| 研究課題/領域番号 |
22K02854
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分09070:教育工学関連
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| 研究機関 | 東京学芸大学 |
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研究代表者 |
宮寺 庸造 東京学芸大学, 教育学部, 教授 (10190802)
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| 研究分担者 |
中村 勝一 福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (60364395)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | コーディング履歴 / プログラムロジック推定 / 適応的な学習支援 / プログラミング学習 / プログラムング学習 / プログラムロジック |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，コーディング経過の分析により，学習者が指向するロジックを推定することで，従来よりも踏み込んだ状況把握と適応的な支援を実現することを目指す．そのために，(1) プログラムロジックの推定手法，(2) ロジックに応じて学習状況を推定する手法を開発する．その上で，(3)学習状況に適応的な教材提示システムを開発することで，従来よりも現実に即した教材提示を実現し，教授者がより抽象度の高い事柄の指導に専念可能とすることを狙う．
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| 研究実績の概要 |
プログラミング学習は，学習者による試行錯誤の積み重ねにより進行し，多くの困難を伴う．そのため，学習者の状況を的確に把握し，適応的に指導することが求められるが，現実的には困難である．特に，プログラムの組み立て方（ロジック）が１つとは限らず，それに連動して生じる躓きも異なることが，状況把握を妨げる大きな要因となっている．本研究では，コーディング経過の分析により，学習者が指向するロジックを推定することで，従来よりも踏み込んだ状況把握と適応的な支援を実現することを目指す．そのために，(1) プログラムロジックの推定手法，(2) ロジックに応じて学習状況を推定する手法を開発する．その上で，(3)学習状況に適応的な教材提示システムを開発することで，従来よりも現実に即した教材提示を実現し，教授者がより抽象度の高い事柄の指導に専念可能とすることを狙う．
令和５年度は，以下の手順に従い遂行した．
（１）学習状況推定モジュールの開発：学習者が取り組む課題と作成したソースコードを入力として，最新時点における学習状況を機械学習により推定した．令和４年度で整備した「課題×ロジック×躓き」をトレーニングデータとして用いた．推定モジュールとして実装した上で，過去の演習課題で学習者が作成したコード（約15,000件）を活かして，「ロジック推定」「学習状況推定」「両者の連携による推定」の各段階での検証を実施した．
（２）学習状況に対応する教材の整備：推定した学習状況に応じて教材を自動的に提示する仕組みを開発した．既有の教材片（教材を構成する最小片）を動的に組合せることで教材を準備する方法を採用した．
（３）プロトタイプ開発：開発したモジュールをサブシステムとする形で，教材提示システムを統合開発した．具体的には，要素分析・推定間の整合性チェック，モジュール間連携，学習者の認識容易性に配慮したインタフェースを開発した．
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| 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
令和５年度に計画した内容通りに遂行できている．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和６年度は，次の２点に着目して実施する予定である．
（１）実践検証：開発した支援システムを申請者らの大学におけるプログラミング演習において実践試用する．この際，結果的な支援成否だけでなく，ロジック・学習状況それぞれの推定精度と教材提示の兼ね合いや，支援が上手く働かないケースの要因等について丁寧な知見整理に努める．
（２）公開準備：セキュリティ確保やプライバシー保護などに注意を払い，開発したシステムの公開に向けた準備を行う．
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