2019 Fiscal Year Research-status Report
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18K11585
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| Research Institution | Shonan Institute of Technology |
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Principal Investigator |
斉藤 友彦 湘南工科大学, 工学部, 准教授 (50464798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平澤 茂一 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (30147946)
松嶋 敏泰 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30219430)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | プログラミング教育 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は「回答履歴から学習者の弱点を推定し適切な問題を推薦するプログラミング演習Webシステム」の構築を目的とする．本システムの学術的独創性・創造性は次の二点にある．（i）学習者の演習回答時における編集履歴と脳波からその演習に対する理解度を推定する．（ii）オンライン・ショッピングで用いられる推薦システムを使い問題を推薦する．特に学習者への推薦・回答履歴とその他大勢の履歴を使った時空間推薦アルゴリズムを使う．研究期間内における本研究の最終目標は，システムの完成及び評価である．具体的手順は「Step 1. 基礎理論の構築：学習者の理解度推定法，推薦アルゴリズムを完成させる」，「Step 2. 実装：システムの実装を行う」，「Step 3. 実験：高校生と大学生に本システムを利用してもらい，検証を行う」，「Step 4. 評価：Step 3. の結果に基づき，本システムを評価する」である．
本年度は，「Step 2. 実装：システムの実装を行う」を主に行った．本年度の主な成果はいくつかのオープンソースを参考にオンラインジャッジサーバーを実際に構築したことである．これによって，これまで積み上げた基礎理論の実装が可能となった．また，昨年度までに構築した，ポートフォリオ，学習管理システム，オンラインコンパイラと組み合わせ実用的なシステムの構築と有効性に関する検証実験が可能となった．現在は実際にいくつかのプログラミング演習問題を作成・掲載し，小規模ではあるが運用を行っている．これらの予備実験を重ね，実用的な運用に耐えられるかの検証を行っている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度の主な研究成果はオンラインジャッジサーバの構築が完成したことである．昨年度までの研究成果であるポートフォリオ，学習管理システム，オンラインコンパイラと合わせ，サーバの構築は順調に進んでいる．しかしながら，以下の２点について想定通りに進んでおらず，やや遅れていると判断した．１つ目は脳波などの生体情報及び編集履歴からの理解度推定アルゴリズムの構築である．当初本研究の独創的な点として，脳波などの生体情報，及び，編集履歴を使い，学生の理解度を推定することを挙げていた．本年度も昨年度に引き続き，脳波履歴・編集履歴を収集・解析し，学生の理解度推定に有効な特徴量を調査したが，いまだ有効な特徴量は見つかっていない．これらは予備実験を行ったことで，想定以上に難しい問題であることが判明したが，引き続き実験データを収集・解析し，粘り強く調査を行う予定である．２つ目は検証実験が想定より遅れていることである．オンラインジャッジの構築が完了したことで，現在実際にプログラミング演習問題を作成・掲載し，簡単な予備実験を行っている．しかしながら，現在被験者である学生を集めるのが困難であり，検証実験に若干の遅れが生じている．本システムの対象者はプログラミングコンテストで上位獲得を目指し技術向上を図る学生であり，引き続き本システムの重要性を説き，協力者を募る予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の主な研究の推進方策として次の３つが挙げられる．１つ目はオンラインジャッジサーバのプログラミング演習問題と新たな機能の追加による実用性の向上である．実用的なシステムの実現には大量，かつ，学生のプログラミングスキル向上に有効なプログラミング演習問題が必要不可欠である．まず，多くのプログラミング演習問題を作成し，掲載する．また，実際の運用を行うには，ユーザインタフェースや安全性に関する新たな機能の追加が必要であると考える．また，本研究の独創的な点として挙げている推薦システムの追加も行う．次年度はまずこれら演習問題や新たな機能の追加を行い，より実用的なシステムの完成を目指す．２つ目は生体情報と編集履歴による学生の理解度推定アルゴリズムの構築である．これまでの予備実験からは成果が上がっていないが，引き続きデータの収集と解析を行い，調査を行う．次年度は特に視線情報のデータ収集を行い，学生の理解度推定に有効な特徴量を調査する予定である．３つ目は構築したサーバを学生に利用してもらい，プログラミングスキル向上にどれほど有効か，検証実験をすることである．現在構築したシステムでも実験は可能であり有効な実験データは収集可能である．次年度は協力者を募り，評価実験を進めていく．次年度は以上の３つを並行して進める予定である．
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| Causes of Carryover |
2019年度末に参加予定であった国際会議，国内学会の全てが，感染症拡大防止のため，中止となった．これらのために用意していた，全ての海外旅費及び国内旅費が未使用となった．次年度は社会状況を見ながら，適切な国際会議，国内学会を検討し，これまでの研究成果を発表する予定であり，そのための旅費として利用する．さらに，本年度構築したシステムを検証するための実験予定であり，そのためのPC購入にも使用する予定である．
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