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パーソナライズド学習を支援する学習者知識モデルに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11597
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
研究機関国立情報学研究所

研究代表者

孫 媛  国立情報学研究所, 情報社会相関研究系, 准教授 (00249939)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード認知診断 / Q-matrix / 項目反応データ / 知識追跡モデル / パーソナライズド学習 / 認知診断モデル / 知識習得状況 / テーラーメイド学習 / データ駆動
研究成果の概要

オンライン学習の普及とパーソナライズド学習へのニーズの拡大を背景に、我々は認知診断モデルと知的学習支援システムの学習ログを用いて、学習者の知識状態の動的評価法を研究した。データ駆動型のQ-matrix生成手法、学習者データから推定されたドメイン知識の前提関係を利用した専門家定義のQ-matrixの改良、そして認知診断と知識追跡モデルの融合により、学習者の知識状態と学習過程を同時に把握する新たなモデルの開発などを行った。これらにより,学習者知識状態評価精度の向上,大規模オンライン学習のスケーラビリティ確保が可能となり,広範な教育分野への応用,パーソナライズド学習の推進に寄与することが期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々の研究は、認知診断モデルの開発に行列分解法や深層学習を活用するというこれまでにない枠組みを提示した。これにより、教育心理学や心理測定学の領域に新たな知識の構築と進歩を促し、学習者の知識習得状況と学習過程への理解を進展させることが期待できる。また、教育現場において、開発したモデルと手法を活用することで学習者一人ひとりの理解度や学習過程を詳細に把握できれば、個別化された学習支援、教育の個別化を実現できる。特に、オンライン学習環境の普及に伴い大量の学習データが取得されるようになれば、それを有効利用し、教室単位での活用にとどまらず、教育格差の是正や生涯学習の推進などにも繋げうる可能性を有している。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 11件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Knowledge interaction enhanced sequential modeling for interpretable learner knowledge diagnosis in intelligent tutoring systems2022

    • 著者名/発表者名
      Gan Wenbin、Sun Yuan、Sun Yi
    • 雑誌名

      Neurocomputing

      巻: 488 ページ: 36-53

    • DOI

      10.1016/j.neucom.2022.02.080

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] IoT-based Multimodal Analysis for Smart Education: Current Status, Challenges and Opportunities2022

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Gan, Minh Son Dao, Koji Zettsu, Yuan Sun
    • 雑誌名

      ACM International Conference on Multimedia Retrieval 2022 (ICDAR ’22)

      巻: - ページ: 32-40

    • DOI

      10.1145/3512731.3534208

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prerequisite-driven Q-matrix Refinement for Learner Knowledge Assessment: A Case Study in the Online Learning Context2022

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Gan and Yuan Sun
    • 雑誌名

      Proceedings of the 30th International Conference on Computers in Education (ICCE2022)

      巻: - ページ: 124-134

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Knowledge structure enhanced graph representation learning model for attentive knowledge tracing2022

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Gan,Yuan Sun,Yi Sun
    • 雑誌名

      International Journal of Intelligent Systems

      巻: 37 号: 3 ページ: 2012-2045

    • DOI

      10.1002/int.22763

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improving knowledge tracing through embedding based on Metapath2021

    • 著者名/発表者名
      Chong Jiang, Wenbin Gan, Guiping Su, Yuan Sun and Yi Sun
    • 雑誌名

      Proceedings of the 29 th International Conference on Computers in Education

      巻: 1 ページ: 11-20

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modeling learner’s dynamic knowledge construction procedure and cognitive item difficulty for knowledge tracing2020

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Gan, Yuan Sun, Xian Peng, Yi Sun
    • 雑誌名

      Applied Intelligence

      巻: 50 (11) 号: 11 ページ: 3894-3912

    • DOI

      10.1007/s10489-020-01756-7

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Knowledge Interaction Enhanced Knowledge Tracing for Learner Performance Prediction2020

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Gan, Yuan Sun, and Yi Sun
    • 雑誌名

      Proceedings of the the 7th International Conference on Behavioural and Social Computing

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/besc51023.2020.9348285

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deeper Capsule Network for Complex Data2019

    • 著者名/発表者名
      Yi Xiong, Guiping Su, Shiwei Ye, Yuan Sun and Yi Sun
    • 雑誌名

      Proceeding of the 2019 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN)

