2017 Fiscal Year Research-status Report
手書き数式・図形認識を用いたインテリジェント数学授業支援システムの研究
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17K01133
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| Research Institution | Fukuoka University of Education |
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Principal Investigator |
藤本 光史 福岡教育大学, 教育学部, 教授 (20270241)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | スライドパズル / アクセシビリティ / ユーザインタフェース / GeoGebra / 数学ソフトウェア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は数式だけでなく図形も手書きで入力できる新しい数学用インタフェースを開発すると共に、計算問題に対して適切な助言や計算過程を与える機能、図形問題に対して真偽判定や証明を与えるインテリジェンス機能の実現を目指したものである。平成29年度は、このインテリジェント数学授業支援システムの実現に必要な数学ユーザインタフェースの研究を行った。
始めに、スライドパズルの一種である15パズルとその拡張であるmn-1パズルにLoop generatorsという回転型操作を導入し、それを用いたわかりやすい解法アルゴリズムを示した。そして、Loop generatorsを用いたmn-1パズルのためのタブレット用アプリを開発した。また、ユーザインタフェースを工夫し、視覚に障害を持つ中高生が利用できるようアクセシビリティ機能を追加した。さらに、数学教材とするためにスライドパズルの可解性を問うモードを追加した。これらの研究成果のうち、数学に関する部分は日本数学会秋季総合分科会で、ユーザインタフェースの設計に関する部分は数学ソフトウェアに関する国際会議MathUIで、アクセシビリティに関する部分は情報処理学会アクセシビリティ研究会で発表した。作成した数学教材については、福岡県内の高等学校での出前講演で試用した。
次に、図形問題に対するユーザインタフェース研究として、既存の動的幾何ソフトウェアGeoGebraを利用した教材作成方法について調査した。GeoGebraは通常のプログラミング言語と違い、分岐や反復といったプログラミング言語に必須の機能を利用する際に特殊な配慮が必要となる。そこで、GeoGebraスクリプトを用いて教材を作成する際の手助けになるように、スライドパズルの作成方法を通してその部分を解説するチュートリアルを作成した。この研究成果は統計数理研究所の研究集会で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
インテリジェント数学授業支援システムの実現に必要な数学ユーザインタフェースの研究を推進し、上記「研究実績の概要」で記述した結果を得た。そして、2本の研究論文を出版し、国際会議を含む学会・研究集会で7件の発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、平成29年度に得られた成果を基にして、数学ユーザインタフェースの機能追加と誤答に対する助言機能の研究を行う。具体的には、手書き図形入力機能の仕様と2つの数式の違いを測るための数式類似度について研究し、プロトタイプの作成を行う。
平成31年度は、計算過程の自動生成と初等幾何命題の自動証明などのインテリジェンス機能の研究を行う。
最終年度の平成32年度は、平成29年度～平成31年度にかけて作成した全ての機能を学習管理システムmoodleのプラグインにすることによってインテリジェント数学授業支援システムを構築する。
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