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言語学習を対象とした時空を越えて相手を感じられる自学自習システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H01721
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分09070:教育工学関連
研究機関湘南工科大学

研究代表者

梅澤 克之  湘南工科大学, 工学部, 教授 (20780282)

研究分担者 平澤 茂一  早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (30147946)
中澤 真  会津大学短期大学部, 産業情報学科, 教授 (40288014)
中野 美知子  早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 名誉教授 (70148229)
小林 学  早稲田大学, データ科学センター, 教授 (80308204)
石井 雄隆  千葉大学, 教育学部, 准教授 (90756545)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
キーワードeラーニング / 学習分析 / 言語学習 / 生体情報 / 脳波 / eラーニングシステム / 学習状態 / 自学自習システム
研究開始時の研究の概要

本研究では,言語学習を統一的な枠組みで捉え,相手を感じて助言を行う人工教師を搭載した自学自習システムを開発しその評価を行う.「相手を感じる」とは,学習行動の背後にある学習者の「理解度」や「思考プロセスの差異」「集中度や退屈度」,学習者毎の「問題解決の困難度」等の学習者の学習状況をシステム側が把握することを指す.本研究では,英語とプログラミング言語を対象に言語学習という統一的な観点から学習履歴データを分析する枠組みを導入することで学習状況の把握度の飛躍的な向上を図る.本研究ではシステム開発とともにその有効性の評価を行い今後益々多様化する学習形態に対応可能な自学自習システムの実現を目指す.

研究成果の概要

本研究の目的は,言語学習を統一的な枠組みで捉え,相手(学習者)を感じて助言を行う人工教師を搭載した自学自習システムを開発し,その評価を行うことである.「相手を感じる」とは,学習者の学習状況をシステム側が把握することを指す.本研究では,自学自習システムの開発に必要な学習者のつまずきを検出するための方法や学習状態を推定する方法とシステムの開発を行った.またそれらを用いて英語およびプログラミング言語の学習の実証実験を行った.さらに,英語教育とプログラミング言語教育の関連性や教育方法の援用についての調査・検討を行った.さらに,本研究成果の普及に向けての脳波以外の計測器での代用可能性の研究を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

コロナ禍での新たな学習形態としてオンライン授業やハイブリッド授業なども必要に迫られて急激に広まった.しかし従来の自学自習システムではあらかじめ用意された学習コンテンツを使うだけであり,学習者一人ひとりの学習状態に応じた対応ができるものではなかった.多くの学習システムはあらかじめ作成した静的な学習コンテンツを学習者全員に均一に配布する方法がとられており,学習者の個性や学習状況に依存したきめ細かな対応はとられていない.本研究の個々の学習者の学習状態を把握して,その学習者に最適な学習コンテンツを提供できる自学自習システムの需要は極めて高い。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 16件)

  • [雑誌論文] Evaluation of Difficulty During Visual Programming Learning Using a Simple Electroencephalograph and Minecraft Educational Edition2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Makoto Nakazawa, Manabu Kobayashi, Yutaka Ishii, Michiko Nakano, and Shigeichi Hirasawa
    • 雑誌名

      Springer

      巻: 1367 ページ: 31-41

    • DOI

      10.1007/978-3-030-72660-7_4

    • ISBN
      9783030726591, 9783030726607
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Learning-State-Estimation Method Using Browsing History and Electroencephalogram During Programming Language Learning and Its Evaluation2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Tomohiko Saito, Takashi Ishida, Makoto Nakazawa, and Shigeichi Hirasawa
    • 雑誌名

      Springer

      巻: 1344 ページ: 40-55

    • DOI

      10.1007/978-3-030-67435-9_4

    • ISBN
      9783030674342, 9783030674359
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Research Results on System Development of the Research Project of a Self-Study System for Language Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Makoto Nakazawa, Manabu Kobayashi, Yutaka Ishii, Michiko Nakano, and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      the IEEE World Engineering Education Conference (IEEE EDUNINE 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Brain Waves and Heart Rate to Understand the Learners' Learning Conditions during Remote Programming Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Makoto Nakazawa, Manabu Kobayashi, Yutaka Ishii, Michiko Nakano and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      the 20th Hawaii International Conference on Education
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プログラミング言語教育のための自然言語における第2言語教育法の援用に関する調査研究2022

