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機械学習による学生の修学状態モデルの構築と学習支援への展開

研究課題

研究課題/領域番号 16K16331
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 教育工学
研究機関首都大学東京

研究代表者

近藤 伸彦  首都大学東京, 大学教育センター, 准教授 (10534612)

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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード機械学習 / 教学IR / 予測モデル / 確率モデル / 修学状態 / 学習支援 / ラーニングアナリティクス / 教育工学
研究成果の概要

本研究では、大規模な教育データを活用して一人ひとりに応じた適切な学習支援を行うことをめざし、機械学習手法による学生の修学状態のモデル化と、これを用いた学習支援について検討した。大学の保有する学生に関するデータをもとに、いくつかのモデル化手法を用いて数値実験を行いその有用性を検討した。ベイジアンネットワーク、ランダムフォレスト等のよく知られたアルゴリズムを用いて、修学状態推移のモデル化や学習成果の予測モデル構築等を行い、一定の精度をもつモデル化が可能なことを示した。また、大学における教育データという特殊性をふまえたモデル化のフレームワークを提案し、汎用性のある知見として研究成果をまとめた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、汎用的な確率モデルとして知られるベイジアンネットワークを用いた大学生の修学状態の推移のモデル化のフレームワークの提案、機械学習による学習成果の予測モデルを構築することについての数値的な検証、の2つに大きくまとめられる。これらに共通するのは、「どのような大学にも対応できるモデル」ではなくそれぞれの大学の状況に応じた「モデル構築の方法論」について提案したことと、学期ごとの成績のような粒度の粗いデータと学習管理システムのログのような粒度の細かいデータをあわせて用いることの可能性について検討を行ったことであり、実際の大学の現場での活用に向けた知見をまとめたことに意義があると考えられる。

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

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Modeling of Learning Process based on Bayesian Networks2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko KONDO and Toshiharu HATANAKA
    • 雑誌名

      Educational technology research

      巻: 41 号: 1 ページ: 57-67

    • DOI

      10.15077/etr.42136

    • NAID

      130007605298

    • ISSN
      0387-7434, 2189-7751
    • 年月日
      2019-02-28
    • 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] ベイジアンネットワークによる修学状態推移モデルの構築2017

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦 畠中利治
    • 雑誌名

      日本教育工学会論文誌

      巻: 41 号: 3 ページ: 271-281

    • DOI

      10.15077/jjet.41031

    • NAID

      130006337691

    • ISSN
      1349-8290, 2189-6453
    • 年月日
      2017-12-31
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 自動選定した教学IRデータに基づくアカデミック・サクセスの予測2019

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦, 松田岳士, 林祐司, 渡辺雄貴, 松河秀哉, 立石慎治, 椿本弥生, 山下英明
    • 学会等名
      第27回教育学習支援情報システム(CLE)研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of Learning Process based on Bayesian Network using LMS Log data2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Kondo and Toshiharu Hatanaka
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bayesian Network about Students’ Learning Process using Bayesian Network with LMS Log Data2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Kondo and Toshiharu Hatanaka
    • 学会等名
      7th IIAI International Congress on Advanced Applied Informatics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 計算知能による教育/学習システムの構築に関する考察2018

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦, 畠中利治
    • 学会等名
      第28回インテリジェント・システム・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 科目選択支援のためのSDLRSに基づく成績予測に関する考察2018

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦, 松田岳士, 渡辺雄貴, 重田勝介, 加藤浩
    • 学会等名
      教育システム情報学会第43回全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ベイジアンネットワークによるLMSログからの修学状態推定2018

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦, 畠中利治
    • 学会等名
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ランダムフォレストによる課題非従事学生の検出2017

    • 著者名/発表者名
      大久保緑、畠中利治、近藤伸彦
    • 学会等名
      計測自動制御学会第56回システム工学部会研究会
    • 発表場所
      神戸大学梅田インテリジェントラボラトリ(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Early Detection of At-Risk Students Using Machine Learning Based on LMS Log Data2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Kondo, Midori Okubo, and Toshiharu Hatanaka
    • 学会等名
      6th IIAI International Congress on Advanced Applied Informatics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 教学IRにおけるLMSログデータ活用の試み2017

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦, 畠中利治
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 教学IRにおけるLMSログデータ活用の試み2017

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦, 畠中利治
    • 学会等名
      教育システム情報学会第42回全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 教学IRにおける予測モデル活用の枠組み2017

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦, 松田岳士
    • 学会等名
      第6回大学情報・機関調査研究会MJIR
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた高リスク学生の早期発見2017

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦, 大久保緑, 畠中利治
    • 学会等名
      計測自動制御学会第11回コンピューテーショナル・インテリジェンス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 隠れマルコフモデルによる修学状態のモデリングと学習支援2016

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦、畠中利治
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会2016
    • 発表場所
      滋賀県立体育館(滋賀県大津市)
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] LMSログデータからの修学モデル構築2016

    • 著者名/発表者名
      近藤伸彦、畠中利治
    • 学会等名
      教育システム情報学会第41回全国大会
    • 発表場所
      帝京大学宇都宮キャンパス(栃木県宇都宮市)
    • 年月日
      2016-08-29
    • 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: 2020-03-30  

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