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エンゲージメントの促進を目的とした学習支援ロボットシステム

研究課題

研究課題/領域番号 20H04294
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62030:学習支援システム関連
研究機関電気通信大学

研究代表者

柏原 昭博  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (10243263)

研究分担者 太田 光一  北陸先端科学技術大学院大学, 遠隔教育研究イノベーションセンター, 助教 (00770124)
鷹岡 亮  山口大学, 教育学部, 教授 (10293135)
長谷川 忍  北陸先端科学技術大学院大学, 遠隔教育研究イノベーションセンター, 教授 (30345665)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2020年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワード学習支援システム / 学習支援ロボット / エンゲージメント / モデルデザイン / 振る舞い制御 / 人型ロボット
研究開始時の研究の概要

学習者のエンゲージメントを引き出すことは、学習支援システム研究において解決すべき重要な課題である。本研究では、人型コミュニケーションロボットを学び相手として、学習者のエンゲージメントをシステマティックに促す学習支援ロボットシステムを開発する。特に、基盤技術として学習者のエンゲージメントに影響を与える心的な要因に対してロボットがどのような支援が可能で、そのためにロボットがどう振る舞うべきかを表現するエンゲージメント促進モデルを構築する。また、学習メディアとしてのロボットの擬人化傾向と身体性に着目して、モデルベースにロボットの振る舞いを構成するメカニズムを開発し、その有効性を実験的に評価する。

研究成果の概要

人型コミュニケーションロボットを学び相手として、学習者のエンゲージメントをシステマティックに促す学習支援ロボットシステムを実現した。特に、基盤技術として学習者のエンゲージメントに影響を与える心的な要因を分類し、個々の要因に対してエンゲージメント促進に寄与するロボットの振る舞いを対応づけたエンゲージメント促進モデルをデザインした。また、モデルベースにロボットの擬人化傾向・身体性に関わる要素を制御して振る舞いを構成するメカニズム、および学習者との適応的コミュニケーションを実現するメカニズムを開発した。評価実験の結果、ロボットが学習者のエンゲージメントを促進し,学習効果を高める可能性を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学習者のエンゲージメントを促進することは、学習支援システム研究において重要かつ根本的な課題であるが、システマティックな促進方法を開発する試みは見られない。本研究成果である学習支援ロボットシステムでは、エンゲージメント促進モデルをデザインし、モデルベースにロボットの振る舞いを構成することによって学習者のエンゲージメントを引き出すとともに学習効果を高めることができる。こうしたエンゲージメント促進モデルおよび学習支援ロボットの振る舞い構成メカニズムは、様々な学習文脈でのエンゲージメント促進の基盤となり得る点で学術的意義が高く、卓越した研究成果といえる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (59件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (47件) (うち国際学会 14件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 小規模校で活用する遠隔合同授業支援環境の開発と評価2023

    • 著者名/発表者名
      横山誠, 鷹岡亮, 中原章宏, 義永涼太
    • 雑誌名

      東アジア研究

      巻: 21 ページ: 125-151

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Designing and Evaluating Presentation Avatar for Promoting Self-Review2022

    • 著者名/発表者名
      INAZAWA Keisuke、KASHIHARA Akihiro
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E105.D 号: 9 ページ: 1546-1556

    • DOI

      10.1587/transinf.2021EDP7210

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2022-09-01
    • 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] Automatic engagement estimation in smart education/learning settings: a systematic review of engagement definitions, datasets, and methods2022

    • 著者名/発表者名
      Karimah Shofiyati Nur、Hasegawa Shinobu
    • 雑誌名

      Smart Learning Environments

      巻: 9 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40561-022-00212-y

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robot lecture for enhancing presentation in lecture2022

    • 著者名/発表者名
      Ishino Tatsuya、Goto Mitsuhiro、Kashihara Akihiro
    • 雑誌名

      Research and Practice in Technology Enhanced Learning

      巻: 17 号: 1

    • DOI

      10.1186/s41039-021-00176-6

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 学術界と産業界の相互理解イベント:ラーニングイノベーショングランプリ2021

