2019 Fiscal Year Research-status Report
誤答原因判定を基礎とする学習PDCAサイクルによる数学用独習システムの開発
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17K01003
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| Research Institution | Kure National College of Technology |
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Principal Investigator |
深澤 謙次 呉工業高等専門学校, 自然科学系分野, 准教授 (50238440)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 泰之 名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (70273208)
赤池 祐次 呉工業高等専門学校, 自然科学系分野, 准教授 (70311074)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | STACKの描画機能の拡張 / 対話的に操作できる図 / 数学用e-ラーニングシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度までの研究実績は、主に次の３つである。(1) STACK上での作図ツールの開発、(2) サーバーの利用による学習データ収集、(3) タブレット端末向け数式入力インターフェイスの開発に関する基礎的研究。これらについて、以下に順に説明する。
(1) については、平成30年度STACK上で対話的に操作することができる図を作成するための方法を示したが、動的に決定された関数や変数を用いて図を作成することはできなかった。平成30年度は、前年度実現できなかった、動的に決定された関数や変数を用いた図の作成方法を、Cinderellaという動的幾何ソフトウェア用に作られたCindyScriptという言語と、ウェブ上の対話的な要素を作るフレームワークであるCindyJSを利用することで実現する方法を見つけ、その具体的な使用例を示すことができた。平成31年(令和元年)度は、前年度用いた言語(CindyScript)とフレームワーク(CindyJS)は使い勝手が悪いため、より汎用性のある言語(Python)とJavaScriptライブラリ(JSXGraph, three.js)を組み合わせて同じことを実現することを考えたが、具体的な成果を上げることはできなかった。
(2) については、平成30年度のポテンシャル・レスポンス・ツリーの設計を受けて、数学用 e-ラーニングシステムSTACK上で問題を作成し、学生に使ってもらった結果得られたデータを基に誤答の判定の可否を調べた。その結果、かなりの部分で改善が必要であることがわかったが、改善が思うように進んでいない。
(3) については、数字とアルファベット(大文字・小文字)を認識する場合の正答率を、実用的に使えるレベルまで上げることに苦労している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
当初計画した研究実施計画と比べて、研究の進捗状況が遅れている理由は、以下の通りである。
当初の計画では、令和元年度までに、(1) サーバーの利用による学習データの収集および前年度までに構築した数学用e-ラーニング独習システムの有効性の検証、(2) タブレット端末向け数式入力インターフェイスの開発、(3) 開発した作図ツールの動作チェック、図の描画時間およびユーザーインターフェイスの改善、さらに作図ツールを用いた教材開発を実施することにしていたが、(1), (2) は、誤答の判定にかなりの改善が必要であること、認識率が実用的に使えるレベルに達していないことなど、いくつか問題が生じ、予定通りには進んでいない。(3) については、当初計画の段階で想定していた作図ツールとは違うものではあるが、より教育効果が上がると考えられる作図ツールを開発することができた。具体的には、動的に決定された関数や変数を用いた図の作成方法を、Cinderellaという動的幾何ソフトウェア用に作られたCindyScriptという言語と、ウェブ上の対話的な要素を作るフレームワークであるCindyJSを利用することで実現する方法を見つけ、この方法により作図するツールを開発することができた。しかし、このツールの開発に用いた言語(CindyScript)とフレームワーク(CindyJS)は使い勝手が悪いため、より汎用性のある言語(Python)とJavaScriptライブラリ(JSXGraph, three.js)を組み合わせて同じことを実現しようとしたが、思うように成果を上げることはできなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定では、令和元年度までに(1) 問題の誤答の判定が適切に為されるよう改善し、小テストモジュールを用いた独習システムの効果について検証すること、(2) タブレット端末向け数式入力インターフェイスの開発に関しては、実用的に使えるレベルまで認識率を上げ、数学記号や関数のメニューの設計を行うこと、(3) 開発した作図方法の動作チェックと図の描画時間の調査および改善すること、を実施することになっていた。
しかし、令和2年3月開催されることになっていた国際会議32nd International Conference on Technology in Collegiate Mathematics(ICTCM2020)に出席する予定になっていたが、新型コロナウイルスによる感染症の感染拡大に伴い、この国際会議が中止になったため、前年度中の予算の執行が難しくなり、止むを得ず、本基盤研究(C)(一般)の1年間の期間延長をすることになったが、その結果、残っている予算では、前年度まで使用していたレンタルサーバーを使用することができず、(1)については、保留せざるを得ない。(2)については、認識率や実行速度が実用的に使えるレベルに達しておらず、また、当初から主たる目標ではないこともあり、最終年度である今年度は、(3)に注力し、汎用性のある言語(Python)とJavaScriptライブラリ(JSXGraph, three.js)を組み合わせて、動的に決定された関数や変数を用いた図を作成するツールを開発する研究を継続したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
令和2年3月開催されることになっていた国際会議32nd International Conference on Technology in Collegiate Mathematics(ICTCM2020)に出席する予定になっていたが、新型コロナウイルスによる感染症の感染拡大に伴い、この国際会議が中止になったため、前年度中の予算の執行が難しくなり、止むを得ず、本基盤研究(C)(一般)の1年間の期間延長をすることにした。
現在、予算の残額が33万円ほどであり、国際会議が今年度中に開催されるようであれば、いずれかの国際会議に出席するための旅費あるいは国内の研究会や学会などへの参加旅費に当てたいと考えている。もし、国際会議や国内の研究会や学会などがあまり開催されない、もしくは、まったく開催されず旅費として使用できない場合は、８．今後の研究の推進方策で述べた、動的に決定された関数や変数を用いた図を作成するツールを開発するために必要な備品などに使用することを考えている。しかし、現在の状況は流動的で、確定したことは言いがたいので、国内や国外の状況をよく勘案し、なるべく有効に使用するようにしたいと考えている。
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