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協同学習における主体的な学びの育成のための知的学習支援システムに関する総合的検討

研究課題

研究課題/領域番号 20H04299
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
研究機関立命館大学

研究代表者

林 勇吾  立命館大学, 総合心理学部, 教授 (60437085)

研究分担者 森田 純哉  静岡大学, 情報学部, 准教授 (40397443)
大本 義正  静岡大学, 情報学部, 准教授 (90511775)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 交付 (2022年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
キーワード協同学習 / 知的学習支援システム / 認知モデリング / 生体情報センシング / コミュニケーション / 社会的信号処理 / マルチモーダル分析 / CSCL / 認知科学 / コンセプトマップ / 認知モデル / ACT-R / 視線フィードバック / 協同学習/協調学習
研究開始時の研究の概要

認知科学における協同活動の研究では,異なる視点に基づいた論争的なインタラクショ
ンが学習パフォーマンスを促進することが明らかにされている.しかし,初学習者に高度
な議論を主体的に実践させることは困難なタスクであり,第三者による足場かけによる支
援が必要となる.そこで本研究では,学習支援システムにより学習者らの状態を検知し,
効果的な足場かけの支援を提供できる方法を検討する.

研究実績の概要

本研究で掲げる目標は,認知科学や学習科学の分野で提唱されているICAP 理論に基づき,学習者の状態を推定する計算機モデルを提案し,それを促進するための学習支援システムを開発することである.今年度は,当初の予定通りに検討を進めていくことができた.具体的には,前年度に収集した学習者の対話実験の知見をもとに,教育用会話エージェント(PCA:Pedagogical Conversational Agent)の開発に向けた検討を行った.今年度は生体情報を用いた心理学実験の実施は実施できなかったが,会話の分析を中心とした実験を計画し,得られた知見に基づいて検討を進めた.
林のグループでは,(1)協同学習におけるファシリテーション方法に関する心理学実験と(2)(1)で得られたデータをもとにしたモデルの開発に関する検討を行った.(1)に関しては,ICAP理論に基づいて作成されたファシリテーションプロンプトの利用による学習効果の促進に関する検討を行った.さらに(2)に関しては,本研究で扱う課題において,学習者の知識利用に関する認知モデルをACT-Rにより実装する試みを行った.大本のグループでは,昨年に引き続き,表情と視線,韻律とともに,課題操作の履歴を分析することで機械的に取得できるデータに基づく学習状態の推定を試みた.その結果,機械的な計測データのみから学習者の活動状態を7割程度の精度で推定できる可能性が示唆され,自律的なファシリテーションエージェントの作成に有用な知見が得られた.森田のグループでは,昨年の実績に引き続き,オンライン上でのグループワークにおける主体的な学びを検討するためのデータを新規に取得した.それらのデータに対して,顔画像や韻律特徴などの分析を行い,グループ間の差異などを検討した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

実験室実験を実施し,計算機シミュレーションに必要なデータの収集を行うことができた.実験は,当初予定していた内容とは異なる内容のものであったが,当初の目標を達成するための検討を行うことができ,それをもとに論文の執筆も行うことができた.

今後の研究の推進方策

次年度の研究実施計画としては,教育用会話エージェントを用いたファシリテーションの有用性の検証について実験的に検討を行いつつ,知的学習支援システムCollaborative Cognitive Tutor(CoCoT)のプロトタイプを完成させていく予定である.

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書

研究成果

(18件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 協同学習におけるコンセプトマップを用いた説明活動のファシリテーション: 協調的プロセスと論争的プロセスに着目した検討2021

    • 著者名/発表者名
      下條 志厳、林 勇吾
    • 雑誌名

      認知科学

      巻: 28 号: 4 ページ: 499-521

    • DOI

      10.11225/cs.2021.004

    • NAID

      130008129538

    • ISSN
      1341-7924, 1881-5995
    • 年月日
      2021-12-01
    • 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] ロボットを用いた創造的認知の支援に向けたファシリテーション方法に関する実験的検討2021

