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部品の段階的拡張手法とその支援システムによるプログラミング学習支援

研究課題

研究課題/領域番号 18K11586
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分62030:学習支援システム関連
研究機関東京工芸大学

研究代表者

東本 崇仁  東京工芸大学, 工学部, 准教授 (10508435)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードプログラミング学習 / 問題解決能力 / Computational Thinking / 構造的理解 / 知識の部品化 / 知識の部品課 / 学習者モデル / 適応的支援 / プログラミング教育 / 知識の構造化 / 学習支援システム / 漸進的学習
研究成果の概要

プログラミング学習において,従来は文法知識や諸概念の獲得に関する研究が多かったが,ものづくり等の実際の問題解決の場面においては,使える手段を如何に事前に獲得しているかが大切であり,その手段の粒度を適切に切り替えることが重要である.このような使える手段を本研究では部品的知識と定義し,その獲得を支援する手法や学習モデル,システムを多数開発し,国内外で発表した.特に,ソースコードの構造がどのようになっているか,構造によりどのように実行された振る舞いが変化するか,その振る舞いはどのような機能を果たすかの3視点で部品を定義したモデルを開発し,漸進的学習のためのシステムを開発した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

プログラミング学習の必携化やComputationalThinkingの獲得の重要性が知られているが,その獲得支援方法についての研究は多くは存在しない.本研究では,部品とその粒度について提案し,その学習の支援システムを開発した.これにより,単にプログラミングの授業で与えられる問題の解決だけでなく,大きな塊での使える部品の知識の獲得が支援され,システム開発などのモノづくりの観点で有益な学習支援が行われる.また,どのような構造だから,どのようにふるまい,結果としてどのような機能になるかを学ぶことで,自身の部品知識を修正し,多くの文脈で使えることが支援される.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Error-based Simulationと概念マップを用いたメタ 認知駆動学習を促すシステムの開発と評価2021

    • 著者名/発表者名
      古池謙人, 久世泰成, 東本崇仁
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J104-D 号: 6 ページ: 526-528

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020JDL8020

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2021-06-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プログラミング学習における再利用性を指向した知識組織化のための知的支援2020

    • 著者名/発表者名
      古池謙人, 東本崇仁, 堀口知也, 平嶋宗
    • 雑誌名

      人工知能学会論文誌

      巻: 35 号: 5 ページ: C-J82_1-17

    • DOI

      10.1527/tjsai.35-5_C-J82

    • NAID

      130007895051

    • ISSN
      1346-0714, 1346-8030
    • 年月日
      2020-09-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Error-based Simulation (EBS)における学習者の誤り傾向に基づく問題の行詰まり解決支援システム2020

    • 著者名/発表者名
      相川野々香, 古池謙人, 東本崇仁
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J103-D 号: 9 ページ: 644-647

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020JDL8002

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2020-09-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プログラミングの構造的理解を指向した部品の段階的拡張手法の提案と支援システムの開発・評価2019

    • 著者名/発表者名
      古池 謙人、東本 崇仁、堀口 知也、平嶋 宗
    • 雑誌名

      教育システム情報学会誌

      巻: 36 号: 3 ページ: 190-202

    • DOI

      10.14926/jsise.36.190

    • NAID

      130007674542

    • ISSN
      1341-4135, 2188-0980
    • 年月日
      2019-07-01
    • 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
  • [雑誌論文] Academic Emotions Affected by Robot Eye Color: An Investigation of Manipulability and Individual-Adaptability2019

    • 著者名/発表者名
      Koike Kento、Tsuji Yuya、Tomoto Takahito、Katagami Daisuke、Obo Takenori、Ogai Yuta、Sone Junji、Udagawa Yoshihisa
    • 雑誌名

      International Journal of Advanced Computer Science and Applications

      巻: 10 号: 4

    • DOI

      10.14569/ijacsa.2019.0100450

    • 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
  • [雑誌論文] プログラミングの構造的理解を指向した部品の段階的拡張手法の提案と支援システムの開発・評価2019

    • 著者名/発表者名
      古池謙人,東本崇仁,堀口知也,平嶋宗
    • 雑誌名

      教育システム情報学会誌

      巻: 36

    • NAID

      130007674542

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 提案するプログラムトレース課題のための学習支援システムの開発とその実践2018

    • 著者名/発表者名
      東本 崇仁、赤倉 貴子
    • 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: 810-819

    • DOI

      10.14923/transinfj.2017LEP0010

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2018-06-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プログラミングにおける構造的理解のための部品の段階的拡張手法の提案とそのシステムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      古池謙人,東本崇仁
    • 雑誌名

      教育システム情報学会誌

      巻: 35 ページ: 215-220

    • NAID

      130006744435

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 部品の利用と組み合わせを指向したプログラミング学習支援システムの開発と評価2021

    • 著者名/発表者名
      座間出実, 古池謙人, 東本崇仁:
    • 学会等名
      人工知能学会第91回先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 知識の再利用性向上を目的としたプログラミング学習における理解状態に基づく適応的フィードバックの開発と評価2021

    • 著者名/発表者名
      藤島優希, 古池謙人, 東本崇仁
    • 学会等名
      人工知能学会第91回先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ロボットプログラミングを題材にした競争型知識共有プラットフォームの提案と実装2021

