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プログラム動作の理解を表出する課題における誤答原因推定手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K21782
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分9:教育学およびその関連分野
研究機関千葉工業大学

研究代表者

國宗 永佳  千葉工業大学, 情報科学部, 教授 (90377648)

研究分担者 野瀬 裕昭  長野県工科短期大学校, 知能情報システム学科, 教授 (60774940)
新村 正明  信州大学, 学術研究院総合人間科学系, 教授 (20345755)
山本 樹  明海大学, 総合教育センター, 准教授 (30535266)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードプログラム動作 / 理解表出課題 / 誤答原因推定 / トレース課題 / プログラミング基礎概念 / 誤答分析 / プログラミング学習 / 初学者 / プログラム動作理解
研究開始時の研究の概要

本研究課題では,プログラミング初学者が基礎的概念をどのように誤って理解しているかを,「トレース課題」の誤答から明らかにする手法を開発する.トレース課題は,研究代表者らが提案する学習者のプログラム動作理解を表出するための課題で,学習者がプログラムの振る舞いをどのように理解しているかを確認することができる.トレース課題の解答には複数の基本的概念についての理解誤りが混在していることが多く,学習者による誤答の要因を分析することは困難である.本研究課題では,プログラミングの基礎概念に関する複合的な要因を含む学習者の理解状況の推定を実現することを目指している.

研究成果の概要

本研究課題では,(1) 基本的概念の理解誤りによって起こる誤った振る舞い(誤答)を再現するプログラムの自動生成手法, (2) 誤答生成手法,(3) 誤答生成手法についての検証,(4) 誤答要因の分析手法についての研究を行った.
(1), (2)の手法についてこれらを実装したプログラムを開発し,その結果得られる誤答と実践から得られた誤答の比較によって手法の妥当性を検証した結果,これまでに検討してきた誤答要因以外にも多く含まれる理解誤りの要因があることが分かったため,(4)の研究を行い,より幅広い誤答要因に対応するための手法を開発した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

トレース課題については,これまでにも類似の課題が提案されているが,この研究においては学習者へのフィードバックは正答との比較によるもののみで,誤答の原因にまで踏み込んだ分析は行われていない.一方,本研究課題において構想している,基本概念を誤って理解している学習者が想定する動作を行うプログラムによる誤答生成を行うという方法論については,これまでに類を見ないものであり,挑戦的かつ萌芽的な研究であると考えている.
また,本研究課題が提案する方法論は,トレース課題に関する誤答の原因分析のみならず,プログラミング教育における誤答分析の様々な局面に応用可能なものであり,この研究の意義は高いと考えている.

報告書

(5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
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 「知見マップ」構築を目的としたプログラミング教育実践調査 ~ 学習目標からみた考察 ~2023

    • 著者名/発表者名
      山本樹, 稲垣忠, 金子大輔, 國宗永佳, 辻靖彦, 村上正行
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 122(431) ページ: 85-92

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] ナンバープレースパズル初学者を対象とした推論規則の学習支援システムの提案2022

    • 著者名/発表者名
      保永治輝, 國宗永佳
    • 雑誌名

      教育システム情報学会研究報告

      巻: 37(2) ページ: 91-96

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 「知見マップ」構築を目的としたプログラミング教育実践調査 ー教科・対象・教材による考察―2022

    • 著者名/発表者名
      山本樹,稲垣忠,金子大輔,國宗永佳,倉山めぐみ,下郡啓夫,辻靖彦,村上正行
    • 雑誌名

      教育システム情報学会研究報告

      巻: 36(6) ページ: 141-148

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ビジュアルプログラミング環境ATにおけるC言語プログラミングへの移行支援機能の開発と評価2021

    • 著者名/発表者名
      平野晶,國宗永佳
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 121 (225) ページ: 23-28

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Webベースの教授・学習支援システムと展開プラットフォームの開発2021

    • 著者名/発表者名
      國宗永佳
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 121(225) ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ビジュアルプログラミング環境ATにおけるC言語記述の混在を可能にする機能の開発2020

    • 著者名/発表者名
      平野晶,國宗永佳
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 120 (289) ページ: 47-52

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] LEGO MINDSTORM EV3を用いた自律ロボットプログラミング教育の取り組み2020

