2023 Fiscal Year Research-status Report
プログラミング学習の学習行動と自動採点結果の分析による個別指導支援システムの構築
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23K02715
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| Research Institution | Suwa University of Science |
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Principal Investigator |
尾崎 剛 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 准教授 (80712158)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
広瀬 啓雄 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 教授 (50228839)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | プログラミング教育 / 個別最適化 / 学習分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、小学校におけるプログラミング教育における個別最適化学習の実現に向け、生徒の学習状況を自動的に収集・分析し教員・生徒にフィードバックを行うことで、適切なプログラミング学習を可能とするシステムの構築することが目的である。研究初年度では、Scratchサーバを拡張して、問題の表示と正誤判定を通した個別最適化学習を行うScratchドリルシステムの開発を行った。
問題の作成にあたって、小学校のカリキュラムから小学生が各学年で学ぶべきプログラミング要素を抽出し、各要素とScratchブロックとの関係を考慮しながら整理した。ここで整理したプログラミング要素を学ぶための問題を作成した。問題は各Scratchブロックの機能を確認する所から、ソートなどのアルゴリズムの理解を目的とした応用問題まで6段階に設定した。
さらに、上記の問題に対してScratchで作成された解答プログラムを解析し、模範解答と一致するかどうかで正誤判定を行う機能を開発した。問題で求める動きを実現するためのプログラムは複数の解答が考えられるが、本研究では解答プログラムを縮約し、模範解答と比較することで正しく正誤判定を行うプログラムを開発した。
個別最適化学習への取り組みとして、問題の解説提示方法についての検討を行った。プログラミング的思考の修得を狙いとし、分解、抽象化、組み合わせ、一般化の4つの観点から解説を行う機能を構築した。
研究実施の初期段階では、Scratchの拡張機能としてこれらの機能を追加する予定であったが、この方法では作成できない問題があることがわかり、現在Scratchドリルサーバに正誤判定機能を搭載するようシステム改修を進めている。
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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
プログラムの自動採点機能、解説表示機能については概ね計画通り研究が進んでいるが、成果の発表については遅れている。
計画段階では、採点方法について3種類の方法を試す予定であったが、それぞれの特徴から縮約後のプログラムの一致による採点が適当であることがわかった。現在システムの改修中であり、採点機能の移行は概ね完成している。今後、システムの有効性を確認すべく、教育委員会や近隣小学校の教諭とも打ち合わせを行い、実践検証を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
システム改修を完了させ、プログラムの自動採点機能及び解説表示機能を備えたScratchドリルシステムを完成させる。また小学生が本システムを用いて学習をする際の学習行動を記録する機能を追加する。これらの機能が有効に動くかどうかを検証するために、まずは少人数での実用試験を行い、その後近隣小学校の協力の下、ドリルシステムを用いた学習についての検証を行う。
これまでに作成した自動採点機能など について、日本教育工学会、教育システム情報学会、情報処理学会などで報告し、さらに良い学習システムとするためのアドバイスをもらうことによりさらに改良を進める。またドリルシステムの学習効果を検証した結果を論文として投稿するための準備を進める。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由として、今年度予定していた国際学会での報告が実施できなかったことが挙げられる。 また、基盤整備事業についても、 必要とする機能を有した機材の発売を待っていたため、未使用額が生じてている。
次年度は海外を含め様々な学会で研究報告を行う予定であり、また、研究基盤として必要な備品を速やかに購入する。
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