2021 Fiscal Year Research-status Report
数学の探求学習に伴う行動ログデータのマルチモーダルなアナリティクスから学習支援へ
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21K02752
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
金子 真隆 東邦大学, 薬学部, 教授 (90311000)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北本 卓也 山口大学, 教育学部, 教授 (30241780)
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)
野田 健夫 東邦大学, 理学部, 准教授 (90431618)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 動的幾何 / 数学探究学習 / 対話ログデータ / 操作ログデータ / ジェスチャーのログデータ / マルチモーダル・ラーニングアナリティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、動的幾何を用いた数理科学の探究的協調学習における学習者の思考の時間的な推移を、操作や対話のログ、発話内容のテキストデータ、ジェスチャーを中心とする体動のログを対照したマルチモーダルなアナリティクスによって解明し、学習支援に生かすことである。本年度は、以上の枠組みにおける教育実験を繰り返す中で、特に手指の動きに関するログを取得する方法の探索と、得られた学習データの分析スキームの確立に重点をおいた。新型コロナウィルス感染拡大によって、2021年度においては対話を伴う協調学習の実験を実施することが困難であったが、主に数理統計のテーマを扱う動的コンテンツを用意し、2人一組で協調学習を行わせる教育実験を複数回実施することができた。分析の枠組みとして、A. Sfardらによるcommognitive perspectiveに着目し、対話テキストデータから推定される思考内容と、操作・体動のログの可視化とを対照して、特に学習者の事前の平常テストや事後の確認テストにおける数理的なパフォーマンスとの連関について探索した。その結果、操作・ジェスチャー・発話といったmodeの間の遷移パターンの観察によって、思考過程の深化を追跡できる可能性が示唆された。また、こうしたパターン遷移が、学習者の事前事後の数理的パフォーマンスと密接に連関しうることも併せて示唆された。さらに、思考が転回した時点付近での手指の動きを精査し、ログとして取得すべき特徴量をいくつか抽出することができた。センサーとしては、intelのRealSenseを用いており、操作や対話のログと同程度の粒度をもった数値データとして体動のログ・特徴量を処理するまでには至っていないが、取得したデータの可視化の状況から判断して、分析上十分なデータは取得できていると判断される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
新型コロナウィルス感染拡大のため、iPadに動的コンテンツを実装した上で、複数の学生に協調学習を行わせる形の実験授業の実施が非常に困難だったため、十分に実施事例を蓄積することができなかった。実施できたのは、感染者数がやや減少した2021年の秋で、この際に複数回実施することができたが、とても十分とは言えない状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度に入り、新型コロナウィルスの感染拡大が少し落ち着いていることから、その状況も見ながらできるだけ教育実験を重ね、学習データの取得を進める予定である。また、実験に利用するためのHTMLをベースとした教材作成システムについて、システムの拡張や教材作成事例の蓄積を進め、これらに関する知見についても公表していく予定である。
先行する基盤研究における結果も含め、本研究で得られた知見について、特にCSCLをテーマとした国際会議などでの発表を目指しているが、CSCLやマルチモーダルアナリティクスに関する理論的な裏付けを得ることが急務との指摘をたびたび受けている。対話分析も含め、これまでの学習科学における理論的な枠組みの中で、本研究がどのように位置づけられるかという点に関する検討も鋭意行いたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染拡大により、協調学習を伴う教育実験が十分に実施できず、特にジェスチャーを含む体動のログを取得するための深度センサーつきカメラの仕様について最終的な確定ができなかった。2022年度は、感染状況も見ながら実験事例を蓄積し、仕様の策定と、それに基づく機材の購入を急ぐ予定である。
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