2018 Fiscal Year Research-status Report
脳活動特徴空間の構築によるオンライン授業視聴中の学習状態の可視化
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17K20016
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
嶋田 総太郎 明治大学, 理工学部, 専任教授 (70440138)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | オンライン授業 / 脳活動計測 / 脳波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、オンライン授業視聴中の受講者の脳活動を脳活動特徴空間にマッピングし、その遷移ダイナミクスを「学習パス」として構成することで受講者の学習中の脳内状態を可視化する手法を開発する。近年の情報技術の発展により教育コンテンツのオンライン化（オープンエデュケーション）が進み、世界的にもオンライン授業が広く普及しつつある。日本でも高等教育改革が進められる中で、アクティブラーニングや生涯学習がキーワードとなり、オンライン授業の重要性が高まっている。本研究では、同一の授業内容が再現性を持って提供されるオンライン授業を主眼として、教育活動に関わる脳活動データ解析を行うことで、「教育と学習」という認知脳科学の未開拓の重要問題を扱う技術的枠組みを提供する。
2017年度は受講者の脳活動を特徴空間にマッピングするための技術として、近赤外分光法（NIRS）で計測した脳活動データを被験者間相関（ISC）が最大化されるように主成分分析（PCA）を行う手法を検討したが、2018年度はこれを脳波（EEG）データへ拡張した。実験では、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを用いたミックスドリアリティ（MR）環境下で協調作業を行っている2者の脳活動を同時計測してISCを計算したところ、単独作業時よりも協調作業時のほうがISCが高くなるという結果を得た。また音楽（J-POP）を聴いているときの脳活動を計測してISCを計算したところ、ISCが高いほどその音楽の年間チャートのランキングも高いという相関が見いだされた。これらの結果は、協調作業やその題材の質が高いほどISCも高まることを示唆しており、動画授業においてもISCが高いほど理解度が高いという仮説を導くことができる。今後はこの仮説を検証するために、ISCを用いて動画授業の有効度の解析を進めていく予定である。
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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
本研究の中心的な技術であるPCAを用いた被験者間相関解析（ISC）手法を開発することができ、いくつかのアプリケーションでその有効性を確かめることができた。またNIRSだけでなく脳波でも同様の結果を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度には、これまでの成果を応用して、動画授業の有効性を確かめるための実験を行う。さらに動画授業の全体としての評価のほかに、時系列的にISCを計算することによって被験者の学習状態を「学習パス」として可視化する手法の開発を行う。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた学会での発表を見送ったため、その分の旅費が残ってしまった。次年度、適切な学会へ投稿して発表を行う。そのための旅費として使用する予定である。
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