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ブロックプログラミング環境に基づく学習支援環境の構築とその有効性

Research Project

Project/Area Number 20K12107
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 62030:Learning support system-related
Research InstitutionOchanomizu University

Principal Investigator

浅井 健一  お茶の水女子大学, 基幹研究院, 教授 (10262156)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywordsブロックプログラミング環境 / 初心者プログラミング教育 / 関数型言語 / 情報科学的なものの考え方
Outline of Research at the Start

初心者から専門家までが使えるブロックプログラミング環境を構築する。それを通して、ブロックプログラミングは中等教育に自然に組み込める可能性があること、高等教育では本格的なプログラミングにもつなげていけることを示す。これが達成されれば、中等教育機関で他の科目を削ることなくプログラミング教育を導入できるだけでなく、高等教育機関でも直感的なインタフェースを通して高度なプログラミング教育を行えるようになると期待される。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、主に以下の4点を行なった。
(1) 昨年度、作成した中学の一次関数の教材にさらに手を加えた上で、それを実際に中学校の授業で使ってもらった。その結果、何も経験のない生徒だとブロックを接続するなど最も基本的なことも最初はわからないことがわかった。これは、この手の入門的な教材(かつ自習できる教材)を作ろうと思うと、最初の部分をもっと細かく分解し、小さなことからひとつひとつ学べるようにしなくてはならないことを意味している。一方、一度、操作方法を覚えると、その先は比較的、スムーズに進めることもわかった。ただ、教材をわかりやすくするため、プログラミングの要素はあまり入っておらず、それをどのように組み込んでいくかについては課題が残っている。
(2) ゲームプログラミング入門のためのチュートリアルサイトは、昨年度に行ったユーザ実験でのコメントから、各種の改良を行なった。具体的には、操作方法を確認できるヘルプボタンや問題に対するヒントボタンなどを作成した。また、大幅に画像を加えるとともに、吹き出しでの説明も加えた。さらに、一部、画像を動かしながらの説明も加えた。できあがったサイトは、最初の方を中学生にも使ってもらい、一部の人には通じていることを確認したが、全体に対するユーザ実験は今後の課題である。
(3) 対戦ゲームを作成するにあたり、これまでデバッグ環境がほとんどなかったのに対して、現在のゲームの状態を表す「世界」の情報を表示できるようにした。また、一時停止の機能なども実装した。
(4) 情報を専門とする学生を対象にしたものでは、型システムを学習するのに便利な Mikiβのシステムを改良し、使用する型システムの定義を OCaml によるプログラミングをすることなくブラウザ上での操作のみで行えるように改善した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

作成した教材を実際に中学校で使用してもらうことができた。その結果、いろいろな課題(改善すべき点)を得ることができた。この内容についてはポスター発表を行い、 数学などプログラミングと近い科目だけではなく、社会や英語など全く分野の異なるところでやるのはどうかといったコメントや、ニンテンドーのゲームで、ゲームを作るゲームがあるという情報を得た。ゲームプログラミングのチュートリアルサイトについても、各種の改善を行なった上で中学校で使用してもらうことができた。ゲームプログラミングの枠組みについては、デバッグ環境を整えるため「世界」の情報を表示できるようにするとともに、一時停止の機能なども実装できた。情報を専門とする学生を対象とした環境については、特に型システムを学習する際に役に立つ Mikiβについて、特段のプログラミングをすることなく各種の型システムをサポートできるようにした。この内容については、国内のワークショップにて登壇発表を行った。
これまでの研究内容について、論文執筆を開始した。使用しているプログラミング環境である OCaml Blockly について論文にまとめて投稿した。また、情報を専門とする学生向けに作成しているステッパについても論文にまとめ、投稿を準備している。

Strategy for Future Research Activity

中学の数学を対象にした教材は、細かな改良を行うとともに、新たな題材について地道に教材を作成して、経験を積む。可能なら、再び中学校で実際に使用してもらい、フィードバックを得る。ゲームのチュートリアルサイトについては、一昨年と同じように大学の1年生を対象にユーザ実験を行い、どのくらい理解してもらえるかを確認する。Mikiβについては、いろいろな場面で実使用できる段階にきていると思われるので、実際に使用してみて問題点を洗い出し、さらなる改良を図る。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (8 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Mikiβの相互再帰の実装と web インターフェースの改善2024

    • Author(s)
      大石 美緒、浅井 健一
    • Journal Title

      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ論文集

      Volume: 26 Pages: 1-17

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 参照をサポートするインクリメンタルステッパの実装2023

    • Author(s)
      秋山 雛乃、浅井 健一
    • Journal Title

      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ論文集

      Volume: 25 Pages: 1-13

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] モジュールをサポートする OCaml ステッパの定式化と実装2022

    • Author(s)
      秋山 雛乃、浅井 健一
    • Journal Title

      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ論文集

      Volume: 24 Pages: 1-23

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] OCaml 初学者の学習調査2021

    • Author(s)
      北川 舞、浅井 健一
    • Journal Title

      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ論文集

      Volume: 23 Pages: 1-16

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] OCaml Blocklyのチュートリアルサイトの理解度向上に向けた改善2024

    • Author(s)
      柴田 真琴, 浅井 健一
    • Organizer
      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] UniverseJsライブラリを用いたゲームプログラミングのデバッグ環境の改善2024

    • Author(s)
      茅根 珠来, 浅井 健一
    • Organizer
      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] OCaml Blockly を使った中学生向けの1次関数の学習教材2024

    • Author(s)
      大石 美緒, 窪田 唯花, 柴田 真琴, 茅根 珠来, 横関 茉衣, 浅井 健一
    • Organizer
      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] MikiβにおけるWeb上でのデータ入力実装に向けて2023

    • Author(s)
      大石美緒、浅井健一
    • Organizer
      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] WebSocket 通信を用いた Universe フレームワークの拡張2022

    • Author(s)
      上田 結実、浅井 健一
    • Organizer
      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] OCamlBlockly のチュートリアル作成2022

    • Author(s)
      柴田 真琴、浅井 健一
    • Organizer
      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Mikiβ における相互再帰の実装2022

    • Author(s)
      大石 美緒、浅井 健一
    • Organizer
      プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] OCamlステッパの改良2021

    • Author(s)
      秋山 雛乃、浅井 健一
    • Organizer
      第23回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] Mikiβ デモページ

    • URL

      http://pllab.is.ocha.ac.jp/~asai/jpapers/ppl/24/MikiBeta/

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] ゲームプログラミング

    • URL

      http://pllab.is.ocha.ac.jp/~asai/jpapers/ppl/24/game/

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] OCaml Blocklyを使用した遊んで学べる代数教材

    • URL

      http://pllab.is.ocha.ac.jp/~asai/jpapers/ppl/24/linear/

    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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