問題領域に即したプログラム説明能力に基づくプログラム学習支援システムの開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11680216
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 伊東 幸宏 静岡大学, 情報学部, 助教授 (20193526)
• キーワード: プログラム学習支援 / プログラム理解 / 説明生成

研究概要

プログラミング学習は、(a)問題解決手順を理解するという側面、(b)それを特定のプログラミング言語で実現するという側面、の2つの面から捉えるべきである。本研究では、ブログラム言語の文法や計算機内部のデータ構造を極力隠蔽し、プログラムによって解決しようとする問題に応じた語彙で、プログラムの働きを説明することによって、ブログラミングの初学者の学習を(a)の面から支援するシステムの構築を目的とする。本年度は、このために必要な以下の研究開発を行った。
(1)問題領域モデルの検討と構築
初等プログラミング教育において頻繁に現れる問題領域は、「大小関係世界」「2次元図形世界」「グラフの世界」など、約15種ある。H11年度は、このうち「2次元図形世界」の問題領域モデルがもつべき構造を検討して、モデル構築を行った。
(2)データ構造モデルの検討と構築
プログラム中のオペレーションの直接的な対象であるデータ構造と、問題領域モデルを構成する概念との間の対応付けを、より汎用的かつ精緻なものとするために、(1)で検討した問題領域モデルの構造を考慮して、データ構造モデルの詳細設計と実装を行った。
(3)プログラム理解システムの再設計と実装
プログラム理解システムはプログラムのシミューレーション部とシミュレーション結果を観測して世界モデル上での特徴を抽出する観測機構から構成される。(1)(2)で検討した領域モデルおよびデータ構造モデルの構造を踏まえて、シミュレータと観測機構の拡張を行った。
(4)説明機構の開発
説明内容を視覚化し、日本語とアニメーションを併用して説明を行う仕組みについて検討した。

研究成果

• [文献書誌] T.Ando,R.Itoh,T.Konishi,Y.Itoh: "Extension of the educational system that generates domain oriented-explanations"Int'l Conf.on Computers in Education. (1999)
• [文献書誌] 伊藤良二,安藤健利,小西達裕,伊東幸宏: "プログラムの問題領域上での動作を説明するプログラミング学習支援システムの評価"人工知能学会研究会資料. SIG-IES-9903. 21-26 (2000)
• [文献書誌] 鈴木浩之,酒井嵩臣,小西達裕,伊東幸宏: "初等プログラミング教育における教師支援システムの評価"人工知能学会研究会資料. SIG-IES-9903. 27-32 (2000)
• [文献書誌] 伊藤良二,小西達裕,伊東幸宏: "プログラムの問題領域上での動作説明を行うプログラミング学習支援システムの構築"人工知能学会誌. Vol.15,No.2. (2000)