    • 著者名/発表者名
      東本 崇仁、柏原 昭博
    • 雑誌名

      教育システム情報学会誌

      巻: 38 号: 3 ページ: 190-198

    • DOI

      10.14926/jsise.38.190

    • NAID

      130008060860

    • ISSN
      1341-4135, 2188-0980
    • 年月日
      2021-07-01
    • 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] 教育・学習支援システム研究分野における産学連携・共創への道標2021

    • 著者名/発表者名
      松浦 健二、柏原 昭博
    • 雑誌名

      教育システム情報学会誌

      巻: 38 号: 3 ページ: 209-217

    • DOI

      10.14926/jsise.38.209

    • NAID

      130008060857

    • ISSN
      1341-4135, 2188-0980
    • 年月日
      2021-07-01
    • 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] 閉じこもるオンラインでの学び2021

    • 著者名/発表者名
      柏原 昭博
    • 雑誌名

      人工知能

      巻: 36 号: 4 ページ: 496-499

    • DOI

      10.11517/jjsai.36.4_496

    • NAID

      130008060935

    • ISSN
      2188-2266, 2435-8614
    • 年月日
      2021-07-01
    • 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] Research on Informatics for Learning and Education2021

    • 著者名/発表者名
      Kashihara Akihiro
    • 雑誌名

      Information and Technology in Education and Learning

      巻: 1 号: 1 ページ: p002-p002

    • DOI

      10.12937/itel.1.1.Inv.p002

    • NAID

      130008032653

    • ISSN
      2436-1712
    • 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] Contribution of collaborative skill toward construction drawing skill for developing vocational course2021

    • 著者名/発表者名
      Setiawan Abdul Haris、Takaoka Ryo、Tamrin Agusti、Roemintoyo、Murtiono Eko Supri、Trianingsih Lilis
    • 雑誌名

      Open Engineering

      巻: 11 号: 1 ページ: 755-771

    • DOI

      10.1515/eng-2021-0073

    • 関連する報告書
      2021 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] ソーシャルロボットを用いた学びの研究2020

    • 著者名/発表者名
      柏原昭博
    • 雑誌名

      教育システム情報学会誌

      巻: 37 号: 2 ページ: 73-82

    • DOI

      10.14926/jsise.37.73

    • NAID

      130007826021

    • ISSN
      1341-4135, 2188-0980
    • 年月日
      2020-04-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Learner’s Mental State Estimation with PC Built-in Camera2020

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Shinobu、Hirako Atsushi、Zheng Xianwen、Karimah Shofiyati Nur、Ota Koichi、Unoki Teruhiko
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science, Springer, Cham

      巻: 12206 ページ: 165-175

    • DOI

      10.1007/978-3-030-50506-6_12

    • ISBN
      9783030505059, 9783030505066
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] プレゼンテーションセルフレビュー支援ロボットのロールが学習者に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      佐田竣祐、柏原昭博
    • 学会等名
      2022年度教育システム情報学会学生研究発表会(関東地区)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 講義スライド間の接続関係可視化による講義理解支援2023

    • 著者名/発表者名
      廣瀬岳,柏原昭博
    • 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] インタラクティブロボット講義における注意・理解リカバリの有効性評価2023

    • 著者名/発表者名
      島崎俊介、柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会2022年度第6回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 英文読み合いにおけるLearning-by-Teaching促進システムの評価2023

    • 著者名/発表者名
      須藤敬仁,柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会2022年度第6回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Generating Context-Aware Fill-in-Blank Problems for Prompting Reflection on Web-based Investigative Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Kato Shinyu and Kashihara Akihiro
    • 学会等名
      HCI International 2022 (HCII 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Learning by Teaching Partner Robot in Collaborative Reading2022

    • 著者名/発表者名
      Sudo Tahahiro, and Kashihara Akihiro
    • 学会等名
      HCI International 2022 (HCII 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Interactive Robot Lecture System Embedding Lecture Behavior Model2022

    • 著者名/発表者名
      Shimazaki Toshiyuki, Sugawara Ayumu, Goto Mitsuhiro, and Kashihara Akihiro
    • 学会等名
      HCI International 2022 (HCII 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ロボット講義におけるインタラクションデザイン2022

