2020 Fiscal Year Research-status Report
小学校プログラミング教育のための学習履歴に基づくリアルタイム授業支援システム
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20K03082
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| Research Institution | The University of Aizu Junior College Division |
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Principal Investigator |
中澤 真 会津大学短期大学部, 産業情報学科, 教授 (40288014)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅澤 克之 湘南工科大学, 工学部, 教授 (20780282)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | プログラミング教育 / 学習履歴 / 学習分析 / 初等教育 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，初等教育向けプログラミング教育において，サポートスタッフが十分手配できない状況下の教員のためのリアルタイム授業支援システムを開発し，その評価を行うことである．具体的には，ビジュアルプログラミング言語Scratchを用いた授業において，児童のプログラム作成過程の学習履歴をすべて記録し，この情報を学習分析することにより「学習者の進捗状況」「つまずいている学習者およびつまずき箇所」「クラス全体のプログラムの誤りの傾向」をリアルタイムに可視化し，これを教員側にフィードバックする機能を持つシステムである．
これを実現するために，構文解析のような大量のバックトラッキングを行うことなく，ビジュアルプログラミングで用いるプログラムブロックをグルーピングしたシンプルな構成要素を単位としてプログラムの差異や特徴を分析し，特異な状態な児童の抽出，正解プログラムとの差異からクラス全体の誤りの傾向を提示できるシステムの開発に取り組んだ．この中で，リアルタイム処理に適した学習履歴の粒度と，プログラムの構成要素のグルーピング単位を実証実験によって明らかにする予定であったが，新型コロナウイルス感染拡大の影響で小学校での実験が一部しかできなかったため，システムの基本構成と構成要素分析処理のプロトタイプの開発に今年度は専念することになった．また，個々の学習者が作成したプログラムの差異を算出し，作業の進捗状況やクラス全体の中から逸脱したプログラムを作成している学習者を抽出する差分解析のアルゴリズムの開発にも取り組んだ．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
新型コロナウイルスの感染拡大により，小学校への立ち入りが制限された関係で実証実験の実施が一部にとどまり，構築したシステムの検証やデータの分析が十分にできず，システムやアルゴリズムの開発に専念せざるを得なかった.
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは，連携している会津若松市内の小学校における実証実験を再開し，実際の現場で使用した際の開発システムの問題点をフィードバックするとともに，構成要素分析処理・差分解析機構についての検証・評価をする．とくに，課題が難しくて逸脱しているケースと，簡単すぎて独自の作業をしているケースとを判別精度について詳細に分析し，必要に応じて精度の改善を図る．
また，プログラムの命令ブロックの入れ替えや削除といった修正作業の時系列データを文脈的に捉えて，そのパターンを分析することで学習者の状態を推定する修正遷移パターン抽出部の開発に着手し，つまずいている学習者やそのつまずき箇所の抽出精度について同じく実証実験で明らかにする．悩んでいる学習者の編集作業の特徴パターン抽出は，統計的なアプローチや機械学習的なアプローチを用いる．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの感染拡大の影響で，小学校への立ち入りが制限されたため実証実験が一部しか実施できなかった．このため，実証実験を通して検討する予定であったシステム構成の必要リソースや導入機材について確定することができず，次年度に持ち越すことになった．また，実証実験にかかわる謝金なども使用することができなくなったため，次年度の実験で活用することにしたため．
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Research Products
(1 results)
