Development and usefulness analysis of a tangibles programming tool for learning function concepts

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K02902
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: 本吉 達郎 富山県立大学, 工学部, 准教授 (20533061)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 澤井 圭 富山県立大学, 工学部, 准教授 (80624080)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: プログラミング / タンジブルビットユーザインタフェース / 視覚障がい者支援

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，タンジブル・ビット・ユーザインタフェース（TUI）を採用し，触覚・聴覚情報を利用しながらプログラムを作成できるP-CUBEを発展させ学習要素に「関数プログラミングの考え方」を加えたP-CUBE2を開発することである．また，P-CUBE2にプログラミング操作時の動作データを取得するシステムを実装し，ユーザの操作履歴からTUIツール特有の物理空間での移動を伴うプログラミング操作と学習理解との関連性を分析し，「なぜタンジブルなプログラミングツールが良いのか？」の問いに対する指針を示すことである．
令和2年度の研究内容は，平成30年度から開発に取り組んだ「関数プログラミングの考え方」の学習機能を持つP-CUBE2に実装するプログラム作成プロセス（操作履歴）の記録システムを試作した．具体的には，学習者が操作したプロックの種類と位置，ならびにその操作時刻をリアルタイムで記録し学習管理者がモニタ可能なシステムである．
試作開発したシステムを実装したP-CUBE2を小学校1-3年に体験学習してもらい，操作時刻や操作箇所から正解プログラムとの差異や思考に要した時間，およびアウトプットに対する正解/不正解判定が可能であることが確認できた．また，学習時間と正解/不正解の判定結果の関連性からプログラム内容の理解度を推定する手法についても検討した．COVID-19感染拡大の影響により，視覚障がい者にP-CUBE2を操作してもらう機会を設定できなかったが，晴眼者から得られたデータから学習におけるつまづき箇所などの判定が可能であることが示された．