研究課題/領域番号 |
22K12322
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研究種目 |
基盤研究(C)
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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
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研究機関 | 東京工芸大学 |
研究代表者 |
東本 崇仁 東京工芸大学, 工学部, 准教授 (10508435)
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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 (2022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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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キーワード | プログラミング的思考 / プログラミング学習 / 構造・振舞い・機能 / 課題系列 / 可視化 / トレース / ロボットプログラミング / ゲーミフィケーション / Computational Thinking / 問題解決能力 / 振舞いと機能 |
研究開始時の研究の概要 |
機能(意図),振舞い(動き),構造(記号)の3側面の対応付け支援を行うシステムを開発する.また,ここで獲得される機能・振舞いが結びついた構造を「部品」と呼称し,部品を高度化させるために繰り返し部品を拡張する演習を実現する.さらに個別診断・フィードバックを備えた学習支援システムを開発する.学習者が構造の誤りを犯した場合,個別の構造の誤りについて,どのような振舞いになるか,またその振舞いではなぜ機能を実現できないかをフィードバックとして与える.
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研究実績の概要 |
文部科学省はプログラミング的思考を「自分が意図する一連の活動を実現するために、どのような動きの組合せが必要であり、一つ一つの動きに対応した記号を、どのように組み合わせたらいいのか(略)といったことを論理的に考えていく力」と定義している.この力の育成には,①意図と動きの対応の理解,②動きと記号の対応の理解,が必要となると言える. そこで本研究では,デバイスオントロジーの知見を参考に,機能(意図),振舞い(動き),構造(記号)の3側面の対応付け支援を実現する.さらに,ここで獲得される機能・振舞いが結びついた構造を「部品」と呼称し,部品を高度化させるために拡張する手法を実現し,さらに個別診断・フィードバックを備えた学習支援システムを開発する.具体的には,学習者にある機能(意図する活動)を実現するための,構造(ソースコード)を構築させ,次に今構築したものを部品として,より大きな機能を構築させる,これを繰り返すことで部品を段階的に拡張させる手法を実現する.この際,学習者が構造の誤りを犯した場合,個別の構造の誤りについて,どのような振舞いになるか,またその振舞いではなぜ機能を実現できないかをフィードバックとして与える. 2022年度は上記の目的に対して,次の3つのシステムを開発し,評価を行った.(1)学習者の構造(ソースコード)から振る舞い(実行結果)を推定するための学習支援システム,(2)(1)を部品単位で行うための学習支援システム,(3)学習者のコードをロボットの振舞いとして可視化することで理解を促進するシステム,の3つである.(1)については任意のコードを自動解析できる機能まで開発した.(1)(2)については研究室単位,(3)については授業実践を通してその効果を確認した.
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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
研究計画調書に記載の2022年度の予定「構造と振舞いの対応関係の学習のための機能の実装と実験室環境での実践」通りに行えた.さらに,構造から各行の実行順序を可視化する機能については,任意のコードからトレース課題(ある構造「コード」からどのような振る舞い「実行内容」が生成されるかを学習者に考えさせる課題)を自動生成する機能を実装し,研究室環境内での評価を行い,構造と振舞いの関係性の理解に貢献することを確認した.
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今後の研究の推進方策 |
現在,計画は順調に進んでいる.さらに,2022年度中に課題系列のためのシステムも一部開発できた.また,2023年度には中学校での授業実践も前倒しで実施できる計画を現在立てている状況である. ただし,異動に伴い,担当講義に変更があったため,大学生を対象としたプログラミングの講義での実践については,2024年度に行うように再調整を予定している.2024年度は同大学の他研究者と協力し,授業実践を行うことを予定している.
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