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チーティング耐性を有するオンライン問題による大学数学用思考誘発型教材の開発と運用

研究課題

研究課題/領域番号 23K20745
補助金の研究課題番号 21H00921 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分09080:科学教育関連
研究機関大阪公立大学 (2022-2024)
大阪府立大学 (2021)

研究代表者

吉冨 賢太郎  大阪公立大学, 国際基幹教育機構, 准教授 (10305609)

研究分担者 市川 裕子  東京工業高等専門学校, 一般教育科, 教授 (10290719)
樋口 三郎  龍谷大学, 先端理工学部, 准教授 (70272474)
長坂 耕作  神戸大学, 人間発達環境学研究科, 准教授 (70359909)
金西 計英  徳島大学, 高等教育研究センター, 教授 (80204577)
亀田 真澄  山陽小野田市立山口東京理科大学, 共通教育センター, 教授 (10194995)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2024年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2024年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワードオンライン自動採点問題 / eラーニング / 反転学習 / LMS活用 / 線形代数 / 大学数学用オンライン問題教材 / チーティング耐性 / フィードバック付き自習教材 / 線形代数オンライン問題 / オンライン問題教材 / 学習分析と個別対応 / オンライン学習 / オンラインテスト問題 / 微積分 / 形成的評価 / 数学オンラインテスト問題 / チーティング耐性問題 / 数学オンライン問題 / 微積分学
研究開始時の研究の概要

微積分学や線形代数学において, 全国の高等教育機関において利用可能なオンライン教材のセットを開発し提供する. オンライン問題の特徴として, 計算ソフトの利用や友人との相談などのチーティング可能な環境でも深い思考が誘発されるような問題の開発を目指す. また, 解説動画もセットで提供し, 本教材を利用させるだけで, 一定の大学初年次数学に関する概念的な理解を伴なった学習効果が期待できる教材とすることを目指す.

研究実績の概要

本研究では, 大学初年次数学教育(線形代数と微積分学)において, オンライン自動採点問題(Moodle上のSTACKや自動生成多肢選択問題, H5P問題など)を用いて学生が学習することにより, 理解度が向上し, 深い理解が得られ, また, よくある誤認や定義の不十分な理解を防止できるような問題の開発とその効果検証を行った. 行列の行と列が横と縦であることの認識が不十分な例のような基本的な誤認識や基底の定義のような抽象度の高い定義の理解を深めることができたかどうかなどの検証である. 課外学習として問題を解くときに, 仮に計算ソフトなどを用いたり友人と相談したりするようなチーティングがあったとしても, 単に課題をこなすのではなく, 理解が深まるような問題を開発した. また, それらをLMS(Moodle)上に配置して, 課題として実施させることにより, 理解が深まり, 結果として期末試験や紙の小テストでの成績が向上するかを検証した. 課題としての設置の仕方(課題の評価上の位置付け)として,若干の評価を与えるとし, 実施の動機付けがどのようにすればあがるかについて, いくつかの試みを行った. 前年度までに実施したデジタルバッジは効果が薄いことから, 成績評価への加点としたが, 実施率が低く, 今後検討の必要があることがわかった. また, 課題の分量の調整が非常に重要であることもわかってきたが, 課題実施時のフィードバック以外にも, 何らかの誘導や補助がないと, 学習が進まないことが問題点としてわかってきた.
今年度は, 問題はほぼすべて線形代数に関する問題であり, 微積分学については, 問題の開発には着手できなかったが, どのような問題が必要かについて, 過去の学習分析をする準備は行った.

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (66件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (28件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Jupyter Notebook を用いた数学教材におけるデザインの改善2024

    • 著者名/発表者名
      長坂 耕作
    • 雑誌名

      城西大学数学科数学教育紀要

      巻: 5 ページ: 13-23

    • DOI

      10.20566/sugakukyoiku-5_13

    • URL

      https://libir.josai.ac.jp/il/meta_pub/G0000284repository_JOS-sugakukyoiku-05-002

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] オンライン数式入力演習・評価システム M¨obius を利用した大学初年次線形代数科目の実践2024

    • 著者名/発表者名
      樋口 三郎
    • 雑誌名

      城西大学数学科数学教育紀要

      巻: 5 ページ: 50-64

    • DOI

      10.20566/sugakukyoiku-5_50

    • URL

      https://libir.josai.ac.jp/il/meta_pub/G0000284repository_JOS-sugakukyoiku-05-006

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 線形代数授業におけるオンライン問題の活用と学習分析2023

