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ウェブ協調学習における図形を用いた数学問題の解法支援

研究課題

研究課題/領域番号 15020231
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 人文・社会系
研究機関名古屋大学

研究代表者

渡邉 豊英  名古屋大学, 情報科学研究科, 教授 (80093342)

研究分担者 加藤 ジェーン  名古屋大学, 情報科学研究科, 助教授 (70251882)
朝倉 宏一  名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (80273283)
小尻 智子  名古屋大学, 情報連携基盤センター, 助手 (40362298)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
2004年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
2003年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
キーワードウェブ環境 / 協調学習 / 図形を用いた学習支援 / 図形による理解 / 解導出 / 図形の内部表現モデル / ルール・ベース / 実体関連モデル / 学習支援 / 図形の内部モデル
研究概要

数学問題の解決過程で図形を用いて問題の題意、問題の性質を明示化させ、その解法を理解させる、または解法過程の意味を把握させることは問題の論理的な手順だけを把握するだけでなく、物理的な意味を大域的に理解し、創造的な思考法の育成を期待できる。本研究課題では創造性育成支援の立場から図形が有する問題の具体性、時空間的世界での意味を理解させることを目的として、学習者の解法過程で用いられる図形をシステムが理解し、図形を介して問題解決を図る学習支援機構について対処している。対象とした問題領域は2次関数であり、課題設定の点から問題の特性を明確にし、枠粗みを構成するに適切である。2次関数グラフを構成する直線、点、軸、さらには頂点、切片、交点などのグラフ構成要素に対して内部表現モデルを導入して対応した。この内部表現モデルは図形インスタンスの構造関係を表現しなければならないが、如何に構成するかが一つの課題で、我々は実体関連モデルを拡張して解決した。また、変化するグラフの構成要素間の図形を如何に処理するかが次の課題となる。そのために、ルール・ベースを用いて変形知識を表し、そのルールを内部表現モデルに適用・解釈することにより、解法の各手順に対応する図形操作の内容をシステムが理解するというアプローチを採用した。これにより、解法過程における変形・処理操作を論理的に扱うことが可能である。
このような解法上の図形操作理解機構の下に、学習者が描いた図形を解釈してシステムで理解できる図形と対比し、図形表現を介して問題の理解、問題解法の理解を支援できる。この枠組みの下にプロトタイプ・システムを開発言語C, Prologを用いて実装した。異種言語系を用いたことは、図形構成要素間の単一化、照合、及びその推論にPrologの機能が有効であるためである。学習者が図形を描くための操作に多少手間取ることが一つの問題点ではあるが、研究目標は充分に達成できた。

報告書

(2件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2004 その他

すべて 雑誌論文 (6件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] 教師間の知識共有を促進する階層型教材データベース2004

    • 著者名/発表者名
      兼松佑治, 細野祥代, 小尻智子, 渡邉豊英
    • 雑誌名

      2004年電子情報通信学会総合大会論文集

      ページ: 164-164

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] グループに対する包括的指導を実現する協調学習支援機構2004

    • 著者名/発表者名
      小尻智子, 渡邉豊英
    • 雑誌名

      電子情報通信学会ET研究報告

      ページ: 61-66

    • NAID

      110003179107

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 数学問題における解の自動生成2004

    • 著者名/発表者名
      細野祥代, 小尻智子, 渡邉豊英
    • 雑誌名

      電子情報通信学会ET研究報告

      ページ: 35-40

    • NAID

      110003179079

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] ノウハウ共有のための教材構築手法2004

    • 著者名/発表者名
      兼松佑治, 小尻智子, 渡邉豊英
    • 雑誌名

      電子情報通信学会ET研究報告

      ページ: 41-46

    • NAID

      110003179080

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Learning Support Operational Interface2004

    • 著者名/発表者名
      T.Kojiri, Y.Ito, T.Watanabe
    • 雑誌名

      Proc.of ICCE2004

      ページ: 127-132

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 図形を用いた数学問題解法支援の協調学習空間2004

    • 著者名/発表者名
      小尻智子, 村瀬陽介, 渡邉豊英
    • 雑誌名

      平成16年度情報処理教育研究集会論文集

      ページ: 20-23

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] T.Watanabe: "Computer Supported Educational Environment"Proc.of ICT2003. 1709-1717 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Watanabe, T.Kojiri: "Architecture of Collaborative Learning Environment as Infrastructure for Personal Activity"Proc.of CATE2003. 420-425 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kojiri, T.Watanabe: "Fundamental Mechanism for Activating Discussion in Collaborative Learning of Mathematical Exercises"Proc.of CATE2003. 426-431 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 渡邉豊英, 小尻智子: "協調学習支援システムの研究課題:HARMONYの開発を介して"教育システム情報学会誌. Vol.20, No.3. 399-408 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kojiri, T.Watanabe: "Diagrammatic Advices in Mathematical Exercises"Proc.of ICCE2003. 293-296 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Ito, T.Kojiri, T.Watanabe: "3D Operational Interface for Supporting Virtual Learning Workbench Based on Concept of Intention and Preference"Proc.of ICCE2003. 576-578 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2018-03-28  

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