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英文読解時における生体信号計測による「つまづきの可視化」のための技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K18683
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 教育学およびその関連分野
研究機関長岡工業高等専門学校

研究代表者

土田 泰子  長岡工業高等専門学校, 一般教育科, 教授 (30455125)

研究分担者 竹部 啓輔  長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (10303710)
外山 茂浩  長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (60342507)
村上 祐貴  長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (70509166)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード視線計測 / 脳波 / 英文読解 / 生体信号 / 外国語教育 / 生体信号計測 / 自己組織化マップ
研究成果の概要

本研究では,英文読解時に視線や脳波などの生体信号を計測し,そのデータ群から作成した自己組織化マップを参照することにより,学習者が今あると予測される学習状況を一目で診断することができる技術を開発することを目指した.英語能力と視線,脳波との関係性について調査し,自己組織化マップを用いた推定手法の開発を行った.実験結果から,一部の視線情報とTOEIC L&Rテストスコアとの間に相関関係があることが確認できた.TOEIC L&Rテストスコアの推定モデルについては,推定誤差率が7.95%となった.今後は,さらに被験者を増やしデータ数を充実させることにより,推定精度の向上が可能だと考えている.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではSOMによる多次元データ解析の手法を用いることで、従来の数十倍の変数から成るデータ群をパターン認識し、学習者の特性を視覚化して英語力の診断に活用することを目指した。医療や生化学の分野では先進的に取り組まれている多次元データ解析を、英語教育の分野に応用することは探索的性質が非常に強い。本研究の成果により従来のテスト形式とは異なる、全く新たな英語力の判定手法が提供されることとなり、それに応じた新たな指導法の開発や、英語力向上の鍵となる未知の問題を発見する手掛かりとなることが考えられ、英語教育の分野に対する貢献だけでなく、新たな学問分野や産業に発展する可能性が大いに期待できると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 学会発表 (18件) (うち国際学会 9件)

  • [学会発表] 生体情報を用いた英語能力推定手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      下田明、八子亮太、土田泰子、外山茂浩、竹部啓輔、村上祐貴
    • 学会等名
      Interaction 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を用いた生体信号による英語能力推定2020

    • 著者名/発表者名
      和田政輝、下田明、八子亮太、土田泰子、外山茂浩
    • 学会等名
      Interaction 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Assessment of English Reading Ability using Bio Signals2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Tsuchida, Ryota Yako, Akira Shimoda, Shigehiro Toyama, Keisuke Takebe, and Yuki Murakami
    • 学会等名
      Asian CHI Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Brain waves and its Characteristics in the Reading Process for Effective Feedback in English Language Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Yako, Yasuko Tsuchida, Shigehiro Toyama, Keisuke Takebe, and Yuki Murakami
    • 学会等名
      Asian CHI Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Eye Tracking Characteristics in Reading Process2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Shimoda, Yasuko Tsuchida, Shigehiro Toyama, Keisuke Takebe, and Yuki Murakami
    • 学会等名
      Asian CHI Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gaze Position Estimation with Neural Network2019

    • 著者名/発表者名
      Masaki Wada, Shigehiro Toyama, Keisuke Takebe, Yasuko Tsuchida
    • 学会等名
      Asian CHI Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Verification of Correlation between English ability and Eye Movement in Reading Process using Eye Tracking2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Shimoda, Yasuko Tsuchida, Shigehiro Toyama, Keisuke Takebe, Yuki Murakami
    • 学会等名
      The 4th International Conference on "Science of Technology Innovation"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EEG Trend Analysis for English Language Ability Estimation2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Yako, Yasuko Tsuchida, Shigehiro Toyama, Keisuke Takebe, Yuki Murakami
    • 学会等名
      The 4th International Conference on "Science of Technology Innovation"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 英文読解時の脳波解析における順序効果の検討2019

    • 著者名/発表者名
      八子亮太, 土田泰子, 外山茂浩, 竹部啓輔, 村上裕貴
    • 学会等名
      高専シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 英文読解時の視線計測における順序効果の検証2019

    • 著者名/発表者名
      下田明, 土田泰子, 外山茂浩, 竹部啓輔, 村上裕貴
    • 学会等名
      高専シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 視線計測における瞳孔位置と計測制度の関係2019

    • 著者名/発表者名
      和田政輝, 外山茂浩, 竹部啓輔, 土田泰子
    • 学会等名
      高専シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 英文読解時における脳波を用いた英語力の判定2019

    • 著者名/発表者名
      八子亮太, 土田泰子, 外山茂浩, 竹部啓輔, 村上裕貴
    • 学会等名
      Interaction 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 文書読解時の視線計測にっ基づく英語力の判定2019

    • 著者名/発表者名
      下田明, 土田泰子, 外山茂浩, 竹部啓輔, 村上裕貴
    • 学会等名
      Interaction 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of Biological Signals in English Reading2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Tsuchida, Ryota Yako, Akira Shimoda, Shigehiro Toyama, Keisuke Takebe, and Yuki Murakami
    • 学会等名
      Smasys 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Biological Signals and its Characteristics in the Reading Process2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Yako, Yasuko Tsuchida, Shigehiro Toyama, Keisuke Takebe, Yuki Murakami
    • 学会等名
      Smasys 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Eye Tracking and its Characteristics in the Reading Process2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Shimoda, Yasuko Tsuchida, Shigehiro Toyama, Keisuke Takebe, and Yuki Murakam
    • 学会等名
      Smasys 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 視線解析による英文読解時の眼球運動と英語力の関係評価2018

    • 著者名/発表者名
      下田明, 土田泰子, 外山茂浩, 竹部啓輔, 村上祐貴
    • 学会等名
      第23回高専シンポジウム in 神戸
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 文章読解時における読者の脳波測定2017

    • 著者名/発表者名
      八子亮太, 土田泰子, 外山茂浩, 竹部啓輔, 村上祐貴
    • 学会等名
      平成29年度(第27回)電気学会東京支部新潟支所研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2021-02-19  

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