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データ駆動型教育のための高密度学習分析基盤の構築と評価

研究課題

研究課題/領域番号 22H00551
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分62:応用情報学およびその関連分野
研究機関九州大学

研究代表者

島田 敬士  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80452811)

研究分担者 峰松 翼  九州大学, データ駆動イノベーション推進本部, 准教授 (00838914)
谷口 雄太  九州大学, 情報基盤研究開発センター, 准教授 (20747125)
大久保 文哉  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (40608824)
山下 隆義  中部大学, 工学部, 教授 (60564721)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
2025年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2024年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2023年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2022年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
キーワード学習分析 / 教育支援 / 実時間処理 / センシング / 教育評価
研究開始時の研究の概要

本研究は,学習者の学習状況を学習トピック単位で理解することで個別最適な情報推薦を行うデータ駆動型教育を実現する.①教育学習を学習トピック単位で記録する密センシング手法,②教育学習活動の文脈を把握する深層的活動分析手法,③行動変容を促す説得性を持ったフィードバック手法について研究を進める.大学教育の実践の場でデータ駆動PDCAサイクルの実証実験を実施し,研究成果の有用性と有効性を検証するとともに,成果を国内外に広く展開する.

研究実績の概要

本研究は,データ駆動型教育を実現するための高密度学習分析基盤の構築と評価を行う.学習者の学習状況を学習トピック単位で理解することで個別最適な情報推薦を行うデータ駆動型教育を実現する.ここで,学習トピックとは,科目内で学習する概念や学習項目,学習キーワードなどの構成要素を指す.そのために,①教育学習を学習トピック単位で記録する密センシング手法,②教育学習活動の文脈を把握する深層的活動分析手法,③行動変容を促す説得性を持ったフィードバック手法について研究を進める.数千人が集う大学教育の実践の場で,リアルタイム支援,授業の実施回毎の支援,授業期間毎の支援の3つの時間粒度でデータ駆動PDCAサイクルの実証実験を実施し,研究成果の有用性と有効性を検証するとともに,学習分析技術や基盤システム,エビデンスをオープン化して成果を国内外に広く展開する.
2023年度は,PC搭載のカメラ映像から視線を推定し,デジタル教材閲覧時の注視領域の推定ならびに領域内の学習トピックの特定を行う手法を開発した.また,次年度の本実験に向けて,少数名による予備実験を実施して精度検証と改良を進めた.また,デジタル教材の内容を分析し,関連情報を提示したり,理解状況に応じて難易度の異なる確認テストを提供したりするための基盤技術の開発を進めた.さらに,学習ダッシュボードシステムの改良を進め,生成AI技術を組み合わせることで,分析結果に対しての解釈・理解を促進するための説明文を付与する仕組みの検討と,プロトタイプ実装を行った.

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

研究計画としてあげている「学習活動密センシング」,「横断・学習分析/深層・学習分析」,「説得力のある情報推薦」について,当初計画通り技術開発やシステム開発が進んでおり,さらに生成AIを利用した新しい仕組みについても並行して研究開発を進めている.

今後の研究の推進方策

引き続き,研究計画に沿い技術開発と精度検証を行うとともに,生成AIの活用の可能性も並行して検討しつつ,現場での実証実験を進める.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Educational Data Analysis using Generative AI2024

    • 著者名/発表者名
      Abdul Berr, Sukrit Leelaluk, Cheng Tang, Li Chen, Fumiya Okubo, Atsushi Shimada
    • 雑誌名

      The 6th Workshop on Predicting Performance Based on the Analysis of Reading Behavior (LAK24 Data Challenge)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] コロナ禍における九州大学でのLINEを用いた教育支援体制の構築とその後の持続的な取り組み2023

    • 著者名/発表者名
      野口 岳, ウン クアンイー, 上田 尚之, 乗添 凌太郎, 島田 敬士
    • 雑誌名

      学術情報処理研究

      巻: 27 号: 1 ページ: 22-28

    • DOI

      10.24669/jacn.27.1_22

    • ISSN
      1343-2915, 2433-7595
    • 年月日
      2023-11-27
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A System to Realize Time- and Location-Independent Teaching and Learning Among Learners Through Sharing Learning-Articles2023

    • 著者名/発表者名
      Seiyu Okai, Tsubasa Minematsu, Fumiya Okubo, Yuta Taniguchi, Hideaki Uchiyama, Atsushi Shimada
    • 雑誌名

      Towards a Collaborative Society Through Creative Learning

      巻: 685 ページ: 475-487

    • DOI

      10.1007/978-3-031-43393-1_44

    • ISBN
      9783031433924, 9783031433931
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development and Evaluation of a Field Environment Digest System for Agricultural Education2023

    • 著者名/発表者名
      Kanu Shiga, Tsubasa Minematsu, Yuta Taniguchi, Fumiya Okubo, Atsushi Shimada, Rin-ichiro Taniguchi
    • 雑誌名

      Towards a Collaborative Society Through Creative Learning

      巻: 685 ページ: 87-99

    • DOI

      10.1007/978-3-031-43393-1_10

    • ISBN
      9783031433924, 9783031433931
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recurrent Neural Network-FitNets: Improving Early Prediction of Student Performance by Time-Series Knowledge Distillation2022

