2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of model courses and educational materials for popularizing program visualizing tool TEDVIT
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18K11567
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
伊東 幸宏 静岡大学, 情報学部, 特任教授 (20193526)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小西 達裕 静岡大学, 情報学部, 教授 (30234800)
小暮 悟 静岡大学, 情報学部, 准教授 (40359758)
野口 靖浩 静岡大学, 情報学部, 講師 (50536919)
山下 浩一 常葉大学, 経営学部, 准教授 (30340110)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 学習支援システム / プログラミング教育 / 視覚化 / 教材開発 / オーサリングシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らは先行研究でプログラム挙動可視化システムTEDViTを開発し、いくつかの教育実践で活用している。TEDViTの特長は、挙動の「見せ方」を教師がカスタマイズできることである。本研究ではTEDViTをプログラミング教育の場で広く普及させることを目指し、以下を目的としている。(a)教育機関・企業等から提供されたモデルカリキュラムに基づき、TEDViTを導入したモデル授業計画を設計する。(b)モデル授業におけるTEDViTの使用法を整理し、TEDViTを導入した授業設計の指針を確立する。(c)モデル授業用教材データライブラリを構築する。(d)一般教員が挙動の「見せ方」を容易にカスタマイズできるオーサリングシステムを開発する。(e) 教育機関・企業等における実授業にTEDViTを試験的に導入し評価する、評価結果に基づいて改善を行い、次年度以降の教育再実践に活用する。
以上のうち本年度は、上記(a)モデル授業設計(b)TEDViTを利用した授業設計(c)教材データの開発、を「オブジェクト指向プログラミング（成果は雑誌論文１として発表）」「動的データ構造を行うプログラム（成果は雑誌論文２として発表）」「発見学習的プログラミング学習（成果は学会発表１の一部として発表）」という３種類の学習テーマ・学習方法について行った。また(d)オーサリングシステムについては、TEDViT用教材を作成するために教師が記述しなければならないルールの一部を自動的に生成するシステムを開発した（成果は学会発表１の一部として発表）。
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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
研究期間全体を通した研究計画では、最初の３年間（平成３０年度～令和２年度）において多様な学習テーマ・学習方法のプログラミング教育実践にTEDViTを活用する手法およびそのために必要な教材などを開発することになっており、その２年目である本年度は、３通りの学習テーマ・学習方法について具体的なシステム活用方法とシステム（教材）の実装を行っている。これは１年間の活動成果としては当初の予定通りの進捗であり、またその成果は２本の査読付き論文として採録されているなど、高い評価を受けている。また本年度開発したオーサリングシステムのルール自動生成機能については、システムの普及を妨げる大きな要因である教師によるルール記述の煩雑さという問題点を解消するものであり、次年度以降の目標であるシステムの普及に向けて重要な成果を挙げたと考えている。一方、当初の研究計画に記載されていない方向性の成果は特段認められない。以上のことから本年度の進捗を、「（２）おおむね順調に進展している。」と評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
(A)モデルカリキュラムの蒐集とモデル授業計画の設計。教育機関からモデルカリキュラムの提供を受け、その中でTEDViTの使用に適したテーマの授業回に対して、TEDViTを使用した授業計画を設計する。設計にあたっては各授業担当者にインタビューし、その意見を取り入れる。(B) TEDViTを用いたプログラミング教育の方法論の明確化。TEDViTを用いた教育方法は、単に学習者にサンプルプログラムの挙動を観察させるだけではない。研究代表者らのこれまでの検討でも、以下のような様々な教育方法に活用できる。「同じプログラムに異なる初期データを与えたときに最も処理手数がかかる初期データの条件を発見せよ」「サンプルコードの一部を書き換えた際の挙動の変化を観察し、元のコードの妥当性を理解せよ」本研究では(A)で述べたモデル授業計画の設計を通じて、TEDViTを用いた教育方法の類型を分類整理し、新たな授業にTEDViTを導入する際の方法論を明確化する。(C) 教材データライブラリの構築。(A)で述べたモデル授業で用いる教材データ（学習対象プログラムと可視化ルール集）を作成しライブラリ化する。(D) オーサリングシステムの開発。TEDViTの可視化ルールの編集と実行テストを支援するGUIベースのツールを開発する。可視化ルールはテキストベースであるが、本ツールでは可視化されたオブジェクトをマウスで操作することにより対象オブジェクトの見せ方を定義できる。これにより一般の教員が可視化ルールを定義・変更することが容易になる。(E) 実授業への試験的導入と評価。開発したモデル授業と教材を全員が実授業に導入し、評価を行う。評価結果に応じてシステムの機能拡張や教材データの拡充を行う。
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