Development of an estimation method of error causes in problems for representing learners' understanding of program behavior
| Project/Area Number |
19K21782
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 9:Education and related fields
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
國宗 永佳 千葉工業大学, 情報科学部, 教授 (90377648)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野瀬 裕昭 長野県工科短期大学校, 情報技術科, 教授 (60774940)
新村 正明 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20345755)
山本 樹 明海大学, 総合教育センター, 准教授 (30535266)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | プログラム動作 / 理解表出課題 / 誤答原因推定 / トレース課題 / プログラミング基礎概念 / 誤答分析 / プログラミング学習 / 初学者 / プログラム動作理解 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では，プログラミング初学者が基礎的概念をどのように誤って理解しているかを，「トレース課題」の誤答から明らかにする手法を開発する．トレース課題は，研究代表者らが提案する学習者のプログラム動作理解を表出するための課題で，学習者がプログラムの振る舞いをどのように理解しているかを確認することができる．トレース課題の解答には複数の基本的概念についての理解誤りが混在していることが多く，学習者による誤答の要因を分析することは困難である．本研究課題では，プログラミングの基礎概念に関する複合的な要因を含む学習者の理解状況の推定を実現することを目指している．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度前半には，2019年度に開発したトレース課題の（単一要因）誤答生成プログラムについて，その妥当性の検証を行った．具体的には，2019年度までに収集した教育実践におけるトレース課題の解答データを用いて，誤答生成プログラムで生成した誤り要因ごとの誤答と，解答データ中の誤答を照合し，適切に誤答を生成できていることを検証した．検証の過程で発見された誤答生成プログラムの不具合については随時修正を行い，最終的には誤答生成プログラムの妥当性を検証することができた．
2020年度後半には，複数要因による誤答生成手法の研究を開始した．これまでに開発した誤答生成プログラムで生成可能な誤答の要因について，それらの関係性についての分析を行った．ここでいう関係性とは，複数の要因が同時に起こりえるか（独立性）や，実践から収集した誤答におけるそれぞれの誤答要因の共起関係などを指す．また，2020年度前半までに開発した誤答生成プログラムについて，当初単一要因のみの誤答を生成するように開発していたが，これを複数要因を同時に含む誤答を生成するように改修することで，2021年度以降の研究に用いることができるようにした．
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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
研究実績の概要欄で述べた2020年度の研究実績は，当初計画において実施する予定であった事項をほぼ満たしている．そのため，「おおむね順調に進展している」と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度前半には，複数要因を含む誤答生成手法についての検証と修正を行う．これは，2020年度前半と同様に，2019年度後半に開発した手法によって生成された誤答と，実践から得られた誤答とを比較することで検証を行い，必要に応じて手法の修正も行う．
2021年度後半には，類似度算出による誤答要因分析手法についての研究を行う．2021年度前半までに開発した誤答生成手法では，それぞれの誤り要因に対して典型的な誤りを含む誤答を生成することができるが，学習者による誤答については必ずしも典型的な誤りだけで構成されるわけではない．そのため，複数の生成された誤答と学習者による誤答との間で類似度の算出を行うことで誤答の要因を分析する手法を開発する．また，手法の検証についても並行して行う．
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