    • 著者名/発表者名
      吉冨 賢太郎
    • 雑誌名

      JSiSE Research Report

      巻: 38 no.2 ページ: 81-86

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] 数学オンライン問題の問題点2023

    • 著者名/発表者名
      吉冨 賢太郎
    • 雑誌名

      Bulletin of JSSAC

      巻: 29 no.2 ページ: 45-57

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] STACK を利用した線形代数教材の開発と授業設計2023

    • 著者名/発表者名
      吉冨 賢太郎
    • 雑誌名

      Bulletin of JSSAC

      巻: 30 no.1 ページ: 20-23

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] 多肢選択問題と順序並び替え問題を併用した学習活動の分析2023

    • 著者名/発表者名
      長坂 耕作
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 2273 ページ: 80-90

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Classification of Answers in Math Online Tests by Visualizing Graph Similarity2023

    • 著者名/発表者名
      Saburo Higucih, Yasuyuki Nakamura
    • 雑誌名

      Companion Proceedings of the 14th International Learning Analytics and Knowledge Conference

      巻: - ページ: 197-199

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] 線形代数における行列簡約化アルゴリズム学習支援システムの開発と学習履歴の分析2023

    • 著者名/発表者名
      樋口三郎
    • 雑誌名

      教育システム情報学会研究報告

      巻: 37(6) ページ: 44-49

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 演習に基づく適応的学習システムの構成について2023

    • 著者名/発表者名
      金西 計英, 石田 基広, 戸川 聡
    • 雑誌名

      日本教育工学会 2023年春季全国大会講演論文集

      巻: 42 ページ: 241-242

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Multiple-choice questions using STACK with partial score and feedback2022

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Yoshitomi
    • 雑誌名

      Proceedings of the Asian Technology Conference in Mathematics

      巻: 27 ページ: 333-342

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ordering Question with Clue in Moodle2022

    • 著者名/発表者名
      Kosaku Nagasaka and Takahiro Nakahara
    • 雑誌名

      Proceedings of the Asian Technology Conference in Mathematics

      巻: 27 ページ: 18-31

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 計算機代数の講義と試験における計算機の利用について2022

    • 著者名/発表者名
      長坂 耕作
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 2236 ページ: 42-49

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 数学的思考力と順序並び替え問題の自動生成2022

    • 著者名/発表者名
      長坂 耕作
    • 雑誌名

      数式処理

      巻: 28(2) ページ: 95-108

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 階層型多肢選択問題の提案とその可能性2022

    • 著者名/発表者名
      長坂 耕作
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 2236 ページ: 50-55

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 線形代数のIBT実践2022

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄
    • 雑誌名

      一般社団法人 日本数式処理学会

      巻: 28 ページ: 156-159

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 遠隔疑似監視かつ個別分散の試験環境下における線形代数の IBT に関する実践報告 ~Zoom および Moodle 等を利活用~2022

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄,宇田川暢
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告

      巻: 37(2) ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 同時双方向型遠隔授業における数学的概念の伝達に対する実践2022

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄,宇田川暢
    • 雑誌名

      数式処理 Bulletin of JSSAC(2022) 「日本数式処理学会第30回大会報告」

      巻: 28 ページ: 52-55

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 数学基礎に対する非接触型オンライン教育の実践について2022

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄
    • 雑誌名

      数式処理

      巻: 28 ページ: 21-34

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 線形代数における形成的評価を目的とするオンライン演習問題について2022

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎
    • 雑誌名

      教育システム情報学会(JSiSE)2022年度第2回研究報告

      巻: 37(2) ページ: 49-56

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] バッジ機能によるオンライン演習促進の試み -線形代数反転授業の補助的目標として-2022

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎
    • 雑誌名

      教育システム情報学会(JSiSE)第47回全国大会予稿集

      巻: 47 ページ: 81-82

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 演習に基づく適応的学習システムにおける診断と誘導について2022

    • 著者名/発表者名
      金西 計英, 石田 基広, 戸川 聡
    • 雑誌名

      大学ICT推進協議会2022年度年次大会講演論文集

      巻: 12 ページ: 276-279

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 適応的学習環境における誘導について2022

    • 著者名/発表者名
      金西 計英, 石田 基広, 戸川 聡
    • 雑誌名

      教育システム情報学会第47回全国大会講演論文集

      巻: 47 ページ: 299-300

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 理工系大学の数学基礎教育におけるTeX の活用変遷 ~TeX による教育的デジタル事業変革~2022