    • 著者名/発表者名
      林 勇吾, 下條 志厳
    • 雑誌名

      知能と情報

      巻: 33 号: 4 ページ: 768-776

    • DOI

      10.3156/jsoft.33.4_768

    • NAID

      130008116610

    • ISSN
      1347-7986, 1881-7203
    • 年月日
      2021-11-15
    • 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] 協同学習における学びの深化プロセス-ICAP フレームワークによる検討-2021

    • 著者名/発表者名
      林勇吾
    • 雑誌名

      教育システム情報学会誌

      巻: 38 ページ: 310-319

    • NAID

      130008097965

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Gaze awareness and metacognitive suggestions by a pedagogical conversational agent: An experimental investigation on interventions to support collaborative learning process and performance2020

    • 著者名/発表者名
      Yugo Hayashi
    • 雑誌名

      International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning

      巻: 15 号: 4 ページ: 469-498

    • DOI

      10.1007/s11412-020-09333-3

    • 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] Laboratory Study on ICAP Interventions for Interactive activity Investigation Based on Learning Performance2021

    • 著者名/発表者名
      Shimojo, S. Hayashi, Y.
    • 学会等名
      The 29th International Conference on Computers in Education. Asia-Pacific Society for Computers in Education(ICCE2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigating Clues for Estimating ICAP States based on Learners' Behavioural Data during Collaborative Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Ohmoto, Y. Shimojo, S. Morita, J. Hayashi, Y.
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Intelligent Tutoring Systems (ITS2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Integrating Knowledge in Collaborative Concept Mapping: Cases in an Online Class Setting2021

    • 著者名/発表者名
      Morita, J. Ohmoto, Y. Hayashi, Y.
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Intelligent Tutoring Systems (ITS2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigating gaze behavior of dyads in a collaborative explanation task using a concept map: Influence of facilitation prompts on perspective taking2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi, Y. Shimojo, S.
    • 学会等名
      The1st Annual Meeting of the International Society of Learning Sciences(ISLS2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 学習支援システムの研究動向に関するレビュー:CAIからadaptive testingへ2021

    • 著者名/発表者名
      林勇吾
    • 学会等名
      日本認知科学会第38回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 協同学習のためのコンセプトマップ作成ツールの開発と評価2021

    • 著者名/発表者名
      下條志厳・林勇吾・大本義正・森田純哉
    • 学会等名
      日本認知科学会第38回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 協同コンセプトマップの作成を通した知識の統合: オンライングループワークにおける編集過程の分析2021

    • 著者名/発表者名
      森田純哉・大本義正・林勇吾
    • 学会等名
      人工知能学会第92回先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] インタラクティビティの高い協同学習の支援に向けた実験的検討2021

    • 著者名/発表者名
      下條志厳・林勇吾
    • 学会等名
      人工知能学会第91回先進的学習科学と工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Prompting Learner-Learner Collaborative Learning for Deeper Interaction: Conversational Analysis Based on the ICAP Framework2020

    • 著者名/発表者名
      Shimojo, S.Hayashi, Y.
    • 学会等名
      The 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] Observing Facial Muscles to Estimate the Learning State During Collaborative Learning: A Focus on the ICAP Framework2020

    • 著者名/発表者名
      CAI, Y.Shimojo, S.Hayashi, Y.
    • 学会等名
      The 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] プロンプト提示による協同プロセスの促進:ICAPに着目した実験的検討2020

    • 著者名/発表者名
      下條 志厳 林 勇吾
    • 学会等名
      日本認知科学会第37回大会発表論文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 表情筋による協同学習プロセスの推定:ICAP に着目した検討2020

    • 著者名/発表者名
      CAI Yuying 下條 志厳 林 勇吾
    • 学会等名
      日本認知科学会第37回大会発表論文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 認知モデリング2021

    • 著者名/発表者名
      John R. Anderson、林 勇吾
    • 総ページ数
      344
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320094499
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 林勇吾研究室のホームページ

    • URL

      http://www.hayashilab.jp/publications/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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