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大規模学習データの分析・可視化と介入機能を有する知的PBL学習環境の運用と評価

研究課題

研究課題/領域番号 17H02004
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 教育工学
研究機関東京工科大学

研究代表者

稲葉 竹俊  東京工科大学, 教養学環, 教授 (10386766)

研究分担者 安藤 公彦  東京工科大学, 先端教育支援センター, 講師 (00551863)
柴田 千尋  東京工科大学, コンピュータサイエンス学部, 講師 (00633299)
田胡 和哉  東京工科大学, コンピュータサイエンス学部, 教授 (10188229)
松永 信介  東京工科大学, メディア学部, 教授 (60318871)
吉仲 亮  東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (80466424)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2020年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2017年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワードCSCL / PBL / コーディング / ディープラーニング / ラーニング・アナリティクス / PBL学習環境
研究実績の概要

本研究の目的は、アクティブラーニングの一環として、高等教育への導入が拡大しているプロジェクト学習(PBL)での学内外の協調学習状況をリアルタイムで分析・可視化し、学生のリフレクションや教員の早期の教育的介入の支援を可能とする知的学習環境を構築することで学習・教育の質を高めることである。具体的には、以下のような取り組み課題のもとで研究を行う。1. 学習データのコーディングの自動化 : CSCLシステムから取得されるデータや対面環境での会話データ等へのディープラーニング技術を活用した学習データの自動コーディングの精度向上 2. 学習プロセスの予測 : ある時点のグループの学習状況の分析からその後の学習プロセスの進展を予想する技法の開発 3. 情報の可視化と効果検証 : データ分析結果の視覚的提示方法の考案
令和元年度は特に上の1について顕著な進展があった。本研究で用いるコーディング手法は、コーダーによる誤差が少ない手法のため比較的少ない教師データの量でも、深層学習による自動分類の精度を高くできるという特徴があった。しかし、これはある分野に特化した学習となっており、同じ分類器を他の分野の文章に適応しても精度が落ちてしまうという欠点があった。そのため、他の分野、例えば異なる講義のチャットに適用するために、再度同程度の教師データを人力で生成する必要があった。しかし本年度は転移学習を用いることで、学習済みモデルを用いてより少ない教師データで他の分野の会話においても高い精度で分類できる手法を開発した。具体的には、平成30年度に開発した学習済み分類器を元に、異なる講義のチャットデータを同一のコーディング手法でコーディングしたものを教師データとして分類器を作成した。その結果、転移学習をすることで、最大10%以下の教師データの量で、転移学習なしの分類器と同等の精度を出すことができた。これは、異なる授業で新たに自動コーディングをする場合、人力によるコーディングを大幅に減らせることを意味しており、自動コーディングの適用範囲を大幅に広げることに繋がると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 6件)

  • [雑誌論文] 協調学習における会話分析用教師データの削減を可能とする転移学習の活用2019

    • 著者名/発表者名
      守屋 俊, 柴田 千尋, 安藤 公彦, 稲葉 竹俊
    • 雑誌名

      コンピュータ&エデュケーション

      巻: 47 号: 0 ページ: 43-48

    • DOI

      10.14949/konpyutariyoukyouiku.47.43

    • NAID

      130007851255

    • ISSN
      2186-2168, 2188-6962
    • 年月日
      2019-12-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Automatic Collaborative Learning Process Coding Using Deep Learning Methods2018

    • 著者名/発表者名
      Shibata Chihiro, Ando Kimihiko, Inaba Taketoshi
    • 雑誌名

      proceedings of IEEE TALE 2018 : International Conference on Engineering, Technology and Education (to appear)

      巻: 1 ページ: 251-258

    • DOI

      10.1109/tale.2018.8615295

    • 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] 多次元コーディングスキームに依拠した協調学習プロセスの自動コーディングの精度検証2018

    • 著者名/発表者名
      キン展, 安藤公彦 , 柴田千尋 , 稲葉竹俊 .
    • 雑誌名

      学習分析学

      巻: 2 ページ: 11-22

    • NAID

      130008108152

    • 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] Analyzing Collaborative Learning Process by Deep Learning Methods: A Multi-Dimensional Coding Scheme with an Assessment Model2018

    • 著者名/発表者名
      Taketoshi Inaba, Chihiro Shibata, Kimihiko Ando
    • 雑誌名

      International Journal on Advances in Software

      巻: 11(3&4) ページ: 335-346

    • 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] Using Deep Learning Methods to Automate Collaborative Learning Process Coding Based on Multi-Dimensional Coding Scheme2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kanayama, Kimihiko Ando, Chihiro Shibata, Taketoshi Inaba
    • 雑誌名

      Proceedings of eLmL 2018

      巻: 1 ページ: 45-54

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 深層学習による協調学習データの自動コーディングに向けて2017

    • 著者名/発表者名
      安藤公彦,柴田千尋,宮坂秋津,稲葉竹俊
    • 雑誌名

      教育システム情報学会 研究報告集

      巻: A1-1 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 深層学習技術を用いた自動コーディングによる協調学習のプロセスの分析2017

    • 著者名/発表者名
      安藤公彦,柴田千尋,稲葉竹俊
    • 雑誌名

      コンピュータ&エデュケーション

      巻: 43 ページ: 79-84

    • NAID

      130007383265

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Coding Collaboration Process Automatically: Coding Methods Using Deep Learning Technology2017

    • 著者名/発表者名
      Kimihiko Ando, Chihiro Shibata,Taketoshi Inaba
    • 雑誌名

      The International Journal on Advances in Intelligent Systems

      巻: 10(3&4) ページ: 345-354

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-07-06  

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