2021 Fiscal Year Research-status Report
キットビルド方式に基づく論理的思考力育成プログラムの開発
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19K03059
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| Research Institution | Hiroshima City University |
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Principal Investigator |
川本 佳代 広島市立大学, 情報科学研究科, 助教 (10264938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 智之 広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (70264934)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 論理的思考力 / キットビルド / 学習支援システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
論理的思考力は、国際社会・情報化社会で活躍する人が備えておくべき能力の一つであり、様々な場でその重要性が強調されている。本研究の目的は、教師が学習者に提供する概念マップの構成要素(キット)を学習者が組み立てる作業(ビルド)として行う方式であるキットビルド方式に基づき、学習者の能力に応じた学習活動とその活動に対する評価の即時フィードバックを効果的に提供することで、系統だてて論理的思考力を高める論理的思考力育成プログラムを提案し、複数の題材を用いた論理的思考力育成システムとして実装し、評価実験により提案プログラムの有用性を示すことである。3年目となる2021年度は昨年度に続き，(a)「フローチャート作成課題を用いた学習システム『ろっつ』」、(b)「平面図形問題を用いた論理的思考力育成支援システム」、 (c)「フローチャート組み立て課題を導入した論理的思考力育成システム」及び (d)「グラフを用いた問題解決プロセスを導入した論理的思考力育成システム」に加えて、日常生活で自然と身に付けた知識や技術で取り組めるよう、ヒューマノイドロボットによる動作をフローチャートとして表現する課題を設計し、(e)「ヒューマノイドロボットを導入した学習システム」として新たにAndroid端末上に実装した。評価実験により、開発したシステムが論理的思考に包含されるプログラミング的思考の育成に有用であることを確認した。また、(a),(b)及び(f)「数論問題を用いた学習システム」を同一プラットフォーム上で統一的に扱えるようにし、学習者の知識に基づき適切な課題を課すための学習プランを自動提案する機能を有すプログラミング的思考育成支援システムを開発した。Android端末上に実装して評価実験を行い、学習プランを自動提案する機能を有すプログラミング的思考育成支援システムの有用性を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
3年目である2021年度は、計画に従い「学習者の特性・能力情報の同定とその獲得手法の開発」、「系統的にまとまった論理的思考力育成プログラムの開発」および「論理的思考力プログラムに基づいたシステムの開発」について主に研究を行った。ヒューマノイドロボットによる動作をフローチャートとして表現する課題を課す「ヒューマノイドロボットを導入した学習システム」および学習者の知識に基づき適切な課題を課すための学習プランを自動提案する機能を有するプログラミング的思考育成支援システムを開発し、Android端末上に実装して評価実験を行い、それらの有用性を確認した。一方で、学習者の特性・能力情報から学習者の能力を推定する効果的な方法および問題レベルや選択肢の数など設定すべきかを学習者ごとのプログラムとして提示する方法の改良には、実装したシステムを用いて実験を繰り返す必要がある。しかし、コロナの影響が小さくなったとは言えない状況で、十分な数の研究協力者を集めることができなかったことで、それらの方法の改良を十分に行うことができなかった。2022年度は研究期間最後の年であるため、できるだけ早く計画通りの研究計画状況に持っていき、論理的思考育成プログラム作成支援システムの完成を目指し、研究をまとめたいと思っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に従い、キットビルド方式に基づき系統立てて論理的思考力を高められる論理的思考力育成プログラムを提案するため、2022年度も 概要で述べた学習システム(a)-(f)を対象とした(1)学習者の 特性・理解度の同定とその獲得手法および(2)系統的にまとまった論理的思考力育成プログラムの改良について継続して取り組む。さらに、(3)論理的思考力育成プログラムに基づいた学習プランを自動提案する機能を有する学習支援システムを機械学習手法を用いて改良する。また、2022年度早期に購入を予定しているサーバーを用いたクラウドコンピューティングの元で「評価実験による論理的思考育成プログラムの改良」を行うように研究を進める。2022年度は最終年度となるため、これまでに得られた研究成果を順次国内会議・国際会議で発表し、雑誌等に投稿していく予定である。
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| Causes of Carryover |
(理由) 新型コロナウィルスの世界的蔓延により、国際会議・国内会議がオンライン上での実施となったため、予定していた国内会議・国際会議参加のための旅費がほとんど執行できなかった。
(使用計画) 2021年度までで得られている研究成果及び今後得られる研究成果を順次国際会議・国内会議等で発表するための旅費と参加費、雑誌等への投稿費に充当する予定である。また、計画に従い、システム構築に必要な人件費、システム構築のためのコンピュータ(サーバーを含む)や評価実験のためのタブレット購入に充当していく予定である。
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