    • 著者名/発表者名
      石倉 滉大, 小林 学, 雲居 玄道, 中野 美知子, 梅澤 克之, 平澤 茂一
    • 学会等名
      情報処理学会 第84回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Comparison Experiment of Learning State Between Visual Programming Language and Text Programming Language2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Makoto Nakazawa, Manabu Kobayashi, Yutaka Ishii, Michiko Nakano, and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      the IEEE International Conference on Teaching, Assessment and Learning for Engineering (TALE2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Development of a Self-Study System for Language Learning - Overview of the Project and Related Work-2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Makoto Nakazawa, Manabu Kobayashi, Yutaka Ishii, Michiko Nakano, and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      6th International STEM Education Conference (iSTEM-Ed)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 言語学習を対象とした自学自習システムの研究~関連研究と研究成果~2021

    • 著者名/発表者名
      梅澤 克之, 中澤 真, 石井 雄隆, 小林 学, 中野 美知子, 平澤 茂一
    • 学会等名
      経営情報学会(JASMIN)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 言語学習を対象とした自学自習システムの研究~システム開発に関する研究成果~2021

    • 著者名/発表者名
      梅澤 克之, 中澤 真, 石井 雄隆, 小林 学, 中野 美知子, 平澤 茂一
    • 学会等名
      情報処理学会 情報教育シンポジウム SSS2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 言語学習を対象とした自学自習システムの研究~関連研究と脳波収集システムの開発~2021

    • 著者名/発表者名
      梅澤 克之, 中澤 真, 石井 雄隆, 小林 学, 中野 美知子, 平澤 茂一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 教育工学研究会 (ET)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 言語学習を対象とした時空を越えて相手を感じられる自学自習システムについて2021

    • 著者名/発表者名
      梅澤 克之, 中澤 真, 石井 雄隆, 小林 学, 中野 美知子, 平澤 茂一
    • 学会等名
      日本経営工学会2021年春季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of Difficulty During Visual Programming Learning Using a Simple Electroencephalograph and Minecraft Educational Edition2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Makoto Nakazawa, Manabu Kobayashi, Yutaka Ishii, Michiko Nakano, and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      the 9th World Conference on Information Systems and Technologies (WorldCIST 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Grouped Flipped Classroom to Three-Year Actual Class and Its Statistical Evaluation2021

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Takashi Ishida, Makoto Nakazawa, and Shigeichi Hirasawa, “Application of Grouped Flipped Classroom to Three-Year Actual Class and Its Statistical Evaluation
    • 学会等名
      the 2021 2nd International Conference on Education Development and Studies (ICEDS 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Logic Errors Utilizing a Large Amount of File History During Programming Learning2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Makoto Nakazawa, Manabu Kobayashi, Yutaka Ishii, Michiko Nakano, and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      the IEEE International Conference on Teaching, Assessment and Learning for Engineering (TALE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Grouped Flipped Classrooms Compared with Three-Year Actual Classes Using a Questionnaire2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Takashi Ishida, Makoto Nakazawa, and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      the 6th International Symposium on Engineering Accreditation and Education (ICACIT2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Electroencephalograph Collection System in Language-Learning Self-Study System That Can Detect Learning State of the Learner2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Makoto Nakazawa, Manabu Kobayashi, Yutaka Ishii, Michiko Nakano and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      the International Conference on Higher Education Learning, Teaching and Pedagogy (ICHELTP 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Learning-state-estimation Method using Browsing History and Electroencephalogram in E-learning of Programming Language and Its Evaluation2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Tomohiko Saito, Takashi Ishida, Makoto Nakazawa, and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      the International Workshop on Higher Education Learning Methodologies and Technologies Online (HELMeTO 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of Careless Mistakes during Programming Learning using a Simple Electroencephalograph2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Makoto Nakazawa, Manabu Kobayashi, Yutaka Ishii, Michiko Nakano and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      the 15th International Conference on Computer Science and Education (IEEE ICCSE 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ビジュアル型言語とテキスト型言語の学習状況の比較2020