    • 著者名/発表者名
      柏原昭博、島崎俊介
    • 学会等名
      教育システム情報学会2022年度第2回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 顔画像に基づく個別適応エンゲージメント促進支援ロボットの開発2022

    • 著者名/発表者名
      YAO Bowei、太田光一、柏原昭博、卯木輝彦、長谷川忍
    • 学会等名
      教育システム情報学会 第47回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 非構造な情報空間における主体的学習支援の難しさ2022

    • 著者名/発表者名
      柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会 第47回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 英文法の相補的教え合いを可能とする学習パートナーロボット2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤孝史、柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会 第47回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] プレゼンテーションのセルフレビューを目的としたロボットプレゼン動作のデザイン2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤絢勇、柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会 第47回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] インタラクティブロボット講義における学習者状態推定と注意維持支援2022

    • 著者名/発表者名
      島崎俊介、菅原歩夢、後藤充裕、柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会 第47回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Learning-by-Teaching を促進する学習パートナーロボットの有効性評価2022

    • 著者名/発表者名
      須藤敬仁、柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会 第47回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] インタラクティブロボット講義における注意・理解リカバリとその評価2022

    • 著者名/発表者名
      島崎俊介、柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会2022年度第4回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 適応的エンゲージメント促進支援ロボットの開発と評価2022

    • 著者名/発表者名
      Yao Bowei、太田光一、柏原昭博、卯木輝彦、長谷川忍
    • 学会等名
      教育システム情報学会2022年度第4回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A Real-time Engagement Assessment for Learner in Asynchronous Distance Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Shofiyati Nur Karimah, and Shinobu Hasegawa
    • 学会等名
      IIAI Letter on Informatics and Interdisciplinary Research
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a Learning Companion Robot with Adaptive Engagement Enhancement2022

    • 著者名/発表者名
      Bowei Yao, Koichi Ota, Akihiro Kashihara, Teruhiko Unoki and Shinobu Hasegawa
    • 学会等名
      The 30th International Conference on Computers in Education (ICCE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Engagement Estimation using Time-series Facial and Body Features in an Unstable Dataset2022

    • 著者名/発表者名
      Xianwen Zheng, Tuan M. Tran, Koichi Ota, Teruhiko Unoki, Shinobu Hasegawa
    • 学会等名
      The 30th International Conference on Computers in Education (ICCE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MeetmEE: Engagment Estimation based Online Meeting Room for Distance Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Shofiyati Nur Karimah, Shinobu Hasegawa
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Teaching, Assessment, and Learning for Engineering (TALE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ロボットプレゼンテーション動作のデザインによるセルフレビュー支援2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤絢勇、柏原昭博
    • 学会等名
      2021年度教育システム情報学会学生研究発表会(関東地区)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 英文法学習におけるロボットを用いた相補的な教え合い支援2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤孝史、柏原昭博
    • 学会等名
      2021年度教育システム情報学会学生研究発表会(関東地区)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] セルフレビュー支援を目的としたプレゼンテーション再体験手法2022

    • 著者名/発表者名
      曽我百華、柏原昭博
    • 学会等名
      2021年度教育システム情報学会学生研究発表会(関東地区)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒューマノイドロボットを用いたインタラクティブロボット講義システム2022

    • 著者名/発表者名
      島崎俊介、菅原歩夢、後藤 充裕、柏原昭博
    • 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
      2021 実績報告書
  • [学会発表] スポーツスキル学習における概念知習得のための問題演習支援2022

    • 著者名/発表者名
      廣瀬はるか、柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会2021年度第6回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] An Adaptive Engagement Support Robot Based on Behavior Update Model and Engagement Estimation2022

    • 著者名/発表者名
      Haseagwa Shinobu
    • 学会等名
      International Workshop on Affective Interaction between Humans and Machines in Multicultural Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 学習支援システムのデザイン2021

