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プログラミング演習における学習者の作業プロセスの分析に基づく学習教育支援システム

研究課題

研究課題/領域番号 19K12265
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
研究機関静岡大学

研究代表者

小西 達裕  静岡大学, 情報学部, 教授 (30234800)

研究分担者 山下 浩一  常葉大学, 経営学部, 准教授 (30340110)
小暮 悟  静岡大学, 情報学部, 准教授 (40359758)
野口 靖浩  静岡大学, 情報学部, 准教授 (50536919)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード学習教育支援システム / プログラミング教育 / 振り返り学習支援 / 教師支援 / プログラミングプロセス分析
研究開始時の研究の概要

プログラミング演習時の学習者のプログラミングプロセスを分析し、その結果を(1)学習者の振り返り学習支援 (2)演習中に学習者に個別指導する教師の支援 (3)演習時の学生のパフォーマンスに基づいて授業改善を行う教師の支援 に用いる総合的学習教育支援システムを構築する。分析方法の特色として、課題遂行プロセスにおける多様な情報リソースを活用する。分析結果としては、各学習者が演習中に行き詰った点はどこか、各学習者の理解が不十分な点は何か、課題遂行に時間を要した部分はどこか、等が想定される。構築したシステムは研究分担者らが担当する実授業に導入して評価し、その結果に基づいてシステムの改善を繰り返す。

研究成果の概要

学習者のプログラミングプロセスを分析し、学習者・教員に有用な情報を抽出する手法について検討し、(1)演習時の学習者の挙動を観測する環境の開発(2)得られた情報を分析し、有用な情報を抽出する機構の開発、を行った。(1)については学習者のプログラム編集過程をリアルタイムでモニタリングしてデータを収集する機構を構築した。(2)については(1)で得られた編集履歴から学習者が行き詰まりを起こした時点と箇所およびそれに関連する学習テーマを同定する機構、及びその結果をクラス全体について俯瞰させることにより授業設計を支援する機構を構築した。
これらについて実験的評価を行い肯定的な結果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学習者のプログラムを分析して学習教育に役立てる研究としてはコンパイルエラー解消までのエラーメッセージを分析するものがある。しかしコンパイルエラー解消後の学習支援に役立たない。コンパイルエラー修正後も支援する研究では分析時点の最新プログラムのみを分析し、プログラム作成プロセスを分析しないものが多い。プログラム作成プロセスを分析する研究としてはソースコードの変化や編集パターンを分析するものがあるが、本研究はより多様な情報リソースに基づいて分析する点に新規性がある。
本研究の成果はソフトウェア技術者教育の質の向上をもたらすため、近年のソフトウェア技術者の不足傾向を鑑みるに大きな社会的意義を持つ。

報告書

(5件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Interaction Support Systems Between Teachers and Visual Content for Effortless Creation of Program Visualization2023

    • 著者名/発表者名
      Koichi YAMASHITA, Miyu SUZUKI, Yusuke KITO, Yusuke SUZUKI, Satoru KOGURE, Yasuhiro NOGUCHI, Raiya YAMAMOTO, Tatsuhiro KONISHI, Yukihiro ITO
    • 雑誌名

      Research and Practice in Technology Enhanced Learning (RPTEL)

      巻: 18 ページ: 1-31

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Learning Support System Visualizing Relationships Among Classes and Objects Based on Teacher’s Intent of Instruction2022

    • 著者名/発表者名
      Koichi YAMASHITA, Yusuke SUZUKI, Satoru KOGURE, Yasuhiro NOGUCHI, Raiya YAMAMOTO, Tatsuhiro KONISHI, Yukihiro ITOH
    • 雑誌名

      Proceedings of ICCE2022

      巻: 1 ページ: 314-316

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Monitoring of Learners’ Activities’ in Software Structure Design Exercises2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro NOGUCHI, Kanta INOUE, Satoru KOGURE, Koichi YAMASHITA, Tatsuhiro KONISHI
    • 雑誌名

