2022 Fiscal Year Research-status Report
Proposal of a Method for Quantifying the Effectiveness of Programming Education Using Robots for Elementary, Junior High, and High School Students
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22K02843
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
上田 悦子 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 教授 (90379529)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ロボット教育 / 行動計測 / 教育効果の定量化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，ロボット教材を用いたプログラミング教育に着目し，児童・生徒の「興味・理解度などの定量化方法」と「定量化結果を用いたサポートシステム」の提案を目的としている．ロボット教材を用いたプログラミング教育では，チームでの開発や実機の動作確認などで学習中の動きや発話量が多く，飽きにくく結果もわかりやすいことから，児童・生徒にとって興味や達成感が強いという現場教員の感覚がある．この現場教員の感覚を，アンケート評価に，マイコンボードと各種センサを活用した行動計測を加えることで定量化する方法を提案する．初年度の2022年度は，(1)個人行動計測システムの開発，(2)ロボット教育用教材の作成と計測，(3)アンケート調査結果と個人行動計測結果との関係分析 の3項目を計画していた．以下に各項目の進捗をまとめる．
(1)SONY SPRESENSEをメインデバイスとして，加速度センサを追加し装着者の加速度と音声データを同時に取得するシステムを作成した．決められたシナリオ通りの行動の計測を行い正しくデータ取得できることを確認した．
(2)中学2年生の理科・技術・美術を統合した授業において，授業中の8名の生徒と教員1名の行動計測を行った．実際の学校現場での計測では，発話計測に予想していなかった問題点が見つかりシステムを修正した．システムを修正したのち，小学5年生2クラスに対して80分間のロボットプログラミング授業を実施した．2名1組で，ロボット用いて与えられたタスクを行う授業で，16名の行動を計測した．
(3)小学5年生のロボットプログラミング授業では，子ども達に対して協働性や感想を問うアンケートを実施するとともに，授業中の様子を観察記録した．行動計測との分析では協調性に関して特徴的な行動見られる傾向は得られたものの，定量的な分析には至らなかった．
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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
計測システム作成と実際の授業における行動計測とアンケート取得までは行えたが、定性的な分析にとどまっており、定量的な分析を行う時間が足りなかった。それ以外は順調に進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
行動データとアンケート結果の定量的分析を、とにかく優先して進めていく。また、2022年度中には、教室内の絶対位置推定システムの開発にも取り組んだが、まだ行動データ（加速度、音声）のように安定した位置情報取得ができていないため、このシステムの完成を進めたい（チームメンバーを増強したい）。
さらに、複数の授業での計測を行い多様なデータの取得を進め、当初の研究計画を推進する予定である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍がまだ完全に収束していなかったため、計測実験が複数回できなかったことによって予定していた謝金や消耗品の使用が予定より抑えられたことが理由である。
2023年度以降は、研究チームを増強する予定であり消耗品や旅費等も増えると考える。チーム増強により研究計画の強力な推進も期待できる。
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