      巻: N-19261 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/ijcnn.2019.8852020

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] AI-Tutor: generating tailored remedial questions and answers based on cognitive diagnostic assessment2019

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Gan, Yuan Sun, Shiwei Ye, Ye Fan, and Yi Sun
    • 雑誌名

      Proceedings of the the 6th International Conference on Behavioral, Economic, and Socio-Cultural Computing (BESC2019)

      巻: - ページ: 127-132

    • DOI

      10.1109/besc48373.2019.8963236

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Field-aware Knowledge Tracing Machine by Modelling Students’ Dynamic Learning Procedure and Item Difficulty2019

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Gan, Yuan Sun, Shiwei Ye, Ye Fan, and Yi Sun
    • 雑誌名

      19th IEEE International Conference on Data Mining Workshop (ICDMW 2019)

      巻: - ページ: 1045-1046

    • DOI

      10.1109/icdmw.2019.00151

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Recognizing offline handwritten mathematical expressions efficiently2019

    • 著者名/発表者名
      Junyi Dai, Yuan Sun, Guiping Su, Shiwei Ye and Yi Sun
    • 雑誌名

      Proceeding of the 10th International Conference on E-Education, E-Business, E-Management and E-Learning (IC4E2019)

      巻: - ページ: 198-204

    • DOI

      10.1145/3306500.3306543

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Qmatrix-generated Autoencoder: Automatic Mapping Question Items to Skills2018

    • 著者名/発表者名
      Pan Liao, Yuan Sun, Shiwei Ye, Guiping Su, Junyi Dai and Yi Sun
    • 雑誌名

      Proceeding of the Educational Data Mining 2018 (EDM2018)

      巻: - ページ: 565-567

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Collaborative Stacked Denoising Auto-Encoders for Refining Student Performance Data2018

    • 著者名/発表者名
      Ye Fan, Yuan Sun, Shiwei Ye, Pan Liao, Guiping Su, and Yi Sun
    • 雑誌名

      Proceeding of the 5th International Conference on Behavioral, Economic, and Socio-Cultural Computing (BESC2018)

      巻: - ページ: 67-72

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Panel Discussion on "Assessment and Autonomous Learning"2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Yabe, Megumi Shimada, Aki Shibukawa, Yuan Sun, Toshiko Hosaka
    • 学会等名
      Symposium ‘Flying Solo: Fostering Learner Autonomy
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Explainable Learners’ Knowledge Diagnosis by Incorporating Learner and Domain Modeling in Intelligent Tutoring Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Gan, Yuan Sun
    • 学会等名
      日本テスト学会第20回大会発表論文抄録集,p.50-53
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Adaptive Learning in Digital Age: Some Key Technologies2021

    • 著者名/発表者名
      Yuan Sun
    • 学会等名
      2nd International Conference on Artificial Intelligence in Education Technology (AIET 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Improving knowledge tracing through embedding based on Metapath2021

    • 著者名/発表者名
      Chong Jiang, Wenbin Gan, Guiping Su, Yuan Sun and Yi Sun
    • 学会等名
      29 th International Conference on Computers in Education (ICCE)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Knowledge Interaction Enhanced Knowledge Tracing for Learner Performance Prediction2020

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Gan, Yuan Sun, Yi Sun
    • 学会等名
      International Conference on Behavioral and Social Computing (BESC)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 日本語認知診断テストの開発 -聴解テストを例に2019

    • 著者名/発表者名
      島田めぐみ,孫媛,谷部弘子,保坂敏子,澁川晶
    • 学会等名
      日本テスト学会第17回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 「日本語認知診断テストの開発例と課題」2018

    • 著者名/発表者名
      島田めぐみ・谷部弘子・孫媛
    • 学会等名
      Japanese Oral Proficiency Test (JOPT2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] “Matrix Completion Through Embedding Items into a Manifold and Applying Transductive Learning”, in Cooperation in Classification, Clustering and Data analysis for Complex data: Proceedings of four German-Japanese Workshops, in Studies in Classification, Data Analysis, and Knowledge Organization2023

    • 著者名/発表者名
      Yuan Sun, Shiwei Ye and Yi Sun
    • 総ページ数
      15
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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