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教育データマイニングによる潜在的スキル構造の可視化とスキル推定

研究課題

研究課題/領域番号 16K01095
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 教育工学
研究機関木更津工業高等専門学校

研究代表者

大枝 真一  木更津工業高等専門学校, 情報工学科, 准教授 (80390417)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード教育データマイニング / 潜在的スキル構造 / Q-matrix / プログラミング教育 / NMF / Skill Modeling / Student Modeling / 潜在スキル構造 / 教育工学 / データマイニング / 数理工学 / 人工知能 / 情報工学
研究成果の概要

ITS(Intelligent Tutoring Systems)や,LMS(Learning Management Systems)の普及によって,教育現場で自動的に大量のデータを取得できるようになった.本研究では,学生の試験結果や学習過程のログデータから,知識を修得するために必要な潜在的スキル構造を自動抽出するデータマイニング技術を開発することである.
本研究によって,試験結果から設問とスキルの関係を抽出するSkill Modelingと呼ばれる研究を行った.また,学習中のログデータからスキルに関連する規則性を発見するために機械学習を用いた新しい教育データマイニング手法を開発した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

国内ではIT技術者の不足が深刻になっている.さらにスマートフォンの普及やSNS利用者の増加,IoT分野の成長,新たなビッグデータ解析手法の開発,人工知能(AI)の利活用に向けて,これからさらに多くのIT技術者が必要とされることは想像に難くない.
そこで本研究の目的は,調査対象をプログラミング教育とし,教育データからスキル修得過程を解明することとした.特に,本研究の学術的独自性は,特殊な装置や教育方法の変更を必要とせずに,教育現場から得られるありのままのデータに対し,数理に基づいたデータサイエンス技術を適用して潜在的スキルの形成過程を解明する点である.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] 情報技術を用いた教育の現状と未来2019

    • 著者名/発表者名
      大枝真一
    • 雑誌名

      日本高専学会誌

      巻: 24 ページ: 15-20

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a Check Sheet for Code-review towards Improvement of Skill Level of Novice Programmers2018

    • 著者名/発表者名
      Oeda Shinichi、Kosaku Hajime
    • 雑誌名

      Procedia Computer Science

      巻: 126 ページ: 841-849

    • DOI

      10.1016/j.procs.2018.08.018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Skill Modeling using Online WNMF for Time Series Examinations2019

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Oeda, Taiki Ono and Daiki Shimizu
    • 学会等名
      2019 9th International Conference on Applied Physics and Mathematics (ICAPM 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次元削減を用いた小中学校英語学習者間の動機付けの比較2019

    • 著者名/発表者名
      富田直輝,大枝真一,Benjamin Maynard
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 観測に偏りのある非同期時系列データに対応したNMFの提案2019

    • 著者名/発表者名
      清水大幹,大野泰己,大枝真一
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 項目反応理論によるプログラミング学習を目的としたチェックシートの評価と選定2019

    • 著者名/発表者名
      須藤敬仁,大枝真一
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 決定木を用いたコマンドログやソースコードからのプログラミングスキル構造の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      千枝睦実,大枝真一
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Optimization and Evaluation of Check Sheet for Programming Class by Educational Data Mining2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Oeda
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Fuzzy Systems and Data Mining (FSDM 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dropout Prediction from Source Codes in Programming Class with Decision Tree Classification2018

    • 著者名/発表者名
      Mutsumi Chieda, Shinichi Oeda
    • 学会等名
      International Workshop on Effective Engineering Education (IWEEE2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison between PCA and t-SNE for Intrinsic and Extrinsic Motivation of English Learners in Elementary and Junior High School2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Tomita, Benjamin Maynard, Shinichi Oeda
    • 学会等名
      International Workshop on Effective Engineering Education (IWEEE2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Skill Extraction from Time Series Data with Missing Values by NMF2018

    • 著者名/発表者名
      Taiki Ono, Shinichi Oeda
    • 学会等名
      International Workshop on Effective Engineering Education (IWEEE2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Student Performance Estimation using Convex Factorization Machines2018

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Yamashita, Shinichi Oeda
    • 学会等名
      International Workshop on Effective Engineering Education (IWEEE2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次元圧縮を用いた小中学校英語学習の内発的・外発的動機の評価2018

