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AI・教育ビッグデータを用いた言語習得・個別最適な学びのための機械学習モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K00651
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02100:外国語教育関連
研究機関三重大学

研究代表者

金子 淳  三重大学, 教育学部, 教授 (10331969)

研究分担者 山口 常夫  東北文教大学, 人間科学部, 教授 (80146745)
大槻 恭士  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (00250952)
坂口 隆之  山形大学, 地域教育文化学部, 准教授 (10436496)
ミラー ジェリー  山形大学, 地域教育文化学部, 准教授 (90455882)
畠山 研  秋田大学, 教育文化学部, 講師 (10804891)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードAI / 機械学習 / BERT / 教育ビッグデータ / 教育データ / 個別最適な学び / データサイエンス / データ・ドリブン / 言語習得 / ICT
研究開始時の研究の概要

AIを活用、授業で収集したデータからコンピュータ上に仮想の学習者を再現、実験、分析を行う。得られた知見を授業に還元する。学校現場と連携し、GIGAスクール構想で行き渡ったタブレットを使い、Microsoft Teams、Google Classroom等から、パフォーマンステストや各種テスト・振り返りなど学習履歴(スタディ・ログ)等を、教育ビッグデータとして収集する。個人情報やセキュリティに配慮し、機械学習を行い、データサイエンスの観点から新たな知見をマイニングする。それに基づき、第二言語習得論を踏まえ、学習者の個性に応じ、どのような「個別最適な学び」が英語力向上に資するか明らかにする。

研究実績の概要

初年度は、当初の研究計画通り、順調に進んだと言える。具体的には、学習履歴すなわち教育ビッグデータを収集、分析した。
まず、①研究代表者・研究分担者・研究協力者の間で今後の方針を確認した(全員) 。
次に、②教育ビッグデータを収集するための知識・技能、思考・判断・表現を踏まえた各種テスト等を、ロイロノート、Google Forms、Microsoft Forms等で作成した。具体的には、各単元のテストやパフォーマンステスト、振り返りや各種アンケートなどである。金子・山口・ミラー・畠山が担当した。
加えて、それをベースに③研究協力者がそれぞれの勤務する学校現場で授業を行い、GIGAスクール構想により生徒一人一台配布されたタブレットを通じて、各種データを収集・ 蓄積した(実施統括は金子が担当)。研究協力者は、三重大学教育学部附属中学校・庄山大樹教諭、山形県金山町立金山中学校・武山史哉教諭である。各研究協力者が実践を行なう際、学校現場のいろいろな状況を最大限に尊重し、実施を行なうように細心の注意を払った。
④得られたデータをデータサイエンスの観点から分析し、新たな知見を得た。データの前処理に多くの時間が費やされたが、その方針をめぐって、その都度協議を重ね、着実に進めていった。加えて、得られた言語データを学習データとして機械学習させ、機械学習モデルを作成、シミュレーションを行い、実験を重ね、分析を行った(金子・大槻・坂口が担当)。
収集したデータを学習させる機械学習用のコンピューターを必要としたことや、情報取集のため学会に参加する必要があり、それらに必要な費用を使用した。

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

初年度は、当初の計画通り、おおむね順調に進んだと言える。その理由として、初年度の目的である、学習履歴すなわち教育ビッグデータを収集、分析を行なうことが達成できたからである。具体的には、以下の4つの計画した項目すべてについて、満足できる進捗状況であった。
まず、①研究代表者・研究分担者・研究協力者間で今後の方針を確認した(全員) 。
次に②教育ビッグデータを収集するための各種テスト(パフォーマンステスト等も含む)・振り返り等を、ロイロノート、Google Forms、Microsoft Forms等で作成した(金子・山口・ミラー・畠山が担当した)。
加えて、それをベースに③研究協力者が勤務する学校現場で授業を行い、データを収集・ 蓄積した(実施統括は金子が担当した)。研究協力者は、三重大学教育学部附属中学校・庄山大樹教諭、山形県金山町立金山中学校・武山史哉教諭である。各研究協力者が実践を行なう際、学校現場の状況を尊重し、実施した。
得られたデータを④データサイエンスの観点から分析し、新たな知見を得た。加えて、得られた言語データを学習データとして機械学習させ、機械学習モデルを作成、シミュレーションを行い、実験を重ね、分析を行った(金子・大槻・坂口が担当した)。
1年目に行う当初の予定・目的はすべて達成したと考えている。

