2023 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 | Kagoshima National College of Technology |
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Principal Investigator |
上田 悦子 鹿児島工業高等専門学校, 校長, 校長 (90379529)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野田 哲男 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 教授 (10416688)
玉木 隆幸 奈良工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (80455154)
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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。2年目となった2023年度は、(1)アンケート調査結果と個人行動計測結果との関係分析 (2)教室内絶対位置推定システムの開発、(3)複数の授業での計測による多様なデータ取得、 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)収集していた行動データ（加速度、音声）とアンケート結果の定量的分析に関しては、研究代表者の所属機関異動のため十分に行うことができなかった。昨年度報告の通り、定性的な傾向把握にとどまっている。
(2)計測用メインデバイスを昨年度使用していたSONY SPRESENSEからM5Stackへと変更して、BLE(Bluetooth Low Energy)の電波強度を用いた、教室内生徒の絶対位置を推定するシステムを新規に開発した。
(3)2023年度も小学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、約40名の行動（教室内の移動記録）を計測した。同時に2022年と同様なアンケートも実施し、その結果も取得している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度末の計画では「行動データとアンケート結果の定量的分析」を進めることに注力する予定であったが、有効な分析結果を得るに至らなかった。一方で、教室内生徒の絶対位置推定システムを開発し、同時に複数人の授業中の行動情報を取得することができるようになった。
「システムの新規開発＋実際の学校現場での計測」と昨年度計画のうち2つは進捗があったものの、あと1項目の進捗がなかったため「やや遅れている」という判断とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は最終年度となる。そのため、期間前半にこれまで収集した行動データとアンケート結果の定量的分析を行い、傾向を確認する。また、教室内絶対位置推定と加速度情報を元にした行動（立つ、座る、歩く、走る等）推定を同時に組み込み、計測実験と分析を行う。さらに中学生以上年代の受講者による授業での計測を行いデータの多様化に繋げ、分析結果より一般性や特異性を明らかにすることにより、当初の研究計画を推進する予定である。
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| Causes of Carryover |
昨年度中に新規開発した教室内位置推定システムについて、年度内に国内開催される学会にて発表を予定しており、そのための旅費・参加費を最後に予定していた。しかし、小学校にて実施した行動計測実験の日程が年末ギリギリになり、結果をまとめて予稿を仕上げてからでは年内学会投稿申し込みに間に合わなかったことから、年度内発表ができなくなった。これにより予定していた旅費・参加費の執行ができなかったことが理由である。
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