    • 著者名/発表者名
      富田直輝,大枝真一,Benjamin Maynard
    • 学会等名
      第17回情報科学フォーラム (FIT2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 問題推薦のための行列因子分解を用いた階層構造の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      大野泰己,大枝真一
    • 学会等名
      情報処理学会 第81回全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Factorization Machinesを用いた教育データの解析2018

    • 著者名/発表者名
      山下 滉,大枝真一
    • 学会等名
      情報処理学会 第81回全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] スキル向上を目的としたコードレビューのためのチェックシートの作成2018

    • 著者名/発表者名
      古作 創,大枝真一
    • 学会等名
      情報処理学会 第81回全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Factorial Hidden Markov Modelsを用いたKnowledge Tracingの複数スキルへの拡張2017

    • 著者名/発表者名
      山下滉,大枝真一
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会総合大会,電子情報通信学会
    • 発表場所
      愛知県,名古屋市,日本(名城大学 天白キャンパス)
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 欠損値補間が可能な行列因子分解による問題推薦2017

    • 著者名/発表者名
      大野泰己,大枝真一
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会総合大会,電子情報通信学会
    • 発表場所
      愛知県,名古屋市,日本(名城大学 天白キャンパス)
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] LDAを用いたプログラミング授業課題のソースコード解析2017

    • 著者名/発表者名
      藤田拓也,大枝真一
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会総合大会,電子情報通信学会
    • 発表場所
      愛知県,名古屋市,日本(名城大学 天白キャンパス)
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] プログラミング初学者教育における要支援者予測のためのログデータクラスタリング解析2017

    • 著者名/発表者名
      橋本玄基,大枝真一
    • 学会等名
      第79回全国大会,情報処理学会
    • 発表場所
      愛知県,名古屋市,日本(名古屋大学 東山キャンパス)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Extracting Latent Skills from Examinations Results and Log-Data in Programming Classes2017

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Oeda
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Fuzzy Systems and Data Mining (FSDM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Log-Data Clustering Analysis for Dropout Prediction in Beginner Programming Classes2017

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Oeda, Genki Hashimoto
    • 学会等名
      21st International Conference on Knowledge-Based and Intelligent Information & Engineering Systems (KES2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プログラミング初学者教育における教員補助を目的としたログデータの解析および可視化方法の提案2017

    • 著者名/発表者名
      橋本玄基,大枝真一
    • 学会等名
      第16回情報科学技術フォーラム(FIT2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] プログラミング教育におけるIRTを用いたチェックシートの最適化と評価2017

    • 著者名/発表者名
      古作 創,大枝真一
    • 学会等名
      第16回情報科学技術フォーラム(FIT2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Student skill modeling using Factorization Machines2017

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Yamashita, Shinichi Oeda
    • 学会等名
      International Workshop on Effective Engineering Education (IWEEE2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hierarchization of skill for Recommendation of question items using NMF2017

    • 著者名/発表者名
      Taiki Ono, Shinichi Oeda
    • 学会等名
      International Workshop on Effective Engineering Education (IWEEE2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Estimation of programming skill from command history using Random Forest2016

    • 著者名/発表者名
      Mariko Seino and Shinichi Oeda
    • 学会等名
      Second International Workshop on Effective Engineering Education (IWEEE2016)
    • 発表場所
      Kisarazu, Chiba, Japan (National Institute of Technology, Kisarazu College)
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal of educational support system for checking state of students2016

    • 著者名/発表者名
      Genki Hashimoto and Shinichi Oeda
    • 学会等名
      Second International Workshop on Effective Engineering Education (IWEEE2016)
    • 発表場所
      Kisarazu, Chiba, Japan (National Institute of Technology, Kisarazu College)
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rank selection for non-negative matrix factorization with normalized maximum likelihood coding2016

    • 著者名/発表者名
      Yu Ito, Shinichi Oeda and Kenji Yamanishi
    • 学会等名
      International Conference on DATA MINING, Society for Industrial and Applied Mathematics (SIAM2016)
    • 発表場所
      Miami, Florida, USA
    • 年月日
      2016-05-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Student Modeling Method Integrating Knowledge Tracing and IRT with Decay Effect2016

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Oeda and Kouta Asai
    • 学会等名
      Second International Workshop on Educational Knowledge Management (EKM 2016)
    • 発表場所
      Bologna, Italy
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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