されているデータ構造に対する操作だけに対応していたが、実際のプログラミング演習ではリストや表といった抽象的なデータ構造の概念についても教育が行われる。そのため、教育意図を表現するためには、抽象データ型に対する操作を記述単位としてアルゴリズムを記述する方法が必要となる。そこでスタックやテーブルなどの7種類の抽象的データ構造に対して行われる操作群を定義した。操作群は特定のデータ構造に対する操作列に置き換えられるので、置き換え規則を定義し、操作群を使ったアルゴリズムと特定のプログラミング言語を使って書かれた学習者のプログラムとを対応づける。試作システムの評価を行い、有効性を確認した。
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