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数式入力のインテリジェント化と数学eラーニングへの発展的応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K00501
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 学習支援システム
研究機関武庫川女子大学

研究代表者

福井 哲夫  武庫川女子大学, 生活環境学部, 教授 (70218890)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 交付 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード数式入力インタフェース / 知的学習支援システム / 数学eラーニング / 機械学習 / グラフ作成ツール / 理数系IT活用教育 / 知的UI / 数式自動採点システム / 途中計算過程の評価
研究実績の概要

令和元年(平成31年)前半は,平成30年にインテリジェント数式入力インタフェースを応用したグラフ作成ツールを提案し,国内の学会等の発表で反響があったため,その成果を7月にカナダ・モントリオールで行われた国際会議Applications of Computer Algebra (ACA2019)にて口頭発表し,オープンアクセスの出来るACA 2019: Booklet of the 25th Conference on Applications of Computer Algebraに論文が掲載された.また,5月には被験者実験による評価を得るため,3年ゼミの学生に試用させ,6月には武庫川女子大学附属高等学校2年生・3年生約40人に試用実験を行い,評価データを収集した.それを分析した結果,グラフ作成にかかる時間は提案ツールの方が従来の有名なツール(GeoGebra)と比べて約2倍短く,主観満足度はほぼ同等であることが判り,有用性を示すことが出来た.しかし,ミスしたときの修正のしやすさは満足度が低く,AIによる数式予測変換が遅いという課題が残った.これらの成果を数理解析研究所(RIMS)研究集会「数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究」にて口頭発表(8月)を行い,まとめた論文がRIMS講究録に掲載(12月)された.10月にはAIによる数式予測変換の処理スピードを改善し,目標のシステムはほぼ完成した.
しかし,これらの成果システムを公開用サーバに構築し,多くの人に試用できるようにする予定であったが,新型コロナウィルスの影響で整備に至らなかった.また,3月に成果の発表を予定していた情報処理学会第82回全国大会,国際会議IUI2020は開催中止となったため,本課題の研究期間を1年延長するに至った.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

これまで,インテリジェント数式入力インタフェースの発展的応用として,次の3つのシステム(1)数学文書エディタ,(2)スマートデバイス向けUI,(3)グラフ作成ツールの開発を実現できた.特に(1)の数学文書エディタおよび(2)の評価に関しては,平成30年度の状況報告にあるように,既に一定の成果を得ており,実績を残している.(3)のグラフ作成ツールについては,令和元年度にその実験的評価のデータを収集し,従来ツールより操作時間の効率の良い結果が得られ,その有効性を示すことが出来た.また,数式入力インタフェース部分のAI予測変換エンジンの計算速度が大変遅いという新たな課題も,年度の後半に解決し,大きな成果が得られた.
残る課題は,これらの成果を広く公開するため,国内外への発表し論文にまとめるとともに成果システムのサーバ公開を実現する計画であった.しかし,令和2年度に入り,世界中をおそった新型コロナウィルスの影響により,発表を予定していた情報処理学会第82回全国大会および知的ユーザインタフェースに関する国際会議IUI2020(イタリア)が開催中止となり,成果を公表する機会を失った.

今後の研究の推進方策

令和2年度前半は,インテリジェント数式入力インタフェースの発展的応用として開発してきた(1)数学文書エディタ,(2)スマートデバイス向けUI,(3)グラフ作成ツールを多くのユーザが使いやすいように整備し.成果システムのサーバ公開を実現する計画である.最後に,研究課題の成果を論文にまとめるとともに国内外の研究集会にて発表したいと考えている.

報告書

(3件)
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書

研究成果

(32件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 学会発表

  • [雑誌論文] Mathematics Classroom Collaborator (MC2)の数式入力機能の拡張2020

    • 著者名/発表者名
      白井詩沙香,福井哲夫,中原敬広,中村泰之,吉冨賢太郎,宮崎佳典,古川雅子,Sohee Kang, Marco Pollanen
    • 雑誌名

      情報処理学会第82回全国大会講演論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著/国際学会である
  • [雑誌論文] Evaluation of Educational Graph Creation Tool based on Natural Mathematical Description2020

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Fukui
    • 雑誌名

      IUI’20: Proceedings of the 25th International Conference on Intelligent User Interfaces Companion

      巻: - ページ: 55-56

    • DOI

      10.1145/3379336.3381483

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Educational graph creation tool based on the natural mathematical description2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Fukui
    • 雑誌名