今後の研究の推進方策

今年度は(二年目)、分析の結果、得られた知見を盛り込み、フィードバックのような形で授業を行い、その効果を検証していくことを予定している。
①得られた知見に基づき、各研究協力者が勤務する学校で授業を実施、データの蓄積を続ける。②検証用に得られたデータを分析、効果を検証する(金子・坂口が担当)。③本研究に参加した教員・児童等にアンケート、インタビュー、状況が許せば実地調査を実施する。アンケート方法は質問紙調査法によるMicrosoft Forms、Google Forms、ロイロノートで行う(金子・山口・畠山が担当)。
来年度(最終年度)は得られたそれらの成果をまとめる。
④得られた検証結果をまとめ、考察する(金子・山口・坂口が担当)。⑤成果を学会で発表する(金子・山口・ 畠山が担当)。⑥成果を社会に還元するため、発表内容を論文にして、学会誌に投稿する(全員が担当。英文チェックはサコラヴスキーが担当)。⑦さらに報告書を作成、各教育委員会・学校現場に配布する(金子が担当)。
仮に不測の事態が起こるとすれば2つ考えられる。1つ目は、AI(機械学習)に関する技術的な困難にぶつかる場合である(可能性はかなり低い)。その場合は山形大学大学院理工学研究科の大槻准教授(専門はAI)からアドバイスを受けることで解決できると思われる。2つ目は、学校現場で の実践・実験・検証が何らかの理由で遅延・不可能になった場合である。その場合これまで構築してきた教育委員会・学校現場とのコネクションを活用し、代わりの学校を速やかに見つけることが可能である。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] The Second Phase of the English Education Cooperation Initiative between Elementary and Junior High Schools: An AI and Data Science-based Analysis2024

    • 著者名/発表者名
      Kaneko, J., Yamaguchi, T., & Sokolovsky, J.
    • 雑誌名

      東北英語教育学会研究紀要

      巻: 44 号: 0 ページ: 61-76

    • DOI

      10.57539/telesjournal.44.0_61

    • ISSN
      1346-2504, 2758-5514
    • 年月日
      2024-04-16
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Datamining Utilizing Educational Big Data and Learner Study Logs in English Education Research: Implementation of Machine Learning (AI) and Data Science to Analyze English Learners’ Study Logs2024

    • 著者名/発表者名
      Kaneko, J., Yamaguchi, T., & Miller, J.
    • 雑誌名

      TOHOKU TEFL

      巻: 12 ページ: 1-18

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Word Embeddingの可視化による英語学習者のためのL1 Vocabulary 3D Map (L1 Map)の開発と検証2023

    • 著者名/発表者名
      金子淳,大槻恭士,坂口隆之,サコラヴスキー・ジェシー
    • 雑誌名

      人工知能学会全国大会論文集

      巻: JSAI2023 号: 0 ページ: 1T3GS603-1T3GS603

    • DOI

      10.11517/pjsai.JSAI2023.0_1T3GS603

    • ISSN
      2758-7347
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 教育データ・学習履歴(スタディ・ログ)を活用した英語教育の研究: AI・データサイエンス技術を用いた英語学習者の学習履歴分析2023

    • 著者名/発表者名
      金子淳、山口常夫、ジェリー・ミラー
    • 学会等名
      全国英語教育学会 香川研究大会 令和5年8月19日(土)第15室 ①9:30-9:55
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] セカンド・フェーズを迎えた小中連携 AI・データサイエンスによる分析を踏まえて2023

    • 著者名/発表者名
      金子淳、山口常夫、サコラヴスキー・ジェシー
    • 学会等名
      小学校英語教育学会 第23回 近畿・京都大会 第12会場:B3 ②15:50-16:20 2023年7月22日(土)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Word Embeddingの可視化による英語学習者のためのL1 Vocabulary 3D Map (L1 Map) の開発と検証2023

    • 著者名/発表者名
      金子淳、大槻恭士、坂口隆之、サコラヴスキー・ジェシー
    • 学会等名
      人工知能学会 2023年度 第37回 全国大会 一般セッション GS-6 言語メディア処理 2023年6月6日(火) 13:40-14:00
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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