    • 著者名/発表者名
      前田新太郎, 古池謙人, 東本崇仁
    • 学会等名
      人工知能学会第91回先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 競争型知識共有プラットフォームを用いたロボットプログラミングによる学習支援システムの検討2021

    • 著者名/発表者名
      前田新太郎, 古池謙人, 東本崇仁
    • 学会等名
      JSiSE学生研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] アルゴリズム的思考の獲得のための具体物ベースの学習支援システムの提案2021

    • 著者名/発表者名
      小松翔平, 東本崇仁
    • 学会等名
      JSiSE学生研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Learning Activities with Automated Auxiliary Problem Presentation for Breaking Learner Impasses in Physics Error-based Simulations2020

    • 著者名/発表者名
      Aikawa, N., Koike, K., and Tomoto
    • 学会等名
      Workshop proceedings of the International Conference on Computers in Education ICCE 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compogram: Development and Evaluation of ITS for Organizing Programming-Knowledge by Visualizing Behavior2020

    • 著者名/発表者名
      Koike, K., Mogi, T., Tomoto, T., Horiguchi, T., and Hirashima, T.
    • 学会等名
      HCI International 2020- ; Late Breaking Papers: Interaction, Knowledge and Social Media
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プログラミングにおける部品の利用と合成を指向したプログラミング学習支援システムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      座間出実, 古池謙人, 東本崇仁
    • 学会等名
      人工知能学会第89回先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 術仕様書における処理と対象に焦点を当てた文章読解の能力を育成する学習支援環境の検討2020

    • 著者名/発表者名
      茂木誠拓, 古池謙人, 東本崇仁
    • 学会等名
      人工知能学会第89回先進的学習科学と工学研究会,
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Supporting Knowledge Organization for Reuse in Programming: Proposal of a System Based on Function―Behavior―Structure Models,2019

    • 著者名/発表者名
      Koike, K., Tomoto, T., Horiguchi, T., and Hirashima, T.
    • 学会等名
      Workshop proceedings of the International Conference on Computers in Education ICCE 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Support System for Learning Physics in Which Students Identify Errors Using Measurements Displayed by a Measurement Tool2019

    • 著者名/発表者名
      Ueno, U., Tomoto, T., Horiguchi, T., and Hirashima, T.
    • 学会等名
      Workshop proceedings of the International Conference on Computers in Education ICCE 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 数学問題における論理構造の可視化機能を用いた学習支援システムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      柴田大輔, 東本崇仁
    • 学会等名
      教育システム情報学会2019年度第6回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Pepperによる学習者の理解状況に基づく応答・教授環境の実現2019

    • 著者名/発表者名
      高野勇人, 東本崇仁
    • 学会等名
      教育システム情報学会2019年度第6回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Error-based Simulation(EBS)と概念マップを用いてメタ認知活動における抽象化操作を促すシステムの開発と評価2019

    • 著者名/発表者名
      久世泰成, 東本崇仁
    • 学会等名
      教育システム情報学会2019年度第6回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 学習者のパラメータ探索を通した故障診断による力学学習支援システムの開発2019

    • 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
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会Vol. 88
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Error-based Simulationにおける学習者の誤り傾向に基づく適応的な補助問題提示システムの開発と評価2019

    • 著者名/発表者名
      相川野々香, 東本崇仁
    • 学会等名
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会Vol. 88
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 要求分析能力の獲得支援を指向した学習環境に対するフィードバック機能による効果の検証2019

    • 著者名/発表者名
      茂木誠拓, 古池謙人, 東本崇仁
    • 学会等名
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会Vol. 88
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] EBSにおける学習者の誤り傾向に基づく問題の行詰まり解決支援システムの提案と予備的評価2019

    • 著者名/発表者名
      相川野々香, 東本崇仁
    • 学会等名
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会Vol. 87
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 要求分析における処理の明確化を指向した学習環境における学びの検証と行き詰まり箇所の考察2019

    • 著者名/発表者名
      茂木誠拓, 古池謙人, 東本崇仁
    • 学会等名
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会Vol. 87
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 学習者による観測器の活用を通した解答の検証を指向する力学学習支援システムの試作2019

    • 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
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会, vol. 86
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] プログラミングにおける学習者の部品構築プロセスを考慮した学習支援システムの提案2019

    • 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
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会, vol. 86
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] システム開発における要求具体化タスクと支援環境の提案2019

    • 著者名/発表者名
      茂木誠拓, 古池謙人, 東本崇仁
    • 学会等名
      人工知能学会先進的学習科学と工学研究会, vol. 86
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] プログラミングにおける部品の獲得・拡張活動プロセス2019

    • 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
      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 実施状況報告書
  • [学会発表] Proposal of an Adaptive Programming-Learning Support System Utilizing Structuralized Tasks2018

    • 著者名/発表者名
      K. Koike, T. Tomoto, T. Horiguchi, T. Hirashima
    • 学会等名
      Int. Conf. Comput. Educ. ICCE 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a Mathematical Solution Environment to Understand Symbolic Expressions in Mathematics2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kurokawa, T. Tomoto, T. Horiguchi, T. Hirashima
    • 学会等名
      Int. Conf. Hum. Interface Manag
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal of a Framework for Stepwise Task Sequence in Programming2018

    • 著者名/発表者名
      K. Koike, T. Tomoto, T. Horiguchi, T. Hirashima
    • 学会等名
      Int. Conf. Hum. Interface Manag
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [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
      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 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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