      ACA 2019: Booklet of the 25th Conference on Applications of Computer Algebra

      巻: - ページ: 190-190

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセスとしている
  • [雑誌論文] 自然な数学記述によるグラフ作成ツールの評価2019

    • 著者名/発表者名
      岩永和好,西田ななみ,藤井志帆,吉澤知里,福井哲夫
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録 「数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究」

      巻: 2142 ページ: 100-107

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 数学オンラインテスト問題の標準規格の提案と利用2019

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎 他7名
    • 雑誌名

      日本数学教育学会 第101回全国算数・数学教育研究(沖縄)大会要旨集

      巻: - ページ: 616-616

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 数学オンラインテスト問題標準仕様 MeLQS のための基本アルゴリズムの選定2019

    • 著者名/発表者名
      谷口哲也, 中村泰之, 川添充, 吉冨賢太郎, 福井哲夫, 白井詩沙香, 加藤克也, 中原敬広
    • 雑誌名

      2019 PC Conference CIEC研究大会論文集

      巻: - ページ: 121-124

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Developing a math e-learning question specification to facilitate sharing questions between different systems2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Kawazoe, Kentaro Yoshitomi, Yasuyuki Nakamura, Tetsuo Fukui, Shizuka Shirai, Takahiro Nakahara, Katsuya Kato, Tetsuya Taniguchi
    • 雑誌名

      MSOR Connections

      巻: Vol.17, No.3 ページ: 49-56

    • DOI

      10.21100/msor.v17i3.990

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセスとしている
  • [雑誌論文] 自然な数学記述によるグラフ作成ツールの提案2019

    • 著者名/発表者名
      冨永侑里,遠藤菜津美,福井哲夫
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録 「数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究」

      巻: 2105 ページ: 69-78

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 数学記述によるグラフ作成ツールを使った数学教育モデル2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤菜津美,冨永侑里,福井哲夫
    • 雑誌名

      情報処理学会第81回全国大会講演論文集

      巻: 4 ページ: 591-592

    • NAID

      170000180114

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Evaluation of intelligent input interface for entering equations on smartphone2019

    • 著者名/発表者名
      Shizuka Shirai, Tetsuo Fukui
    • 雑誌名

      IUI ’19 Proceedings of the 24th International Conference on Intelligent User Interfaces: Companion

      巻: - ページ: 9-10

    • DOI

      10.1145/3308557.3308687

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intelligent Editor for Authoring Educational Materials in Mathematics e-Learning Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Shizuka Shirai, Tetsuo Fukui, Kentaro Yoshitomi, Mitsuru Kawazoe, Takahiro Nakahara, Yasuyuki Nakamura, Katsuya Kato, Tetsuya Taniguchi
    • 雑誌名

      International Congress on Mathematical Software 2018, Lecture Notes in Computer Science

      巻: 10931 ページ: 431-437

    • DOI

      10.1007/978-3-319-96418-8

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 数式オンラインテストの標準仕様 MeLQS に基づく問題実装2018

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎, 川添充, 中原敬広, 中村泰之, 福井哲夫, 白井詩沙香, 加藤克也, 谷口哲也
    • 雑誌名

      第43回教育システム情報学会講演論文集

      巻: - ページ: 335-336

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 数式曖昧入力変換方式による 数式入力インタフェースのスマートデバイス向けUIの試作2018

    • 著者名/発表者名
      白井詩沙香, 福井哲夫
    • 雑誌名

      第43回教育システム情報学会講演論文集

      巻: - ページ: 277-278

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effective Use of Math E-Learning with Questions Specification2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Nakamura, Kentaro Yoshitomi, Mitsuru Kawazoe, Tetsuo Fukui, Shizuka Shirai, Takahiro Nakahara, Katsuya Kato, Tetsuya Taniguchi
    • 雑誌名

      Distance Learning, E-Learning and Blended Learning in Mathematics Education, ICME-13 Monographs, Springer

      巻: - ページ: 133-148

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extension of Output Function in MathTOUCH for the Production of Mathematical Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Fukui and Shizuka Shirai
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Workshop on Mathematical Education for Non-Mathematics Students Developing Advanced Mathematical Literacy

      巻: - ページ: 115-118

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Algorithm for Predicting Mathematical Formulae from Linear Strings for Mathematical Inputs2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Fukui
    • 雑誌名

      Applications of Computer Algebra, Springer Proceedings in Mathmatics & Statistics

