2021 Fiscal Year Research-status Report
Active Learning in Large Classes intentionally grouped by LA.
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18K11581
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
常盤 祐司 法政大学, 情報メディア教育研究センター, 研究員 (70434181)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | グループ学習 / 授業支援システム / Word2Vec / LTI 1.3 / Similarity / Similarity グループ形成 / アルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では2018年度から大規模教室においてもグループ学習によるアクティブラーニングを実現するための支援システムを開発してきた。初年度はWord2Vec によるグループ形成システムの概念実証を行い、2019年度はグループディスカッション可視化システムを利用することにより、グループ構成と発話量の定量的評価を行った。2020年度はCOVID-19の影響により大学における授業はオンライン形式となったため、対象とする授業環境を対面授業からオンライン授業に変更した。そして、オンライン授業の基盤となるLMSにおいて、開発しているシステムを違和感なく利用するためLTI 1.3対応を行い、LMSから起動できるようにした。
本研究ではWord2Vecにより、学習者が提示したキーワードと教員が設定したキーワード間の近似性を数値で表すSimilarityによるグループ分けを提案している。最終年度を予定していた本年度は、初年度にその可能性を示したWord2Vecによるグループ形成システムの概念実証結果を踏まえ、グループ形成システムをオンライン授業で利用するための実装を行った。この実装にあたっては、学習者と教員が提示したキーワード間のSimilarityをMatrixで表現することで、マッチング理論によるグループ形成で用いられる序数ではなく、数値で表現されるSimilarityによる新たなグループ形成アルゴリズムを考案した。そのアルゴリズムの詳細やアルゴリズムを用いてグループ形成を行った結果は情報処理学会CLE研究会にて報告した。
また、今年度はCOVID-19の沈静化が予測できなかったため、オンライン授業で広く利用されているZoomについてもLTI 1.3対応を行い、教員および学習者はLMSにログインすれば支援システムやZoomに再度ログインすることなく、LMSからそれらを起動できる授業環境を整えた。
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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
調書に記載した本研究の目的は、①グループ形成/着座位置指定支援システムの開発、②グループ学習をとりいれた授業開発と評価基準の策定、③コンテキストを含むCaliper 仕様の検証とIMSへの提案、としていた。①は初年度、②は2年目に計画通りに実施し、それぞれ学会にて報告を行った。しかしながら③についてはCOVID-19により、予定していた実教室における実証実験が困難になったため計画を変更し、「オンライン授業において意図的にグループを形成する授業支援ツールの開発」を新たな目的とした。オンライン授業を支援するシステムは教員や学習者の利便性を考え、学習基盤となるLMSにWeb会議システムや本研究で開発している支援システムをLTI 1.3で統合した。
研究成果はGitHubにおいて公開することを予定しているが、研究成果の教育利用を目的として、そのソースコード自体をOERに供することにした。そのため、開発するシステムは最新のWebシステムで採用されているFront-EndとBack-Endの各システムで構成し、その間をRest APIでの実装とした。Back-Endシステム内で実装を予定していたWord2Vecを用いたグループ形成システムは、Back-Endシステムから分離し、さらにWord2Vecサービスとグループ形成サービスに分け、それぞれをPythonとFlaskフレームワークで実装した。ただし、OER化を想定したアーキテクチャのため開発工数が増え年度内の完成が困難と見込んでいたが、研究期間の1年延長が可能となったため、今年度はWord2Vecの実装に留め、実証実験や全体の取りまとめは次年度に持ち越すことにした。
今年度の研究によりコアとなるシステムが実装でき、次年度は各サービスを統合することでOERとしても公開する目途がついたため、「おおむね順調に進展している。」という評価とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる2022年度は、秋学期に担当するオンライン授業における実証実験を予定し、開発したプログラムをOERとしての利用も想定してGitHub等に公開し、さらにそれの成果を情報処理学会にて報告することを目標とする。
これらの目標を達成するために、春学期にはシステム開発を完了し、AWS等のクラウドに実証実験環境を構築する。現時点では、LTI 1.3対応のFront-EndをPHPとVue.jsで実装し、Back-EndをPHPとLaravelフレームワークで実装する。また、グループ形成支援サービスおよびWord2VecサービスはPythonとFlaskにて実装する。さらに、Front-End、Back-End、グループ形成支援サービス、Word2Vecサービス間はすべてRest APIでデータ連携する構成を予定している。
システム構成やシステム基盤に最新のWebサービス技術を採用している理由は、開発したシステム自体をOERとして公開し、研究成果の教育利用を図るためである。研究代表者は所属機関で担当する授業において最新技術を用いたシステム開発のグループ実習を行っているが、適切な規模で実際に動作するOERが存在していないことに課題を抱いていた。そのため、本研究で開発したプログラムをこうした用途にも利用できるように、ソースコードにはインラインのコメントをつけ、GitHubのREADME.mdにはシステムアーキテクチャーやフレームワークの選択理由などを記載する。
また、開発したシステムはオープンソースとしての利活用を想定している。このシステムは大学のみならずGIGAスクール構想でも利用されているIMS技術標準のLTI 1.3を組み込んだレファレンスシステムとして位置づけられ、こうしたシステムを開発する国内の機関に対して有用だと考えている。
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| Causes of Carryover |
次年度使用が生じた理由としては、COVID-19の影響で開発したシステムの適用を想定していた対面授業の実施が困難となり、研究途上で対面授業に代わるオンライン授業を想定した支援システムの開発に研究内容が変更になったことである。この変更のため、開発してきたシステムの設計変更を余儀なくされ、開発工数が増えたことから開発スケジュールを次年度まで延長することにした。また、当初、開発するシステムと授業で利用するLMSの連携はLTI 1.1を想定していたが、2019年4月に技術仕様が大幅に変更されたLTI 1.3が公開され、それに対応したことも開発工数の増加に影響した。しかしながら、LTI 1.3はポストCOVID-19のニューノーマルとしての利用や2020年度から始まったGIGAスクール構想における学習eポータルにおいても技術標準としての利用が推奨されており、本研究成果がこれらの社会実装を推進するうえで有用になると考え、研究期間を延長してでも取り組むことにした。
使用計画としては、次年度が最終年度になるため、実際の授業での利用を想定し、PC上で開発しているシステムをクラウドに移行し、クラウドでの動作を検証する。そのため、AWS等のクラウドサービス使用料が発生するので、研究予算をそれに充当する。また、例年情報処理学会にて成果報告を行っているので、学会に参加するための国内旅費に充当する。
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Research Products
(2 results)
