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思考実験型モデリング学習環境の支援機能拡充と学習効果測定法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K12558
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 学習支援システム
研究機関神戸大学

研究代表者

堀口 知也  神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (00294257)

研究分担者 平嶋 宗  広島大学, 工学研究科, 教授 (10238355)
東本 崇仁  東京工芸大学, 工学部, 准教授 (10508435)
研究協力者 今井 功  
Forbus Kenneth D.  
Gentner Dedre  
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
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードモデリング学習環境 / 誤りの可視化 / 動的システム / 知的学習支援 / 定性推論 / 理解度テスト / シナリオ変更 / アクティブヘルプ / 説明生成 / 知的学習支援システム / 科学教育
研究成果の概要

本研究は,「思考実験型」モデリング学習環境の実用化を指向して,学習者のモデリング活動を支援する諸機能を設計・実装してその効果を検証するとともに,そのような学習活動の効果測定法を開発し,その妥当性を実証的に検証したものである.さらに,種々の支援法が学習者の活動や学習効果に与える影響,および学習者の先行知識による影響を様々な観点から比較することで,モデリング学習における認知モデルの一端をも明らかにした.本研究による成果は,「思考実験型」モデリング学習を教育実践において活用し,その効果を評価する際の有用な知見を提供するものと期待される.

研究成果の学術的意義や社会的意義

研究代表者らは先行研究において,「誤りのシミュレーション」が,単に誤答の修正だけでなくその背後にある誤概念自体の修正を促進することを,領域毎・問題毎に実証してきたが,本システムはこれを汎用化して,様々な領域・問題への展開を可能にしたものであり,広範囲にわたる学習改善が期待できる.また,思考実験型学習を実現するシステムは世界的にも研究・開発例が見当たらず,独創的な成果であるとともに,モデリング学習環境を教育現場へ普及させる端緒を開くものとしての意義も有している.

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

    (20件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] Northwestern大学/Dept. of Elec. Eng. and Comp. Sci./Dept. of Psychology(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Comparison between behavioral and structural explanation in learning by model-building2019

    • 著者名/発表者名
      Horiguchi, T., Masuda, T., Tomoto, T. and Hirashima, T.
    • 雑誌名

      Research and Practice in Technology Enhanced Learning

      巻: 14(6) 号: 1

    • DOI

      10.1186/s41039-019-0101-8

    • NAID

      120006716629

    • 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
  • [雑誌論文] 軌跡を題材とした数学の表現変換と能動的誤りの発見支援機能を有する学習支援システムの開発と評価2018

    • 著者名/発表者名
      黒川魁, 東本崇仁, 堀口知也, 平嶋宗
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J101-D 号: 6 ページ: 864-873

    • DOI

      10.14923/transinfj.2017LEP0023

    • NAID

      120006473822

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2018-06-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多視点Error-Based Simulationの設計・開発と実験的評価2016

    • 著者名/発表者名
      山田敦士, 篠原智哉, 堀口知也, 林雄介, 平嶋宗
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J99-D 号: 12 ページ: 1158-1161

    • DOI

      10.14923/transinfj.2016JDL8008

    • NAID

      120006466708

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 運動する物体にはたらく力を対象としたError-based Simulationの中学校理科における実践利用2016

    • 著者名/発表者名
      篠原智哉, 今井功, 東本崇仁, 堀口知也, 山田敦士, 山元翔, 林雄介, 平嶋宗
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J99-D 号: 4 ページ: 439-451

    • DOI

      10.14923/transinfj.2015JDP7058

    • NAID

      120006466707

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2016-04-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 船舶の衝突回避判断において情報源の視点が方略に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      加藤 由季, 堀口 知也, 村井 康二, 守下 奈美子, 渕 真輝
    • 学会等名
      第85回人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Behavioral Explanation versus Structural Explanation in Learning by Model-Building2018

    • 著者名/発表者名
      Horiguchi, T., Masuda, T., Tomoto, T. and Hirashima, T.
    • 学会等名
      AIED2018 (19th International Conference on Artificial Intelligence in Education )
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of Collision Avoidance Judgment Using Landscape and Radar Information in Simulator-based Experiments2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki KATO, Koji MURAI, Tomoya HORIGUCHI, Namiko MORISHITA, Masaki FUCHI
    • 学会等名
      IAIN2018 (16th World Congress of the International Association of Institutes of Navigation)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 数学におけるテンプレート方式の解答へ図形フィードバックを可能とする学習支援システムの活動評価2018

    • 著者名/発表者名
      黒川 魁, 東本 崇仁, 堀口 知也, 平嶋 宗
    • 学会等名
      第83回人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 観測器の操作を通して学習者試行錯誤促す力学学習支援システム2018

    • 著者名/発表者名
      植野 和, 東本 崇仁, 堀口 知也, 平嶋 宗
    • 学会等名
      第83回人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] モデリング学習環境における支援タイプの違いが学習者の振舞いおよび学習効果に与える影響の検証2018

    • 著者名/発表者名
      堀口 知也, 益田 哲宏, 東本 崇仁, 平嶋 宗
    • 学会等名
      第83回人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] プログラミング課題を構造化することによる理解状態に適応した課題提示方法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      古池 謙人, 東本 崇仁, 堀口 知也, 平嶋 宗
    • 学会等名
      第83回人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 軌跡を題材とした作図インタフェースから記号文への変換フィードバック機能を有する学習支援システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      黒川 魁, 東本 崇仁, 堀口 知也, 平嶋 宗
    • 学会等名
      第84回人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Error-Based Simulation のデータ分析に基づく素朴概念修正効果の検証とモニタリング機能の拡張2018

    • 著者名/発表者名
      安田健汰, 林雄介, 堀口知也, 平嶋宗
    • 学会等名
      第82回人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] モデリング学習環境におけるモデルの構造レベル及び振る舞いレベルの支援比較2017

    • 著者名/発表者名
      益田哲宏, 堀口知也
    • 学会等名
      第79回人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
    • 発表場所
      花びしホテル(北海道函館市)
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of Error-Based Simulation as a Counterexample for Correcting MIF Misconception2017

    • 著者名/発表者名
      Hirashima, T., Shinohara, T., Yamada, A., Hayashi, Y. and Horiguchi, T.
    • 学会等名
      AIED2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Learning Support System for Mathematics with Visualization of Errors in Symbolic Expression by mapping to Graphical Expression2017

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa, K., Tomoto, T., Horiguchi, T., Hirashima, T.
    • 学会等名
      ICE2017 Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of the function that detects the difference of learner’s model from the correct model in a model- building learning environment2017

    • 著者名/発表者名
      Horiguchi, T., Masuda, T.
    • 学会等名
      HCI2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 物理の概念的理解を指向した問題索引付けの枠組みに基づく説明生成器の構築と評価2017

    • 著者名/発表者名
      下坂渉哉, 堀口知也
    • 学会等名
      第80回人工知能学会先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] モデリング学習環境におけるモデルの差異検出機能とその評価2016

    • 著者名/発表者名
      益田哲宏, 堀口知也
    • 学会等名
      第30回人工知能学会全国大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-06-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-16  

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