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄、宇田川暢
    • 雑誌名

      城西大学数学科数学教育紀要

      巻: 3 ページ: 33-43

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 工学対象の抽象線形代数学授業におけるオンライン教材の活用の課題2021

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎
    • 雑誌名

      日本数学教育学会 第103 回全国算数・数学教育研究(埼玉) 大会予稿集

      巻: 103

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 数学教育における順序並び替え問題2021

    • 著者名/発表者名
      長坂耕作
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 2208 ページ: 68-76

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 多肢選択問題の自動生成 - 数学IIIの微分積分から偏微分まで -2021

    • 著者名/発表者名
      長坂耕作
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 2178 ページ: 31-38

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 遠隔授業における数学概念のコミュニケーョンの実践紹介 ~大学初年次の数学基礎教育2021

    • 著者名/発表者名
      亀田 真澄
    • 雑誌名

      東京理科大学数学教育研究会会誌「数学教育」

      巻: 63 ページ: 76-80

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 数学基礎に対する非接触型オンライン教育の実践について2021

    • 著者名/発表者名
      亀田 真澄
    • 雑誌名

      学会誌「数式処理」 特集「With/After COVID-19における数式処理の可能性」

      巻: - ページ: 1-14

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 線形代数における階層型多肢選択問題の改善2024

    • 著者名/発表者名
      長坂 耕作
    • 学会等名
      日本数式処理学会 第16期第3回 教育分科会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] STACK問題タイプの解答データ分析手法の検討2024

    • 著者名/発表者名
      中村泰之, 樋口三郎, 吉冨賢太郎, 宮崎佳典, 中原敬広, 川添充, 福井哲夫, 白井詩沙香
    • 学会等名
      MoodleMoot Japan 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 線形代数授業におけるオンライン問題の活用と学習分析2023

    • 著者名/発表者名
      吉冨 賢太郎
    • 学会等名
      JSiSE 2023年度第2回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 数学オンライン問題の問題点2023

    • 著者名/発表者名
      吉冨 賢太郎
    • 学会等名
      日本数式処理学会 第16期第3回 教育分科会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] STACK を利用した線形代数教材の開発と授業設計2023

    • 著者名/発表者名
      吉冨 賢太郎
    • 学会等名
      日本数式処理学会第32回全国大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 多肢選択問題と順序並び替え問題を併用した学習活動の分析2023

    • 著者名/発表者名
      長坂 耕作
    • 学会等名
      研究集会 数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 質問の対応順序を TA に通知する MS Teams chat bot2023

    • 著者名/発表者名
      鏡山 虹介, 樋口 三郎
    • 学会等名
      第22回情報科学技術フォーラム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] オンライン授業ツール使用練習システムによる詳細な習熟状況の取得と分析2023

    • 著者名/発表者名
      樋口 三郎
    • 学会等名
      PCカンファレンス2023 コンピュータ利用教育学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ランダム出題によるグループ課題と複数回受験テスト2023

    • 著者名/発表者名
      樋口三郎
    • 学会等名
      第5回数学教育セミナー「オンラインを利用した数学教育の現状とこれから」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大福帳に見る線形代数オンライン教材の改善点2023

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎
    • 学会等名
      第5回数学教育セミナー「オンラインを利用した数学教育の現状とこれから」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] JupyterLab を用いた数学教材作成時のデザイン考2023

    • 著者名/発表者名
      長坂耕作
    • 学会等名
      第5回数学教育セミナー「オンラインを利用した数学教育の現状とこれから」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Jupyter Notebookでの数学教材作成における事前学習教材の事例紹介2023

    • 著者名/発表者名
      長坂耕作
    • 学会等名
      日本数式処理学会 第16期第1回 教育分科会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] オンライン問題の問題点2023

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎
    • 学会等名
      日本数式処理学会 第16期第1回 教育分科会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] KeTCindyとMoodle の連携によるオンライン授業の提案2023

    • 著者名/発表者名
      菰田智惠子, 久保康幸, 山下哲, 亀田真澄
    • 学会等名
      第5回数学教育セミナー「オンラインを利用した数学教育の現状とこれから」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 高等専門学校における数学2023

