2019 Fiscal Year Research-status Report
Tracking thinking processes of mathematics learners based on manipulation log and communication analysis of mathematics models and and its application to designs of classroom
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19K03175
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
野田 健夫 東邦大学, 理学部, 准教授 (90431618)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江木 啓訓 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (30422504)
金子 真隆 東邦大学, 薬学部, 教授 (90311000)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 協働学習 / 対話分析 / 操作ログ分析 / 数理モデル教材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、タッチデバイスで操作できる数理モデル教材の利用が「主体的で対話的な深い学び」にいかに結びつくかを客観的な根拠に基づいて明らかにすることにあり、学習者間の対話やデバイスの操作ログに関するデータを取得し統計的処理に基づいた学習活動の分析を行うことを目指している。特に、学習者が対話しながら1つのデバイス上の数理モデル教材を操作する状況を設定して高校生・大学生を被験者とした実験を行い、モデルの操作傾向の変化と対話の特徴量との連関の探求を目標としている。2019年度の実績の概要は以下の通りである。
(1) 操作ログの取得と分析：Moodle上に置かれた動的幾何コンテンツの操作ログを取得するプラグインがすでに構築してあったので、これを利用して学生が関数の多項式近似に関するコンテンツを操作する際のログを取得し分析した。近似の成功を表す指標としてε近似半径を設定し、その変化の様子から学習者の思考過程の追跡を試みた。
(2) 操作ログと対話記録の連関の追跡：学生が加法定理を図解する動的幾何コンテンツを操作しながら定理の証明を考える実験を行いethnomethodologyによる分析を行った。また相関係数をテーマとした動的幾何コンテンツを操作する3人の学生の対話を調べ、操作と対話の質的な変化を観察した。
(3) 効果的な数理モデル教材の作成：動的幾何環境としてCindyJSおよびKeTCindyJSを用い、微分方程式やベクトル解析における数学の概念をタブレット上で手で触れて操作し理解できる教材を作成した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Moodleのプラグインの活用により、操作ログに関しては効率的に高粒度のデータを取得することができるようになり、また関数の多項式近似についてはε近似半径や関数の差のノルムなどによる操作傾向を特徴づけるデータの分析フローを確立できているが、これに対し対話記録の取得とデータの蓄積、および対話に関する量的分析モデルの確立は遅れを取っている。
これは一般に対話とされるものが音声による言語的な会話だけでなくジェスチャー等の非言語的な意思疎通も含めて分析されるべきであるためデータの取得と解析に時間がかかることが一つの原因である。また、対話を取得するにあたり被験者の性格や実験を行う環境を受けやすいことも客観的な特徴量の抽出を困難にしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
動的幾何コンテンツの操作ログの取得システムは確立しているので、オンラインでの実験も視野に入れ、対象を広げてデータの取得と分析を行いたい。また、データ分析フローが確立していることから、実験直後に被験者に操作過程とその意味付けをフィードバックし、思考過程との関係性も調べていきたい。対話については、まずは同時的な分析よりも効率的なデータ取得を優先し、複数の被験者の個別の対話を精確に録音し、操作ログの傾向の変化に関係すると思われる特徴量を量的に把握していきたい。
将来的には、グループ内の議論や操作の遷移や連関を特徴付ける客観的指標を見出し、その指標に基づいて学習者の状況に応じた指導者の適切な介入のあり方を明らかにしていきたい。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の影響により、予定していた学会がオンライン開催となり旅費を使用しなかったため支出額が少なくなった。
次年度は対話データの取得をより効率的に行うために、録音・データ蓄積のための機材を購入し、またオンライン上でログデータを収集するシステムを充実するためMoodleのオプション契約を行いたい。
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