2018 Fiscal Year Annual Research Report
拡張可能な学習支援システムのための分散マルチプラットフォームアーキテクチャの研究
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17H00774
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
仲林 清 千葉工業大学, 情報科学部, 教授 (20462765)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 容介 放送大学, 教養学部, 准教授 (00435702)
池田 満 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80212786)
瀬田 和久 大阪府立大学, 人間社会システム科学研究科, 教授 (50304051)
田村 恭久 上智大学, 理工学部, 教授 (30255715)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 知的学習支援システム / 分散オブジェクト / グループ学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，eラーニングにおける自己学習やグループ学習などの多様な学習形態を統合的に支援し，機能追加やカスタマイズに柔軟に適応可能な機能拡張性と，コンテンツや学習方略記述を含むシステムの相互運用性とが両立可能な学習支援システムの構成法に関するものである．特に，システム構成要素である教材オブジェクト間の通信インターフェースに関する基本アーキテクチャを踏まえて，サーバとタブレット端末・スマートフォンなど複数のプラットフォームに分散した統合的な学習支援環境を実現するための分散マルチプラットフォーム学習支援アーキテクチャを確立する．
2018年度は，2017年度の成果を踏まえ，教材オブジェクト間通信インターフェース層のうち，基本通信層における通信最適化方式の検討・実装，および，アプリケーション層における学習者適応型独習教材の実装を行った．
前者は，すべての教材オブジェクトが共通的に実装する，ロールアップ処理，ポストコンディションルール処理，シーケンシング処理，コマンドリスト生成処理の4つの通信パターンにおける通信オーバヘッドの削減に関するものである．今期は，ロールアップ処理における子から親の教材オブジェクトへの学習状態の伝搬に着目し，親が子の学習状態をキャッシュして通信量を抑制する方式を実装した．
後者は，基本通信層の上位層として，実際の学習制御を行うアプリケーション層を実装するものである．今期は，外部LRS（Learning Record Store）との連携機能を有するcmi5規格，および，学習者適応機能を有するSCORM 2004規格に準拠した機能を実装した．
これらはすべてJavascriptで実装し，上位層から下位層の実装が隠ぺいされている．サーバとタブレット端末に分散したマルチプラットフォーム環境で，同じ教材オブジェクトが通信・連携動作することを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初は，2018年度に，通信最適化方式に関して，ロールアップ処理の最適化のほかに，学習制御ルールをプリコンパイルしておく方式，および，ルール依存関係に着目する方式を検討・実装する予定であったが，他の項目の検討・実装に時間を取られて着手できなかった．また，教材オブジェクト動的再配置方式についても検討に着手できなかった．前者については，最適化効果を検討し，効果があまり見込めない場合は実装の優先度を下げる．後者については，機能要件は明確で，かつ，必須機能なので，優先度を上げて検討・実装を進める．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は，2018年度の検討・実装を受けて研究を進める．
通信最適化方式については，2018年度に実装したロールアップ処理における学習状態キャッシュの効果測定を行う．また，学習実行前に学習制御ルール実行条件を洗い出しておくプリコンパイルしておく方式，および，他学習者の学習状態変化や作問学習での新たな問題教材オブジェクトの追加などの状態変化をルール依存関係に着目して先行伝搬させる方式については，最適化効果を検討して実装の優先度を決める．
また，教材オブジェクト動的再配置方式の検討・実装を開始する．教材オブジェクトのうちの，アプリケーション層はどのプラットフォームでも動作する．この特徴を活かして，教材オブジェクトを動作させるプラットフォームを動的に変更する方式を検討する．具体的には，教室内のように学校サーバと直接通信が可能な環境では，グループ学習などが円滑に実施できるように，サーバ上で教材オブジェクトを動作させて学習者間の通信オーバヘッドを低減する．家庭や移動中など，サーバと通信できない環境で学習を継続するためには，サーバで動作していた独習教材部分をタブレットなどにダウンロードし，後で結果の学習状態をサーバと同期する．このように，通信環境やプラットフォームの負荷に応じた教材オブジェクト配置方式，および，学習状態の同期方式を実装する．
さらに，グループ学習などの実用的な学習シナリオの検討を進める．この学習シナリオをアプリケーション層の機能として実装し，前年度までに実装した隣接通信層および基本通信層を利用してマルチプラットフォーム上での動作確認を行う．具体的には，グループ型作問学習シナリオ，反転学習シナリオ，相互教授シナリオ，などを検討対象とし，2020年度のフィールド試験を目指して実装を進める．
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