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄
    • 学会等名
      日本数式処理学会(JSSAC)第16期第1回 教育分科会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Moodle を連携活用した直近 3年間の大学初年次教育2023

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄,宇田川暢
    • 学会等名
      日本ムードルムート 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] STEM 教育の進化と教育 DX の深化2023

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄
    • 学会等名
      第12回 Mahara オープンフォーラム in Hakone(MOF2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 演習に基づく適応的学習システムの構成について2023

    • 著者名/発表者名
      金西 計英, 石田 基広, 戸川 聡
    • 学会等名
      日本教育工学会 2023年春季全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 線形代数オンライン教材の 対面授業における活用2022

    • 著者名/発表者名
      吉冨賢太郎
    • 学会等名
      日本数学教育学会 第104 回全国算数・数学教育研究(島根)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of students’ answer process based on STACK answer data2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakamura, M. Kawazoe, S. Higuchi, Y. Miyazaki, K. Yoshitomi, T. Nakahara
    • 学会等名
      E-Assessment in Mathematical Sciences
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 遠隔疑似監視かつ個別分散の試験環境下における 線形代数の IBT に関する実践報告 ~Zoom および Moodle 等を 利活用~2022

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄,宇田川暢
    • 学会等名
      情報処理学会 教育学習支援情報システム(CLE)研究会 第37回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 演習に基づく適応的学習システムにおける診断と誘導について2022

    • 著者名/発表者名
      金西 計英, 石田 基広, 戸川 聡
    • 学会等名
      大学ICT推進協議会2022年度年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 適応的学習環境における誘導について2022

    • 著者名/発表者名
      金西 計英, 石田 基広, 戸川 聡
    • 学会等名
      教育システム情報学会第47回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 多肢選択問題と順序並び替え問題の作問と数式処理2022

    • 著者名/発表者名
      長坂 耕作
    • 学会等名
      日本数式処理学会 第15期第3回 教育分科会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 線形代数の IBT 実践 ~遠隔疑似監視・分散個別受験による定期試験~2022

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄
    • 学会等名
      日本数式処理学会 第15期 第3回 教育分科会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 工学対象の抽象線形代数学授業における オンライン教材の活用の課題2021

    • 著者名/発表者名
      吉冨 賢太郎
    • 学会等名
      日本数学教育学会 第103 回全国算数・数学教育研究(埼玉) 大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 中等数学の証明問題と自動採点における課題2021

    • 著者名/発表者名
      長坂 耕作,青山 雄太郎
    • 学会等名
      日本数式処理学会 第15期第2回 教育分科会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 数学教育における順序並び替え問題2021

    • 著者名/発表者名
      長坂 耕作
    • 学会等名
      研究集会 数学ソフトウェアとその効果的教育利用に関する研究
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] MeLQS準拠の多肢選択問題の STACKにおける実装について2021

    • 著者名/発表者名
      吉冨 賢太郎
    • 学会等名
      解答過程解析を中心とする理数系eラーニングの 分析・設計・運用に関する総合研究 第1 回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] オンデマンド科目での自動生成採点ランダム問題による評価2021

    • 著者名/発表者名
      樋口 三郎
    • 学会等名
      教育システム情報学会関西支部2021年度研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 大学初年次科目の CBT の実践報告 ~基礎数学のリメディアル教育における定期試験~2021

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄
    • 学会等名
      日本数式処理学会 第15期第2回 教育分科会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 同時双方向型遠隔授業のオンラインテストの試行ー線形代数の定期(期末)試験ー2021

    • 著者名/発表者名
      亀田真澄
    • 学会等名
      日本テスト学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] http://bg.las.osakafu-u.ac.jp:8080/MathLec.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 線形代数1 問題バンクデータ

    • URL

      http://bg.las.osakafu-u.ac.jp:8080//MoodleXML/LA1-questions.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 線形代数2 問題バンクデータ

    • URL

      http://bg.las.osakafu-u.ac.jp:8080//MoodleXML/LA2-questions.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 大阪公立大学教員向け授業教材情報サイト

    • URL

      http://bg.las.osakafu-u.ac.jp:8080/MathLec.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 教材置き場(吉冨)

    • URL

      http://www2.las.osakafu-u.ac.jp/~yositomi/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 長坂 Website (XML generator)

    • URL

      https://wwwmain.h.kobe-u.ac.jp/~nagasaka/research/xml_quiz/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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