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高次の言語化活動を促すプログラミング学習環境

研究課題

研究課題/領域番号 22K12319
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分62030:学習支援システム関連
研究機関千葉工業大学

研究代表者

三浦 元喜  千葉工業大学, 工学部, 教授 (00334053)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード言語化活動と学習 / プログラミング学習 / 言語化 / メタ認知 / コメント / コンテキスト
研究開始時の研究の概要

近年、プログラミング学習において学習者の認知誤りやつまずきを早期発見し支援する研究が盛んである。しかし、学習者自身が状況を説明できなくても周りが把握して解決できる環境は言語化の機会を奪うため、真に有益な環境とは言いがたい。本研究では、学習者がエラーの状況や原因、気付きなどを自ら言語化することを重要な学習活動と位置づけ、その活動を促進し習慣付けるための支援環境を構築し検証する。言語化促進のため実行結果やエラーメッセージなど学習中に出現する文章やメッセージについて理解のヒントを提示し自身の考えやコメントを随時表出可能にする。言語化能力の向上や見通しをもった試行錯誤の量に基づいて提案手法を評価する。

研究実績の概要

2022年に開発した、ネットワークプログラミング実験を題材とした実行結果にコメントを付与してサーバに登録できる統合開発システムについて、他の実験科目でも運用可能とするための改良を行った。具体的には、IoTプログラミング実験を対象とし、実験を円滑に行うための環境を構築した。システムは実際の実験講義で運用され、一定の効果が確認された。ただし、当初予定していたコメント分類機能や提案支援機能については準備が間に合わず実施できなかった。今後これらの機能を準備し、コメント付与と言語化能力との関連について調査していく予定である。
コメント入力に基づく言語化活動と他者評価活動との関連について、PBL授業における相互評価活動を対象とした調査を行い、その結果を国際会議で発表した。具体的には、コメント入力を必須とした場合とそうでない場合とで、学習者の点数と回答の整合性を調査した。結果としては、コメント入力を必須としたほうが、学生はより真剣に他のグループを評価しており、整合性が高まっていた。このことから、学生の負担に配慮しつつ、言語化活動にある種の強制力をもたせたほうが、他者評価の整合性を向上させ望ましい行動を促す効果が期待できることがわかった。
データをインタラクティブに操作できることを特徴とするデータサイエンス教育用ウェブ補助教材を開発した。また学生に体験してもらったあとで、その意義や効果を文章で説明させる実験を行った。インタラクティブ教材は直感的な理解を促進する反面、誤解や勘違いも招きやすい。そのため、教材に誤解を防ぐための工夫が必要であることや、正しく言語化することを意識しつつ教材を使用することが望ましいことを確認できた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

プログラミング活動における言語化能力との関連を調査する評価実験の準備が遅れているため。

今後の研究の推進方策

ChatGPTをはじめとする文章生成系AIを援用して、コメントの質や正確性を判断させ、その結果を学習者にフィードバックする仕組みを検討している。比較の対象としては前年度の講義が利用できると考えている。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件)

  • [学会発表] IoTプログラミング実験に特化した統合開発環境の設計と実装2023

    • 著者名/発表者名
      金原 雄大,三浦 元喜
    • 学会等名
      情報処理学会情報教育シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] データをインタラクティブに操作できるデータサイエンス教育用ウェブ補助教材の開発2023

    • 著者名/発表者名
      三浦 元喜,中田 豊久
    • 学会等名
      情報処理学会情報教育シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] AIが学習に失敗する例を用いた教材の提案2023

    • 著者名/発表者名
      中田 豊久,三浦 元喜
    • 学会等名
      情報処理学会情報教育シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Design and Implementation of Specialized Integrated Development Environment for IoT Programming Experiment Course2023

    • 著者名/発表者名
      Yudai Kimbara, Motoki Miura
    • 学会等名
      18th International Conference on Knowledge, Information and Creativity Support Systems (KICSS2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of mutual evaluation activity and student performance in creative project-based learning2023

    • 著者名/発表者名
      Motoki Miura
    • 学会等名
      18th International Conference on Knowledge, Information and Creativity Support Systems (KICSS2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IoTプログラミング実験におけるグループ創造性教育の取り組み2023

    • 著者名/発表者名
      三浦 元喜
    • 学会等名
      日本創造学会第45回研究大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 情報通信技術に興味を持つ高校生向けウェブアプリケーション教材の開発2023

    • 著者名/発表者名
      三浦 元喜
    • 学会等名
      第164回情報処理学会教育とコンピュータ研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 学習支援のための顔の温度と感情のデータベース作成システム2023

    • 著者名/発表者名
      中田 豊久,三浦 元喜,近山 英輔
    • 学会等名
      情報処理学会インタラクション2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] A Feasibility Study on Learning of Object-Oriented Programming Based on Fairy Tales2022

    • 著者名/発表者名
      Motoki Miura
    • 学会等名
      IFIP WCCE 2022: World Conference on Computers in Education
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal of Programming Learning Support System that Promotes Verbalization Activities2022

    • 著者名/発表者名
      Motoki Miura, Toyohisa Nakada
    • 学会等名
      17th International Conference on Knowledge, Information and Creativity Support Systems (KICSS2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of real-time temperature measurement system for facial landmarks to estimate learner's emotions2022

    • 著者名/発表者名
      Toyohisa Nakada, Motoki Miura, Eisuke Chikayama
    • 学会等名
      2022 13th International Congress on Advanced Applied Informatics Winter (IIAI-AAI-Winter)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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