      Proceedings of ICCE2022

      巻: 1 ページ: 259-261

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Instruction Support System using Impasse Detector and Major Failure Diagnoser for Programming Exercises2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoki IKEGAME, Yasuhiro NOGUCHI, Satoru KOGURE, Koichi YAMASHITA, Raiya YAMAMOTO, Tatsuhiro KONISHI and Yukihiro ITOH
    • 雑誌名

      WIPP Proceedings of ICCE2021

      巻: 1 ページ: 700-702

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GUI Based System for Effortless Program Visualization Creation Using Time Series Information2021

    • 著者名/発表者名
      Koichi YAMASHITA, Miyu SUZUKI, Satoru KOGURE, Yasuhiro NOGUCHI, Raiya YAMAMOTO, Tatsuhiro KONISHI and Yukihiro ITOH
    • 雑誌名

      Proceedings of ICCE2021

      巻: 1 ページ: 579-588

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Mapping Function between Variable Value and Object Properties for Program Behavior Visualization Tool TEDViT2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroki SOMA, Satoru KOGURE, Yasuhiro NOGUCHI, Koichi YAMASHITA, Raiya YAMAMOTO, Tatsuhiro KONISHI and Yukihiro ITOH
    • 雑誌名

      WIPP Proceedings of ICCE2021

      巻: 1 ページ: 694-696

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Design of Automated Extraction for 3-Level Tutoring Support Information in Programming Exercises2020

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro NOGUCHI, Kousei AYABE, Koichi YAMASHITA, Satoru KOGURE, Raiya YAMAMOTO, Tatsuhiro KONISHI, Yukihiro ITOH
    • 雑誌名

      Proceedings of ICCE2020

      巻: - ページ: 255-260

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Educational System with Functions of Guidance and Adaptive Advice to Support Problem Solving based on Basic Concepts of Statistics2020

    • 著者名/発表者名
      Kanako SUZUKI, Tatsuhiro KONISHI
    • 雑誌名

      Proceedings of ICCE2020

      巻: - ページ: 295-300

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Learning Support System for Software Component Design based on Testability2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro NOGUCHI, Daiki IHARA, Satoru KOGURE, Koichi YAMASHITA, Tatsuhiro KONISHI, Yukihiro ITOH
    • 雑誌名

      Proceedings of ICCE2019

      巻: - ページ: 306-311

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 場当たり的なデバッグを行ってしまう学習者向け体系的デバッグ手順学習支援環境の複数関数を含むプログラムへの対応2023

    • 著者名/発表者名
      山本 頼弥, 野口 靖浩, 小暮 悟, 山下 浩一, 小西 達裕, 伊東 幸宏
    • 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
      2022 実績報告書
  • [学会発表] プログラミング演習における行き詰まり検出に基づく個別指導支援システムのオンライン・オンデマンド型演習への対応2021

    • 著者名/発表者名
      池亀 智紀, 野口 靖浩, 小暮 悟, 山下 浩一, 山本 頼弥, 小西 達裕, 伊東 幸宏
    • 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
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] プログラミング演習における行き詰まり検出器と静的解析器を利用した個別指導支援システムの構築2021

    • 著者名/発表者名
      池亀 智紀, 野口 靖浩, 小暮 悟, 山下 浩一, 山本 頼弥, 小西 達裕, 伊東 幸宏
    • 学会等名
      教育システム情報学会第46回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] プログラム挙動視覚化ツールTEDViT におけるオブジェクトプロパティへの変数値写像機能の構築2021

    • 著者名/発表者名
      相馬 洸希, 小暮 悟, 野口 靖浩, 山下 浩一, 山本 頼弥, 小西 達裕, 伊東 幸宏
    • 学会等名
      教育システム情報学会第46回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] アルゴリズムとコード間の関係に着目したデバッグ活動の学習を支援するシステムの検討2020

    • 著者名/発表者名
      山本 頼弥, 野口 靖浩, 小暮 悟, 山下 浩一, 小西 達裕, 伊東 幸宏
    • 学会等名
      人工知能学会 第88回 先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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