2019 Fiscal Year Annual Research Report
解答過程解析を基盤とした数式処理連動型理数系ｅラーニングの運用モデルに関する研究
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18H01069
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中村 泰之 名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (70273208)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 佳典 静岡大学, 情報学部, 教授 (00308701)
市川 裕子 東京工業高等専門学校, 一般教育科, 教授 (10290719)
吉冨 賢太郎 大阪府立大学, 高等教育推進機構, 准教授 (10305609)
樋口 三郎 龍谷大学, 理工学部, 准教授 (70272474)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 理数系ｅラーニング / 誤答分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
数式処理と連動し，数式で入力された解答の自動採点を行うeラーニングシステムが，国内外で運用されているが，その運用法については担当者の経験に基づいて模索が続けられている状況である。本研究では，そのような状況に対して有効な指針を与えるために，学習者がどのような誤答を経て正答に到達したのか，またどのような思考過程を経て正答に到達したのかの詳細な解答解析を基盤として，科目，分野，環境に応じた理数系ｅラーニングの運用モデルの構築と提案を目的とする。この目的のために，まず解答過程を解析するための方法論の確立を目指す。そして，インターネット上に分散している理数系ｅラーニング教材の調査，整理を行う。また，解答過程解析の結果を基盤として，効果的なオンラインテストの問題の蓄積を行い，様々な教材を活用した科目，分野，環境別の理数系ｅラーニングモデルの推薦システムの確立を行う。
以上の研究目的を踏まえ，2019年度では理数系ｅラーニングシステムの一つであるSTACKを利用した計算問題の誤答分類手法の確立を行ってきた。具体的には，STACKのポテンシャル・レスポンス・ツリー（PRT）と呼ばれる学生の解答解析のメカニズムを利用して自動分類まで行うための，雛形となるPRTの作成を行った。
そして，STACKを用いた様々な問題作成手法を整理し，どのような目的のために，どのような問題作成方法があるかを提案するための，方向性を明確にした。具体的には，理数系のオンラインテストにおける，多肢選択式問題，グラフ連動型問題，式の同値変形の自動評価問題などである。そして，海外ですでに定評のある数学の動画教材の日本語化についても，検討を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
学習者がどのような誤答を経て正答に到達したのか，またどのような思考過程を経て正答に到達したのかの詳細な解答解析を行うために，理数系ｅラーニングシステムの一つであるSTACKを利用した計算問題の誤答分類手法の確立を行ってきた。具体的には，STACKのポテンシャル・レスポンス・ツリー（PRT）と呼ばれる学生の解答解析のメカニズムを利用して自動分類まで行うための，雛形となるPRTの作成にっとどまり，すでに蓄積された解答データに対する網羅的な分析まで到達していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究期間の3年目では，初年度から取り組んでおり，進行がやや遅れている理数系ｅラーニングシステムの一つであるSTACKを利用した計算問題の誤答分類手法の確立を行う。そのために，STACKのポテンシャル・レスポンス・ツリー（PRT）と呼ばれる学生の解答解析のメカニズムを利用して自動分類まで行いたい。現在，雛形となるPRTの作成の目処がついているので，本年度はこれを完成させる予定である。それを踏まえたうえで，提示された問題に対して，学生はどのような誤答，準正答を経て正答に到達したかという解答の時系列データを追跡することにより，学習者の思考過程を解析するための方法論を探究する。
また，各種理数系ｅラーニング教材の整理であ，これまでの様々な理数系教育研究では，学習システム，シミュレーション，動画を始めとする様々なオンライン教材が提供されているが，それらが有効に活用されているか，またそもそも認知されているかは疑問であるので，それらを有効に活用するために，教材群の整理とそのデータベース化を計画している。そして，前半の目的である解答過程解析の途中経過を元にしながら，学習者がつまづきやすい項目を克服するために有効な教材は何かを検討し，それを克服するために有用と思われる教材と結びつけると同時に，整理された教材と連携したオンラインテストの 問題を提示することにより，効果的な理数系ｅラーニングの運用法提案に向けた土台づくりを行う。
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