    • 著者名/発表者名
      柏原昭博
    • 学会等名
      2021年度人工知能学会全国大会(第35回)学生企画「観点に基づく研究のデザイン -主観から客観へ-」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Automatic Engagement Recognition for Distance Learning Systems: A Literature Study of Engagement Datasets and Methods2021

    • 著者名/発表者名
      Karimah, S.N., and Hasegawa, S.
    • 学会等名
      HCI International (HCII) 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of Learners’ Engagement Using Face and Body Features by Transfer Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Zheng, X., Hasegawa, S., Tran, MT., Ota, K., and Unoki, T.
    • 学会等名
      HCI International (HCII) 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 教育システム情報学再考 -閉じこもる学びについて考える-2021

    • 著者名/発表者名
      柏原昭博
    • 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 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ロボットプレゼンテーションによるセルフレビュースキル向上支援2021

    • 著者名/発表者名
      柏原昭博、瀬谷遼太郎
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 初等中等教育の教科を題材としたプログラミングコンテストの実践2021

    • 著者名/発表者名
      島崎俊介、柏原昭博
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] ロボットを用いた英文読み合いにおけるLearning by Teaching支援に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      須藤敬仁、柏原昭博
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] スポーツスキル学習のモデル化と概念知習得支援2021

    • 著者名/発表者名
      廣瀬はるか、柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会2021年度第3回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Evaluating Visualization for Slide-Based Investigative Learning with Connection between Presentation Slides2021

    • 著者名/発表者名
      Goto Mitsuhiro, and Kashihara Akihiro
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Cognition and Exploratory Learning in Digital Age (CELDA 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ロボットを用いた英文読み合いにおけるLearning by Teaching支援に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      須藤敬仁, 柏原昭博
    • 学会等名
      2020年度教育システム情報学会学生研究発表会(関東地区)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 2 体のプレゼンテーションロボットによるセルフレビュースキル向上支援2021

    • 著者名/発表者名
      瀬谷遼太郎,柏原昭博
    • 学会等名
      HAI シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] インタラクティブなロボット講義の評価2021

    • 著者名/発表者名
      菅原 歩夢, 後藤 充裕, 柏原 昭博
    • 学会等名
      HAI シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ロボット講義における講義シナリオの適応的制御2021

    • 著者名/発表者名
      柏原昭博,菅原歩夢
    • 学会等名
      教育システム情報学会2020年度第6回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] VRを利用したプレゼンテーションセルフレビューシステムの評価2021

    • 著者名/発表者名
      平田雄也,柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会2020年度第6回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ロボットとのスピーキング競争による自己効力感の向上2020

    • 著者名/発表者名
      柏原 昭博 , 内村 圭佑
    • 学会等名
      教育システム情報学会第45回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] VR空間で非言語動作への気づきを促すプレゼンテーションセルフレビュー2020

    • 著者名/発表者名
      平田雄也,柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会第45回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 学習者状態に基づくインタラクティブなロボット講義システムとその評価2020

    • 著者名/発表者名
      菅原歩夢, 後藤充裕, 柏原昭博
    • 学会等名
      教育システム情報学会第45回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Improving Skill for Self-Reviewing Presentation with Robot2020

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Seya, and Akihiro Kashihara
    • 学会等名
      28th International Conference on Computers in Education (ICCE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Engagement Estimation for an ELearning Environment Application2020

    • 著者名/発表者名
      Win Shwe Sin Khine, Shinobu Hasegawa, Kazunori Kotani
    • 学会等名
      Thirteenth International Conference on Advances in Computer-Human Interactions (ACHI 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Real-time Engagement Assessment in Online Learning Process Using Convolutional Neural Network2020

    • 著者名/発表者名
      Shofiyati Nur Karimah, and Shinobu Hasegawa
    • 学会等名
      The Asian Conference on Education 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Research on Information and Systems in Learning and Education2020

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kashihara
    • 学会等名
      Special Session on Technology and Education in Japan: Research, Practice, and More, IEEE International Conference on Engineering, Technology and Education 2020 (TALE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 電気通信大学柏原研究室

    • URL

      https://wlgate.inf.uec.ac.jp/publication/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書 2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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