2021 Fiscal Year Research-status Report
ビジュアル型言語とテキスト型言語の学習状況の分析によるシームレスな移行の実現
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21K18535
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| Research Institution | Shonan Institute of Technology |
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Principal Investigator |
梅澤 克之 湘南工科大学, 工学部, 教授 (20780282)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | プログラミング言語 / ビジュアル型言語 / テキスト型言語 / 学習分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プログラミング学習に関して，ビジュアル型言語からテキスト型言語への移行の方法論を確立することを目的として研究を行った．具体的には，ビジュアル型言語とテキスト型言語の学習の利点を有し，両者の差異を埋める教育コンテンツ（中間型言語とよぶ）を検討・試作し，実証実験を通して，評価を行った．今年度は，ビジュアル型言語からテキスト型言語のプログラミング間の差異を埋める中間教育コンテンツの施策を行った．この中間教育コンテンツは，シンプル（テキスト型言語特有の追加知識不要），素早いフィードバック（実行結果がすぐわかる），文法エラーが起こりにくく，論理エラーの箇所がわかり易い，というような特徴を持つものである．
現状のビジュアル型言語は見た目が楽しい，すぐ実行して動作する，文法エラーが存在しないなどの特徴がある．これに対してテキスト型言語は，文字ばかりであり，1文字でも間違えれば動作せず，グラフィカルなことをやろうとするととても手間がかかる，というような特徴がある．提案する中間コンテンツは，シンプル（テキスト型言語特有の追加知識不要），素早いフィードバック（実行結果がすぐわかる），文法エラーが起こりにくく，論理エラーの箇所がわかり易い，というような特徴を持つ必要があると考えた．このような特徴を持ったコンテンツとして，JavaScriptで音楽を作るという授業を行った．使用したシステムは JSFiddleを活用した．湘南工科大学付属高等学校の3年生（21名）に対して，2021年度に7回の授業を実施し，アンケートにより中間コンテンツの持つべき特徴を持っているかの確認を行った．アンケート結果によりビジュアル型言語とテキスト型言語の中間に位置づけられる特徴を有することがわかった．本件に関して国内学会発表1件を実施した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は，ビジュアル型言語とテキスト型言語の学習の利点を有し，両者の差異を埋める教育コンテンツ（中間型言語とよぶ）を検討・試作し，実証実験を通して，学習結果だけでなく学習中の学習状態を評価することである．これにより，その中間型言語の有効性を評価し，今後の初等・中等プログラミング教育に役立つ教育コンテンツ（中間型言語）を完成させる．
具体的な研究の推進計画としては，以下の(a)～(c)を掲げている．(a)プログラミング間の差異を埋めるプログラミング学習ツールの開発：シンプル（テキスト型言語特有の追加知識不要），素早いフィードバック（実行結果がすぐわかる），文法エラーが起こりにくく，論理エラーの箇所がわかり易い，というような特徴を持つ中間型言語を試作する．(b)学習時の生体情報（脳波や視線）を取得する実証実験：上記で作成した中間型言語，およびビジュアル型言語，テキスト型言語のそれぞれを用いて，学習時に脳波や視線等を取得する実証実験を実施する．(c)各言語学習時の差異を分析・抽出し，学習プロセスの溝の明確化：上記の実験結果を用いて各言語の学習時の学習状態の差異を分析する．学習時の編集履歴と脳波を計測することによって，学習者がどのような課題でつまずいているのか，あるいは逆にどのようなときに学習意欲が高まっているのか等を明らかにした上で，学習者の編集プロセスとその際の脳波によって学習者を分類し，比較・分析を行っていく．実証実験と分析はそれぞれの結果を受けて，逐次的に改良しながらスパイラル的に実行する．
本年度は，研究の初年度にあたり，「中間型言語の検討・試作と予備実験」という目標を掲げて研究を推進した．この目標に関しては概ね達成できたと考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度は，以下の特徴を持つ中間教育コンテンツを試作し,実験を行った．提案する中間コンテンツは，シンプル（テキスト型言語特有の追加知識不要），素早いフィードバック（実行結果がすぐわかる），文法エラーが起こりにくく，論理エラーの箇所がわかり易い，というような特徴を持つ必要があると考え，JavaScriptで音楽を作るという教育コンテンツを用いて授業を行った．授業の後に，上記持つべき特徴についてのアンケートを実施し，アンケート結果によりビジュアル型言語とテキスト型言語の中間に位置づけられる特徴を有することがわかった．
初年度に行ったことはここまでである．中間教育コンテンツが持つべきと考える特徴を有することはアンケートにより確認できたが，そのことが教育効果を向上させたか否かを検証できていない．
今後は，この中間教育コンテンツがテキスト型プログラミング言語の理解の向上に役立っているのかの検証を進める予定である．具体的には，ビジュアル型言語での学習を行った後で，中間型学習コンテンツを用いた学習を行い，その後にテキスト型言語の学習を行う場合と，ビジュアル型言語での学習を行った後で，中間型学習コンテンツを用いた学習を行わずに，直接テキスト型言語の学習を行う場合で，テキスト型言語の理解度がどのように変化するか実験を通して検証する．
さらに学習後の結果のみでの評価ではなく学習時の生体情報に基づく評価も行うことで，ビジュアル型言語学習時とテキスト型言語学習時の学習状態の差異を明確にしていきたい．具体的には，ビジュアル型言語を学習している際の生体情報（脳波や心拍や表情など）とテキスト型言語を学習している際の生体情報をそれぞれ計測し，両者を分析して差異を明確にしていきたい．
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| Causes of Carryover |
研究開始時に想定していた設備備品については，実験・分析用のデスクトップPCやノートPC等は，若干計画よりも安価なものを購入するに至ったが、概ね計画通りに購入させていただいた．次年度使用額が生じた理由は主に初年度に計画していた国内学会発表および国際学会発表のための旅費および学会参加費がCOVID-19のために参加できなくなったのが原因である．次年度は、COVID-19の状況も良くなり国内学会発表および国際学会発表が再開されることが期待できる．ただし国際学会発表は、事前審査（査読）があるのでその審査に通過できるように研究の内容をより良いものに高めていく必要がある．
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Research Products
(1 results)