    • 著者名/発表者名
      梅澤克之,石田崇,中澤真,平澤茂一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 教育工学研究会 (ET)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] プログラミング学習時の学習履歴を活用した論理エラーの分析2020

    • 著者名/発表者名
      梅澤克之,中澤真,小林学,石井雄隆,中野美知子,平澤茂一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 教育工学研究会 (ET)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Research and Development Plan of Language-Learning Self-Study System that can Detect Learners' Conditions over Time and Space2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Makoto Nakazawa, Manabu Kobayashi, Yutaka Ishii, Michiko Nakano and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      18th Hawaii International Conference on Education
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 言語学習を対象とした時空を越えて相手を感じられる自学自習システムにおける脳波収集システムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      梅澤克之,中澤真,小林学,石井雄隆,中野美知子,平澤茂一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 簡易脳波計を用いたプログラミング学習時のケアレスミスの検出2020

    • 著者名/発表者名
      梅澤克之,中澤真,石井雄隆,小林学,中野美知子,平澤茂一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 教育工学研究会 (ET)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 簡易脳波計と教育版マインクラフトを用いたビジュアルプログラミング学習時の難易度の評価2020

    • 著者名/発表者名
      梅澤克之,中澤真,石井雄隆,小林学,中野美知子,平澤茂一
    • 学会等名
      情報処理学会コンピュータと教育研究会 153回研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ラーニング・アナリティクスを用いた高大一貫英語教育教材の開発2020

    • 著者名/発表者名
      中野美知子・石井雄隆・松田健・赤塚祐哉・中澤真
    • 学会等名
      情報処理学会第82回全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of Debugging Exercise Extraction System using Learning History2019

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa , Makoto Nakazawa, Masayuki Goto and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      10th The International Conference on Technology for Education (T4E 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation by Questionnaire on Grouped Flipped Classroom to Two-Year Actual Class2019

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Takashi Ishida, Makoto Nakazawa, and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      5th International Symposium on Engineering Accreditation and Education(ICACIT2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of grouped flipped classroom to two-year actual class and its statistical evaluation2019

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Takashi Ishida, Makoto Nakazawa, and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      the IEEE 14th International Conference on Computer Science & Education (ICCSE2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding of Self-Study in a Grouped Flipped Classroom2019

    • 著者名/発表者名
      Katsuyuki Umezawa, Takashi Ishida, Makoto Nakazawa, and Shigeichi Hirasawa
    • 学会等名
      15th International Conference on Education, Technology, E-Learning & Society (ICE19Hong Kong Conference)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 言語学習を対象とした時空を越えて相手を感じられる自学自習システムの開発の概要2019

    • 著者名/発表者名
      梅澤克之,中澤真,小林学,石井雄隆,中野美知子,平澤茂一
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 学習履歴を活用したデバッグ練習問題抽出システムの開発2019

    • 著者名/発表者名
      梅澤克之,中澤真,後藤正幸,平澤茂一
    • 学会等名
      第18回情報科学技術フォーラム(FIT2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] グループ分け反転授業における自習時の理解度について2019

    • 著者名/発表者名
      梅澤克之,石田崇,中澤真,平澤茂一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 教育工学研究会 (ET)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] グループ分け反転授業の2年間の実授業への適用と評価2019

    • 著者名/発表者名
      梅澤克之,石田崇,中澤真,平澤茂一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 教育工学研究会 (ET)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] グループ分け反転授業の2年間の実授業への適用とアンケート評価2019

    • 著者名/発表者名
      梅澤克之,石田崇,中澤真,平澤茂一
    • 学会等名
      情報処理学会 コンピュータと教育研究会 (CE)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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