2015 Fiscal Year Research-status Report
プログラミングにおける成熟的学習活動を可能とする視線追跡に基づくスキル標準の構築
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26350296
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| Research Institution | Hiroshima Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山岸 秀一 広島工業大学, 情報学部, 教授 (10609902)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 慎平 広島工業大学, 情報学部, 准教授 (30455183)
加島 智子 近畿大学, 工学部, 講師 (30581219)
青木 真吾 広島工業大学, 情報学部, 准教授 (80364024)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プログラミング / スキル標準 / データ依存関係 / 内的構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度においては，スキル標準構築となる基礎データを収集するため，読解の手軽さとトレース・デバッグ学習の基礎力向上に対しての有効性，プログラミングの基本である順次処理の反復学習の有効性を踏まえた上で，外的構造の意味に頼らない，プログラムソース自身が保持する内的な構造(データ依存関係)にのみに基づいた読解学習をプログラミング指導に用い，その結果を分析した．読解学習課題は任意の規則で生成されたものであり，言語仕様に関する知識と記憶力・計算力のみの技能に直結する学習課題である．よって，先に課題としてあげた，プログラムを不得手とする学習者の特徴を十分に把握できていないという問題の解決に貢献可能な仕組みであると考えている．加えて，プログラムソース自身が保持する内的な構造にのみ依存する学習課題を題材として学習者の技量を相対的に定量化できれば，内的構造の観点においての指導が可能となるため，従来プログラミングの適性が十分でないとみなされてきた学習者層に新たな観点での教授法を提供可能になると考えている．本年度は，読解学習課題を自動生成し提示可能なシステムを実講義で適用し，学習支援を試みた．運用の結果からは，初学者にとってプログラム読解を困難とする記述を明らかにし，プログラミング教材の作成や教授法検討の際に参考になり得る知見を得ることができた．
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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
概ね順調に進展していると評価した理由について，当初目標としていた，プログラミングの技術要素を明確化し，各要素の習熟度を評価する際に必要となる基礎データを集めることに成功したこと，読解学習支援システムの開発を完了させたことがある．読解学習システムは，言語の読解学習を対象としたものであり，ソースコードを題材とした問が自動生成され学習者に提示されるものである．生成されるソースコードは外的な目的のもとでの処理を行うものではなく，外的な意味を持たない処理の連続である．ただし，プログラム自身が持つ構造自体には意味を持っている．本年度の貢献は，主として「ソースコード記述文の困難度水準を量的に定義できるようにすること」に関するものである．開発システムはWebアプリケーションであり，ChromeなどHTML5に準拠したブラウザでの動作を推奨するものである．システムはApache 2.4.7でデータ入出力を行っており，問題提示にはJavaScriptライブラリであるjquery 1.7.2，問題データ管理にはMySQL 5.6.16を用いている．アプリケーション自体は，php 5.5.9で開発されている．次に，回答ログデータの分析を行った．開発システムが持つ問題生成機能では，任意の規則に基づいて問題を生成できる．スキル区分に応じた条件を設定することで，条件に合ったソースコードを生成できる．この問題を提示して回答ログデータを収集し，統計的分析手法として，数量化1類を採用し，結果変数を問題の正答率，説明変数を問題の制約とした．解答結果の分析から，インクリメント処理，繰り返し処理がプログラミング初学者にとって大きな障害となっている可能性が示唆された．また，繰り返し処理を条件分岐の記号を用いてフローチャートを表現している点に技能が関係していることを明らかにした．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の予定として，内的構造に基づいたプログラム読解教材自動生成の条件をより細かく設定できるようにし，スキル標準の参考となる条件を詳細に設定できるようにすることがある．また，細密に設定した条件の下で教材を生成し，学習支援システムとして運用することによって，反応パターンを収集し，分析することを継続して行う．結果として，初学者にとってプログラム読解を困難としている可能性を明らかにすると共に，その程度を量的に明らかにすることによって，スキル標準を構築していきたいと考える．一例として，本研究での今年度までの取り組みの成果として，インクリメント処理，複合代入演算といった，データ依存関係を隠ぺいするという機能は読解を困難としている知識単位ではないかという示唆を得ることができた．技術と知識単位とを対応付けることによって，スキル標準構築の材料となり得ると考えているため，同様のアプローチにより知識単位を少しでも多く増やしていき，それに付随させてスキル標準を構築していきたいと考えている．
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| Causes of Carryover |
本年度，2つの国際会議に研究代表者も参加予定であったが，学内業務において不参加となったため，次年度使用額として残額が生じた．また，投稿を予定していた論文の投稿も実現せず，その結果，当初予定していた論文投稿料の残額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
使用計画として，HCI International 2016，the fifth Asian Conference on Information Systemsの旅費として使用する予定である．また，論文投稿を既に2件行っており，論文投稿料としても利用する計画を立てている．加えて，実講義での適用実験のために，残額を利用して複数の機材を購入する予定である．
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