2020 Fiscal Year Research-status Report
クラウドを活用したプログラミング演習環境に関する研究
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18K11561
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
桑田 喜隆 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (40559134)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 祐紀雄 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30783261)
石坂 徹 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (60292075)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 学習支援システム / プログラミング教育 / Jupyter Notebook / CoursewareHub / Moodle |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、最適なプログラミング環境を研究することを目的としている。研究方法として、新しい教材や環境を用いて実際の学生向けにプログラミング演習を 行い、その効果を定量的に測定する。そのために、次の仕組みを実現する。(ア)教師が手早くプログラミング環境を準備し試行できる仕組み(イ)教育効果を定量 的に測定することのできる環境。(ア)の実現のために、SINET5(L2VPNなどのセキュアな通信環境)、クラウドコンピューティング技術および環境の自動構築技術 を利用し、教師自らオンデマンドでプログラミング環境を準備できる仕組みを用意する。従来は演習用PCの上に手動で環境を準備していたものが、プラット フォームを使うことで、自動かつ柔軟に行えるようになる。例えば、Pythonを使ったプログラミング演習をJupyter Notebook インタフェースで実現する場合、 学生の数だけクラウド上に仮想サービスを立ち上げ、演習に必要な設定や教材を提供することができる。(イ)の実現のために、学生一人ひとりの演習の過程およ びその環境を保存し、定量的な評価を行う。 2019年度に「プログラミング入門」を対象として、本研究成果のトライアルを実施した。「プログラミング入門」は全学科600名以上の学生を対象にして おり、これまでにない新たな手法と新たな環境の授業である。15回の演習および課題に関する全学生の学習履歴を収集することができた。NIIのクラウド以上に 構築したJupyter Notebookの実行環境である、CoursewareHubを使用しており、本実習はCoursewareHubで最も多くの人数が利用した事例となった。
2020年度は「プログラミング入門」の授業をAWS上に構築したCoursewareHubを使用して検証を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究は以下の5タスクから構成されている。
(タスク1) 環境構築技術の確立:検証用プラットフォームの構築方法を確立する。構築方法は、Jupyter Notebook上で手順化する。環境構築方法自体も、教師へ の教材として提供する。 (タスク2) 評価用プログラミング環境の準備:例題として、検証用プラットフォーム上でプログラミング環境を準備する手順を作成す る。作成した環境は、(タスク3)および(タスク4)で利用する。 (タスク3) プログラミング授業トライアル1:実際にプログラミングの授業を実施し、検証用プ ラットフォームの評価を実施する。 (タスク4) プログラミング授業トライアル2:比較用に別の形態の授業でプログラミングの授業を実施し、検証用プラット フォームの 評価を実施する。更に、(タスク3)との比較で、仮説の評価を実施する。 (タスク5)外部発表および成果の公開:成果の外部発表 (論文)および外部公開(OSSとして提供)を行う。
Jupyter Notebookの環境を使ってPythonの授業を実施するための環境の準備を実施(タスク2)した。授業向けに、新たに書籍「Jupyter Notebookで始めるプログラミング」を執筆し、2020年度に書籍の改訂版を出版した。更に、NIIの研究用プラットフォームであるCoursewareHubを使用して(タスク3)として2019年度および2020年度に「プログラミング入門」の授業を600人規模で実施した。得られたノウハウおよび成果は研究協力者の国立情報学研究所のCoursewareHub開発に反映している。また、得られた知見を研究会論文(4編)、会議プロシーディング(2編)、として発表した他。論文誌への投稿を計画中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度に「プログラミング入門」を対象として、本研究成果の3度目のトライアルを実施することを計画している。そのための準備作業を実施中である。 (1) 授業のための環境として、研究協力者である国立情報学研究所の開発中のCoursewareHubを継続して利用することとし、事前設定などの準備を実施する (2) 授業で利用している教科書「Jupyter Notebookで始めるプログラミング」の改訂を実施した。 (3) コースで実際に利用するための、演習用教材を改善する。 (5) 2020年度までの実証実験で得られた成果を論文としてまとめ、外部発表を行う。
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| Causes of Carryover |
コロナウイルス感染症の影響のため、実証検証を実施する計画が遅れ、成果の取りまとめなどのスケジュールがずれ込んだため。
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Research Products
(4 results)
