ウェブ協調学習における図形を用いた数学問題の解法支援

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15020231
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 渡邉 豊英 名古屋大学, 大学院・情報科学研究科(工学部), 教授 (80093342)
• 研究分担者: 小尻 智子 名古屋大学, 大学院・情報科学研究科(工学部), 助手 (40362298) ; 朝倉 宏一 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80273283) ; 加藤 ジェーン 名古屋大学, 大学院・情報科学研究科(工学部), 助教授 (70251882)
• キーワード: ウェブ環境 / 協調学習 / 図形による理解 / 学習支援 / 解導出 / 図形の内部モデル

研究概要

ウェブ上に実現されている協調学習支援システムHARMONYの学習者支援機能を、学習者の主体的学習を促進させ、より創造的な視点より学習活動を支援できる機構機能を探究することが本研究課題の主要な目標である。HARMONYでは高等学校数学の方程式求解問題に対してその解の導出過程、解法の概念的な意味理解を支援することを目的に実現され、さらに協調的学習の機構として学習者が積極的に議論でき、学習者の知識獲得、知識醸成を効果的に達成できるように補助、助長する視点から構成されている。
本研究課題では、図形を用いてその思考を明示化ざせて、問題のより深い理解と思考的広がりと論理的・物理的な問題の意味を把握することによる知識の発見を目的として立案している。解法、解の意味を図的に理解することにより意識方程式の等号変換や写像関係として理解するのではなく、論理的な導出過程を物理的な現象として理解することが、能動的学習、主体的学習には重要であるというアイデアから課題としている。求解プロセス、解の意味付けを大局的に理解させることにより、発想的思考、創意的試行、物理的・論理的関係の把握などが可能となり、創造性豊かな学習支援環境を構築できる。研究の重要な視点は解法プロセスで発生する図形間の幾何的、位相的関係を問題の制約条件と照合し、描写事実・規則の知識ベースの下に動的に図形を生成することであり、また制約条件における解釈を論理的だけでなく、物理的に意味付ける構造にある。
このようなことを実現するために、図形描写の知識ベース以外に、図形表示の内部モデルを導入し、内部モデルの下に知識ベースを用いて図形の動的変形を推定し、対処するアプローチを採用している。

研究成果

• [文献書誌] T.Watanabe: "Computer Supported Educational Environment"Proc.of ICT2003. 1709-1717 (2003)
• [文献書誌] T.Watanabe, T.Kojiri: "Architecture of Collaborative Learning Environment as Infrastructure for Personal Activity"Proc.of CATE2003. 420-425 (2003)
• [文献書誌] T.Kojiri, T.Watanabe: "Fundamental Mechanism for Activating Discussion in Collaborative Learning of Mathematical Exercises"Proc.of CATE2003. 426-431 (2003)
• [文献書誌] 渡邉豊英, 小尻智子: "協調学習支援システムの研究課題:HARMONYの開発を介して"教育システム情報学会誌. Vol.20, No.3. 399-408 (2003)
• [文献書誌] T.Kojiri, T.Watanabe: "Diagrammatic Advices in Mathematical Exercises"Proc.of ICCE2003. 293-296 (2003)
• [文献書誌] Y.Ito, T.Kojiri, T.Watanabe: "3D Operational Interface for Supporting Virtual Learning Workbench Based on Concept of Intention and Preference"Proc.of ICCE2003. 576-578 (2003)