    • 著者名/発表者名
      Ryusuke Murata, Fumiya Okubo, Tsubasa Minematsu, Yuta Taniguchi, Atsushi Shimada
    • 雑誌名

      Journal of Educational Computing Research

      巻: - 号: 3 ページ: 639-670

    • DOI

      10.1177/07356331221129765

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Live Sharing of Learning Activities on E-Books for Enhanced Learning in Online Classes2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Taniguchi, Takuro Owatari, Tsubasa Minematsu, Fumiya Okubo, Atsushi Shimada
    • 雑誌名

      Sustainability

      巻: 14 号: 12 ページ: 6946-6946

    • DOI

      10.3390/su14126946

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Analysing Learner Behaviour in an Ontology-Based E-learning System: A Graph Neural Network Approach2024

    • 著者名/発表者名
      Adam Wynn, Jingyun Wang, Zhongtian Sun, Atsushi Shimada
    • 学会等名
      The Fourteenth International Conference on Learning Analytics & Knowledge (LAK24 Companion Proceedings)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Deep learning Grade Prediction Model of Online Learning Performance Based on knowledge learning representation2024

    • 著者名/発表者名
      Shuaileng Yuan, Sukrit Leelaluk, Cheng Tang, Li Chen, Fumiya Okubo, Atsushi Shimada
    • 学会等名
      The 6th Workshop on Predicting Performance Based on the Analysis of Reading Behavior (LAK24 Data Challenge)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Educational Data Analysis using Generative AI2024

    • 著者名/発表者名
      Abdul Berr, Sukrit Leelaluk, Cheng Tang, Li Chen, Fumiya Okubo, Atsushi Shimada
    • 学会等名
      The 6th Workshop on Predicting Performance Based on the Analysis of Reading Behavior (LAK24 Data Challenge)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Students' Performance Prediction Based on Similarity between Online Textbooks and Questions2024

    • 著者名/発表者名
      任 永楽, 唐 成, 谷口 雄太, 峰松 翼, 大久保 文哉, 島田 敬士
    • 学会等名
      第42回教育学習支援情報システム (CLE42)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Investigating Programming Performance Predictability from Embedding Vectors of Coding Behaviors2023

    • 著者名/発表者名
      Ikkei Igawa, Yuta Taniguchi, Tsubasa Minematsu, Fumiya Okubo, Atsushi Shimada
    • 学会等名
      International Conference on Computers in Education 2023 (ICCE2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LECTOR: An attention-based model to quantify e-book lecture slides and topics relationships2023

    • 著者名/発表者名
      Erwin D. Lopez Z., Tsubasa Minematsu, Yuta Taniguchi, Fumiya Okubo, Atsushi Shimada
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Educational Data Mining (EDM2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Contrastive Learning For Reading Behavior Embedding in E-book System2023

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Minematsu, Yuta Taniguchi, Atsushi Shimada
    • 学会等名
      The 24th International Conference on Artificial Intelligence in Education (AIED2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Comparative Analysis of Large Language Models for Contextually Relevant Question Generation in Education2023

    • 著者名/発表者名
      Ivo Lodovico Molina, 峰松 翼, 島田 敬士
    • 学会等名
      第41回教育学習支援情報システム (CLE41)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 生成AIを用いたシラバス情報の拡張と授業内トピック間類似度評価の検討2023

    • 著者名/発表者名
      尾崎 真大, 大久保 文哉, 峰松 翼, 島田 敬士
    • 学会等名
      第41回教育学習支援情報システム (CLE41)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 教育データの分散表現生成手法の提案とAt-risk学生検知への応用2023

    • 著者名/発表者名
      宮崎 佑馬, 峰松 翼, 谷口 雄太, 大久保 文哉, 島田 敬士
    • 学会等名
      第40回教育学習支援情報システム研究発表会 (CLE40)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 視線情報による高解像度な学習ログの生成システムの開発2023

    • 著者名/発表者名
      後藤 健, 峰松 翼, 谷口 雄太, 大久保 文哉, 島田 敬士
    • 学会等名
      第40回教育学習支援情報システム研究発表会 (CLE40)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Scaled-Dot Product Attention for Early Detection of At-Risk Students2022

    • 著者名/発表者名
      Sukrit Leelaluk, Tsubasa Minematsu, Yuta Taniguchi, Fumiya Okubo, Takayoshi Yamashita, Atsushi Shimada
    • 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] Assessment of At-Risk Students’ Predictions From E-Book Activities Representations In Practical Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Erwin D. Lopez Z., Tsubasa Minematsu, Yuta Taniguchi, Fumiya Okubo, Atsushi Shimada
    • 学会等名
      International Conference on Computers in Education 2022 (ICCE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development and Evaluation of a Field Environment Digest System for Agricultural Education2022

    • 著者名/発表者名
      Kanu Shiga, Tsubasa Minematsu, Yuta Taniguchi, Fumiya Okubo, Atsushi Shimada, Rin-ichiro Taniguchi
    • 学会等名
      IFIP World Conference on Computers in Education (WCCE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 学習システム間横断学習分析のための教育データ関連分析手法2022

    • 著者名/発表者名
      松尾 早一朗, 峰松 翼, 谷口 雄太, 大久保 文哉, 島田 敬士
    • 学会等名
      第38回教育学習支援情報システム研究発表会 (CLE38)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] イメージ・メディア理解研究室

    • URL

      https://limu.ait.kyushu-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-04-17  

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