    • 著者名/発表者名
      野瀬裕昭,北條史華
    • 雑誌名

      長野県工科短期大学校紀要

      巻: 23 ページ: 19-24

    • NAID

      40022394038

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プログラム動作理解を表出する課題における誤答生成手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      稲葉航平, 國宗永佳
    • 雑誌名

      教育システム情報学会2019年度学生研究発表会予稿集

      巻: 0 ページ: 55-56

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] プログラミング課題における進捗状況可視化手法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      秋山直斗, 新村正明
    • 雑誌名

      教育システム情報学会研究報告

      巻: 34(6) ページ: 51-55

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] LEGO MINDSTORM EV3を用いた自律ロボットプログラミング教育の取り組み~ステートマシン図によるプログラミングツールの開発~2020

    • 著者名/発表者名
      北條史華, 野瀬裕昭
    • 雑誌名

      教育システム情報学会2019年度学生研究発表会予稿集

      巻: 0 ページ: 43-44

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Trial to Increase Motivation on Programming by Using Hardware Control Functions in the AT Visual Programming Environment2019

    • 著者名/発表者名
      Hisayoshi Kunimune, Shun Kamijima, Tatsuki Yamamoto, Masaaki Niimura
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2019 2nd International Conference on Education Technology Management

      巻: 0 ページ: 50-53

    • DOI

      10.1145/3375900.3375917

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プログラミング導入演習に対して学習支援システムと自己調整学習が与える影響の分析2019

    • 著者名/発表者名
      國宗永佳, 仲林清
    • 雑誌名

      電子情報通信学会通信ソサイエティマガジンB-Plus

      巻: 13(2) ページ: 100-109

    • NAID

      130007700375

    • 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
  • [学会発表] 「知見マップ」構築を目的としたプログラミング教育実践調査 ~ 学習目標からみた考察 ~2023

    • 著者名/発表者名
      山本樹, 稲垣忠, 金子大輔, 國宗永佳, 辻靖彦, 村上正行
    • 学会等名
      電子情報通信学会教育工学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ナンバープレースパズル初学者を対象とした推論規則の学習支援システムの提案2022

    • 著者名/発表者名
      保永治輝, 國宗永佳
    • 学会等名
      教育システム情報学会研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 「知見マップ」構築を目的としたプログラミング教育実践調査 ー教科・対象・教材による考察―2022

    • 著者名/発表者名
      山本樹,稲垣忠,金子大輔,國宗永佳,倉山めぐみ,下郡啓夫,辻靖彦,村上正行
    • 学会等名
      教育システム情報学会第6回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ビジュアルプログラミング環境ATにおけるC言語プログラミングへの移行支援機能の開発と評価2021

    • 著者名/発表者名
      平野晶,國宗永佳
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Webベースの教授・学習支援システムと展開プラットフォームの開発2021

    • 著者名/発表者名
      國宗永佳
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ビジュアルプログラミング環境ATにおけるC言語記述の混在を可能にする機能の開発2020

    • 著者名/発表者名
      平野晶,國宗永佳
    • 学会等名
      電子情報通信学会 教育工学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] プログラム動作理解を表出する課題における誤答生成手法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      稲葉航平, 國宗永佳
    • 学会等名
      教育システム情報学会2019年度学生研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] プログラミング課題における進捗状況可視化手法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      秋山直斗, 新村正明
    • 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] LEGO MINDSTORM EV3を用いた自律ロボットプログラミング教育の取り組み~ステートマシン図によるプログラミングツールの開発~2020

    • 著者名/発表者名
      北條史華, 野瀬裕昭
    • 学会等名
      教育システム情報学会2019年度学生研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Trial to Increase Motivation on Programming by Using Hardware Control Functions in the AT Visual Programming Environment2019

    • 著者名/発表者名
      Hisayoshi Kunimune, Shun Kamijima, Tatsuki Yamamoto, Masaaki Niimura
    • 学会等名
      2nd International Conference on Educational Technology Management (ICETM 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 初学者向けビジュアルプログラミング環境AT

    • URL

      https://algtoo.elt.net.it-chiba.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 初学者向けビジュアルプログラミング環境AT

    • URL

      https://at.elt.net.it-chiba.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-07-04   更新日: 2024-01-30  

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