Research on an education support system for elementary geometry based on handwriting behavior
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21K12157
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 62030:Learning support system-related
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| Research Institution | Fukuoka University of Education |
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Principal Investigator |
藤本 光史 福岡教育大学, 教育学部, 教授 (20270241)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | ユーザインタフェース / WebAssembly / GeoGebra / React / Webアプリケーション / 数学ソフトウェア / マルチプラットフォーム / 手書き図形入力 / 手書きインタフェース / 手書き数式入力 / 初等幾何証明支援 / 数式処理システム |
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| Outline of Research at the Start |
中学・高校での「図形の証明問題」は，教師も生徒も苦手意識が高く，教えにくく学びづらい分野になっており，両者を支援するシステムが求められている．本研究では，既存の手書き数式インタフェースを応用して，授業者と学習者が共に活用できる図形・命題の手書き入力インタフェースを作成すると共に，図形の証明問題学習に対応したマルチプラットフォーム教育支援システムを開発する．そして，証明問題の学習プロセスの「命題の理解」だけでなく「真偽の判定」や「証明の作成」の活動までサポートすることを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では既存の手書き数式インタフェースを応用して、授業者と学習者が共に活用できる図形・命題の手書き入力インタフェースを作成すると共に、図形の証明問題学習に対応した教育支援システムを実現することを目指している。令和5年度はユーザインタフェースと数式処理エンジンの実装手法に関する研究を推進した。
これまで取り組んできたWebAssemblyを用いた数学学習のためのWebアプリケーションの実装手法を発展させ、ユーザインタフェースの作成にReactとGeoGebraを、計算エンジンの作成にC言語とWebAssemblyを用いる実装手法を提案し、その実装例として数学パズルのライツアウトアプリgeo-lightsを開発した。
ReactによるリッチなUIコンポーネントと動的幾何ソフトウェアのGeoGebraを用いることで高機能な対話型数学インタフェースが作成できる。また、C言語がWebアプリで利用できるようになれば、既存の高機能な数式処理システムと連携できるようになることが期待される。
この研究成果の一部は京都大学数理解析研究所講究録や統計数理研究所共同研究リポートに掲載されると共に、RIMS共同研究「数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究」、統計数理研究所共同研究「動的幾何学ソフトウェアGeoGebraの整備と普及」、Risa/Asir Conference 2024の各研究集会で発表された。
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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
手書きを活かした初等幾何教育支援システムの実現に必要な数学インタフェースの研究を推進し、上記「研究実績の概要」で記述した結果を得た。そして、研究論文2篇を出版し、研究集会で3件の研究発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は昨年度に提案した実装手法を用いて、初等幾何命題の入力インタフェースの研究を行う。特に次の2点に注力して研究を進める。
1.【入力図形からの情報抽出】入力図形から幾何命題を構成する関係式を自動抽出するアルゴリズムの研究を行う。
2.【命題の真偽判定機能】図形情報を連立多項式で表現してグレブナー基底計算で命題の真偽判定を行う機能を実装する。
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Report
(3 results)
Research Products
(15 results)
