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数学eラーニングのためのユニバーサルな学習環境の構築と評価

研究課題

研究課題/領域番号 19H01733
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09080:科学教育関連
研究機関大阪大学

研究代表者

白井 詩沙香  大阪大学, サイバーメディアセンター, 講師 (30757430)

研究分担者 福井 哲夫  武庫川女子大学, 生活環境学部, 教授 (70218890)
吉冨 賢太郎  大阪公立大学, 国際基幹教育機構, 准教授 (10305609)
中村 泰之  名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (70273208)
宮崎 佳典  静岡大学, 情報学部, 教授 (00308701)
古川 雅子  国立情報学研究所, 情報社会相関研究系, 助教 (20617287)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
キーワード数学eラーニング / 学習支援システム / LMS / eラーニング / ラーニングアナリティクス / 数学教育 / 教育工学
研究開始時の研究の概要

数理・データサイエンス教育が重視されるなか,その土台となる数学の基礎力養成は急務である。 基礎力の養成にあたっては,eラーニングの活用が期待されており,誰もが,できるだけ壁を感じることなく,数学教育を享受できる環境が求められる。本研究の目的は,数学eラーニング分野の課題であった数式に対応したコミュニケーションツールと講義動画字幕生成・検索システムを開発し,ユニバーサルな数学eラーニング環境を提供することである。さらに,得られた学習行動データを活用した個別適応型の学習支援手法を確立する。

研究成果の概要

本研究では、数学eラーニングの課題である数式の取り扱いに考慮し、誰もができるだけ壁を感じることなく数学教育を享受できるユニバーサルな数学eラーニング環境を提供することを目的に、学習支援ツールを提案した。具体的には、数学チャットアプリの機能拡張、Learning Management System上での数式を含む文書作成支援を目的としたリッチテキストエディタ、数式を含む講義動画の字幕生成・検索システムを構築した。各ツール・システムの基盤となるリッチテキストエディタのパフォーマンス実験を行った結果、LaTeXを用いた従来手法より1.5倍速く数学文書を作成でき、主観評価を改善できることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

数理・データサイエンス教育が重視されるなか、その土台となる数学の基礎力養成にあたりeラーニングの活用が期待されている。しかし、現行のeラーニング環境では数式の取り扱いが障壁となり,学習者・教材を開発する教員の双方にとって,不自由な状況が続いている。本研究で提案した数式を含む文書作成ツールは、長年の課題であった数学文書作成時のユーザビリティを改善するもので、ICTを活用した理数系教育に広く貢献するものと考える。また、提案手法を実装した各システムはオープンソースのLMS上で利用でき、研究成果の社会実装への貢献が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (3件) (うちオープンアクセス 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Toronto/Trent University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Toronto/Trent University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Toronto/Trent University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Toronto/Trent University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] グラフ作成ツールによる高校数学向け学習教材2022

    • 著者名/発表者名
      猪岡柚葉,宇都宮若菜,國仙紗也香,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: 2236 ページ: 127-126

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 解説動画作成のための数学文書読み上げテキストヘの変換2021

    • 著者名/発表者名
      福井 哲夫,長谷川 陽和,原 知鈴
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録

      巻: 2208 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Search Engine with an Application Annotating the Basis of Mathematical Transformations2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Miyazaki
    • 雑誌名

      EDULEARN21 Proceedings

      巻: - ページ: 9784-9791

    • DOI

      10.21125/edulearn.2021.1976

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Online Support Tools for Creating STEM Educational Materials2023

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Fukui, Shizuka Shirai
    • 学会等名
      2022 IEEE International Conference on Teaching, Assessment, and Learning for Engineering (TALE)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 日本語音声認識とGUIによるマルチモーダル数式入力方式の試作2023

    • 著者名/発表者名
      石丸 琴海, 妹尾 美侑, 白井 詩沙香, 福井 哲夫
    • 学会等名
      情報処理学会第85回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 数式を含む講義動画に対応した字幕表示システムの構築2023

    • 著者名/発表者名
      白井 詩沙香, 中原 敬広, 福井 哲夫
    • 学会等名
      情報処理学会第85回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ラーニングアナリティクス共通環境利用支援のための情報サイトの構築2023

    • 著者名/発表者名
      古川雅子, 増井誠生, 長岡千香子, 森本容介, 山地一禎
    • 学会等名
      情報処理学会 教育学習支援情報システム(CLE)研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 大福帳に見る線形代数オンライン教材の改善点2023

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎
    • 学会等名
      第5回数学教育セミナー「オンラインを利用した数学教育の現状とこれから」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] オンライン問題の問題点2023

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎
    • 学会等名
      日本数式処理学会 第16期第1回 教育分科会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 線形代数オンライン教材の対面授業における活用2022

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎
    • 学会等名
      日本数学教育学会 第104回全国算数・数学教育研究(島根)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 数学eラーニングのための数式予測変換方式によるリッチテキストエディタの試作と評価2022

    • 著者名/発表者名
      白井詩沙香, 中原敬広, 福井哲夫
    • 学会等名
      情報処理学会 教育学習支援情報システム研究会 第36回研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 代数的変形に対応した数式変形依拠公式提示Webアプリケーションの改良2022

    • 著者名/発表者名
      加藤 駿弥, 宮崎 佳典, 中村 泰之, 田中 省作, 新谷 誠
    • 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] 数学デジタル文書読み上げツールの開発2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川 陽和,原 知鈴,福井 哲夫
    • 学会等名
      第20回情報科学技術フォーラム(FIT2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 数式変形依拠公式提示アプリケーションの機能拡張への試み2021

    • 著者名/発表者名
      加藤 駿弥, 宮崎 佳典, 中村 泰之, 田中 省作, 新谷 誠
    • 学会等名
      第46回教育システム情報学会全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 数式変形依拠公式提示アプリケーションの機能拡張への試み2021

    • 著者名/発表者名
      加藤 駿弥, 宮崎 佳典, 中村 泰之, 田中 省作, 新谷 誠
    • 学会等名
      理数系eラーニング学生研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 数式検索システムの検索機能拡張の試み2021

    • 著者名/発表者名
      櫻井 翼, 宮崎 佳典, 中村 泰之, 田中 省作, 新谷 誠
    • 学会等名
      2021年度 JSiSE 学生研究発表会(東海地区)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 数学eラーニングのための数式曖昧入力変換方式によるリッチテキストエディタの開発2021

    • 著者名/発表者名
      白井詩沙香, 中原敬広, 福井哲夫
    • 学会等名
      情報処理学会第83回全国大会論文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 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
    • 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] 代数的変形に対応した変形依拠公式提示ツールの開発2020

    • 著者名/発表者名
      脇 弘太, 宮崎 佳典
    • 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] 自動生成された多肢選択問題を基軸とした線形代数の反転授業の設計2019

    • 著者名/発表者名
      吉冨 賢太郎,金西 計英
    • 学会等名
      第44回教育システム情報学会 全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 数式検索ならびに数学教育・学習援用システム開発2019

    • 著者名/発表者名
      宮崎 佳典
    • 学会等名
      第44回教育システム情報学会 全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 代数的変形に対応した拡張数式検索システムの提案2019

    • 著者名/発表者名
      脇 弘太, 宮崎 佳典
    • 学会等名
      日本e-Learning学会 第22回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] MathTOUCH

    • URL

      https://mathtouch.org

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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