Development and evaluation of science and mathematics learning systems through digital transformation: towards transforming the quality of learning

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H00085
• Research Institution: National Institute for Educational Policy Research
• Principal Investigator: 安野 史子 国立教育政策研究所, 教育課程研究センター基礎研究部, 総括研究官 (00370081)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 根上 生也 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 非常勤教員 (40164652) ; 川添 充 大阪公立大学, 国際基幹教育機構, 教授 (10295735) ; 西村 圭一 東京学芸大学, 教育学研究科, 教授 (30549358) ; 寺崎 一郎 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30227508) ; 中村 泰之 名古屋大学, 教養教育院, 教授 (70273208) ; 菅原 義之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50196698) ; 中川 正樹 東京農工大学, 学内共同利用施設等, 特任教授 (10126295)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 学びシステム / LMS / CBT / 理数 / 中等教育

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，理数教育において，デジタルの特性を活かしたデジタル教材(評価問題を含む)を学びの中に取り入れ，リアル空間(人間の思考を含む)とデジタル空間の融合となる「学びのシステム」を設計，実装し，このシステムを利用した実践を通して，性能の評価までを行い，子どもたちの探究的な学びや創造的な学びの促進，強化，向上を目指す。最終的には，このシステムを用いた実践を通し，授業設計も含めた学びの質的変革を目指すものである。
研究代表者，研究分担者，研究協力者で研究委員会を組織し，海外の関連研究者からも，研究計画・方法に対する助言を得たりしながら，研究プロジェクト方式で研究を推進している。本年度は，数学班5回，物理班4回，化学班5回，システム班1回の会合を開催し，数学班・物理班・化学班では，具体的に，デジタル教材の作成・検討及びその実践活用について議論を行った。
また，その中に含まれるコンテンツのログの取得及びその活用方法についての議論やログ取得のプロトタイプの作成も行っている。
海外の動向調査として，フランスのリセでの視察調査を行った。ドイツの研究協力者と頻繁に，動的幾何ソフト(Dynamic Geometry software: DGS)の埋め込みからの操作ログや変数取得についての検討をし，サンプル作成に着手した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

依然として，学習管理システム(LMS)やそれに付随する既存のプラグインとの関連性から，デジタルコンテンツの操作ログの収集方法の検討に想定以上の時間を要している。また，独自開発のプラグインについても，ユーザ側のOSや端末種類によるテストで，一部の端末で不具合が生じていて，その解消に時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

ログ収集が一部であっても可能な範囲内で，開発コンテンツをシステムに組み込み，実践調査の実施を目指す。追加のログ収集が可能になった時点で，拡張を行う。

Research Products

• [Journal Article] Digitalizing educational workbooks and collecting handwritten answers for automatic scoring (2023)
  • Author(s): Tomo Asakura, Hung Nguyen, Nghia Truong, Nam Tuan Ly, Cuong Tuan Nguyen, Hiroshi Miyazawa, Yoichi Tsuchida, Takahiro Yamamoto, Masamitsu Ito, Toshihiko Horie, Fumiko Yasuno, Tsunenori Ishioka, Kokoro Kobayashi, Ikuko Shimizu, Masaki Nakagawa
  • Journal Title: Proceedings of the Fifth International Workshop on Intelligent Textbooks 2023 Volume: － Pages: 78-87
  • Open Access
• [Presentation] Digitalizing educational workbooks and collecting handwritten answers for automatic scoring (2023)
  • Author(s): Tomo Asakura, Hung Nguyen, Nghia Truong, Nam Tuan Ly, Cuong Tuan Nguyen, Hiroshi Miyazawa, Yoichi Tsuchida, Takahiro Yamamoto, Masamitsu Ito, Toshihiko Horie, Fumiko Yasuno, Tsunenori Ishioka, Kokoro Kobayashi, Ikuko Shimizu, Masaki Nakagawa
  • Organizer: The 24th International Conference on Artificial Intelligence in Education
  • Int'l Joint Research