      巻: Vol.198 ページ: 137-148

    • DOI

      10.1007/978-3-319-56932-1_9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Predictive Algorithm for Converting Linear Strings to General Mathematical Formulae2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Fukui, Shizuka Shirai
    • 雑誌名

      S. Yamamoto (Ed.): HIMI 2017, Part II, LNCS 10274

      巻: - ページ: 15-28

    • DOI

      10.1007/978-3-319-58524-6

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 数式オンラインテストの標準仕様MeLQSの提案と仕様書作成ツールの試作2017

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎,川添充,中原敬広,中村泰之,福井哲夫,白井詩沙香,加藤克也,谷口哲也
    • 雑誌名

      第42回教育システム情報学会全国大会予稿集

      巻: - ページ: 447-448

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Educational graph creation tool based on the natural mathematical description2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Fukui
    • 学会等名
      Applications of Computer Algebra (ACA2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] 自然な数学記述によるグラフ作成ツールの評価2019

    • 著者名/発表者名
      岩永和好,西田ななみ,藤井志帆,吉澤知里,福井哲夫
    • 学会等名
      数理解析研究所研究集会「数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 数学オンラインテスト問題標準仕様MeLQSのための基本アルゴリズムの選定2019

    • 著者名/発表者名
      谷口哲也,中村泰之,川添充,吉冨賢太郎,福井哲夫,白井詩沙香,加藤克也,中原敬広
    • 学会等名
      2019 PC Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 数学オンラインテスト問題の標準規格の提案と利用2019

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎 他7名
    • 学会等名
      日本数学教育学会 第101回全国算数・数学教育研究(沖縄)大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 数学記述によるグラフ作成ツールを使った数学教育モデル2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤菜津美,冨永侑里,福井哲夫
    • 学会等名
      情報処理学会第81回全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of Intelligent Input Interface for Entering Equations on Smartphone2019

    • 著者名/発表者名
      Shizuka Shirai, Tetsuo Fukui
    • 学会等名
      The 24th annual meeting of the intelligent interfaces community and serves on intelligent user interfaces
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] Intelligent Editor for Authoring Educational Materials in Mathematics e-Learning Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Shizuka Shirai, Tetsuo Fukui, Kentaro Yoshitomi, Mitsuru Kawazoe, Takahiro Nakahara, Yasuyuki Nakamura, Katsuya Kato, Tetsuya Taniguchi
    • 学会等名
      International Congress on Mathematical Software 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] 自然な数学記述によるグラフ作成ツールの提案2018

    • 著者名/発表者名
      冨永侑里、遠藤菜津美、昇千尋、福井哲夫
    • 学会等名
      数理解析研究所研究集会「数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] MeLQS: Mathematics e-Learning Question Specification -- a common base for sharing questions among different systems2018

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Yoshitomi, Mitsuru Kawazoe, Takahiro Nakahara, Tetsuo Fukui, Shizuka Shirai, Katsuya Kato, Yasuyuki Nakamura, Tetsuya Taniguchi
    • 学会等名
      E-Assessment in Mathematical Sciences
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] 数式オンラインテストの標準仕様 MeLQS に基づく問題実装2018

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎, 川添充, 中原敬広, 中村泰之, 福井哲夫, 白井詩沙香, 加藤克也, 谷口哲也
    • 学会等名
      第43回教育システム情報学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 数式曖昧入力変換方式による 数式入力インタフェースのスマートデバイス向けUIの試作2018

    • 著者名/発表者名
      白井詩沙香, 福井哲夫
    • 学会等名
      第43回教育システム情報学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Extension of Output Function in MathTOUCH for the Production of Mathematical Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Fukui and Shizuka Shirai
    • 学会等名
      International Workshop on Mathematical Education for Non-Mathematics Students Developing Advanced Mathematical Literacy
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] MeLQS: Mathematics e-Learning Questions Specification - a common base for sharing questions among different systems2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Kawazoe, Kentaro Yoshitomi, Takahiro Nakahara, Yasuyuki Nakamura, Tetsuo Fukui, Shizuka Shirai, Katsuya Kato, Tetsuya Taniguchi
    • 学会等名
      International Workshop on Mathematical Education for Non-Mathematics Students Developing Advanced Mathematical Literacy
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である
  • [学会発表] Predictive Algorithm for Converting Linear Strings to General Mathematical Formulae2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Fukui, Shizuka Shirai
    • 学会等名
      HCI International 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際共著/国際学会である

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-01-27  

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