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2018 年度 実績報告書

プログラム読解学習のための学習教材の自動生成方式と学習者の技能定量化手法の提案

研究課題

研究課題/領域番号 16K01147
研究機関広島工業大学

研究代表者

松本 慎平  広島工業大学, 情報学部, 准教授 (30455183)

研究分担者 加島 智子  近畿大学, 工学部, 講師 (30581219)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードプログラミング / 読解 / 視線分析 / データ構造 / マルコフ過程 / データ依存グラフ
研究実績の概要

これまでの取り組みの中で,まず,プログラミング読解過程中の視線運動を取得し,視線の推移の特徴が現れるモデル化手法を提案した.そして,プログラム構造に基づき,プログラミング読解過程中の視線運動を解析するための実験プロトコルを設計した.代入演算と算術演算のみで構成される3行のプログラムで生成可能な4パターンのデータ依存関係をもつソースコードを実験課題とし,被験者データを取得し分析を行った.具体的には,視線の推移を評価するため,確率で表した単純マルコフ過程モデルを構築した.そして,単純マルコフ過程モデルのノード間の推移確率とデータ依存関係の有無を比較した.その結果,プログラム読解固有の振る舞いとして,各パターンのデータ依存関係の影響を確認することができた.
以上の成果を踏まえ,ソースコードを正確かつ効率的に読めるようになるための学習はプログラミング力を向上させるために重要であると位置付け,プログラムソースの内的構造の把握と適切な読解力の学習を狙いとしたソースコード読解学習システムの開発を進めた.読解学習の目的は,視線分析の結果も踏まえると「要領良くプログラムを読めるようになること」と設定できる.すなわち,認知負荷理論の知見から説明すると,力を入れるべきではない非本質的な作業に対しては極力手を抜くことが合理的であり,その動作の合理性が視線に出現した結果と考えられる.読解における「要領の良さ」として,プログラムの構造を把握する力とされているが,本研究では,プログラムの部分を適切にチャンキングする力も該当すると考えた.そこで本研究では,チャンク方略そのものがプログラミング読解に役立つことを実験的に明らかにし,その結果を踏まえ,チャンク方略に基づいたプログラミング学習の効果を明らかにした.以上により,チャンク方略に基づいたソースコード読解支援システムの開発に繋がる知見を獲得した.

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Factor Analysis to Examine the Effect and Expectation of Reading Simple Source Codes for Improving Programming Skill2019

    • 著者名/発表者名
      Shimpei Matsumoto, Tomoko Kashima, Shuichi Yamagishi
    • 雑誌名

      IIAI International Journal Series, International Institute of Applied Informatics

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A basic analysis on toggle function for improving the learning effectiveness of card operation-based programming learning support system2019

    • 著者名/発表者名
      Shoko Morinaga, Shimpei Matsumoto, Yusuke Hayashi, Tsukasa Hirashima
    • 雑誌名

      Proceedings of The Twenty-Fourth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2019

      巻: 1 ページ: pp.126-129

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Examining Presentation Method of Question's Requirement for Game Development-Based Programming Learning Support System2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Iwamoto, Shimpei Matsumoto, Yusuke Hayashi, Tsukasa Hirashima
    • 雑誌名

      Proceedings of The Twenty-Fourth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2019

      巻: 1 ページ: pp.130-133

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Basis Analysis on Novice Programmers with a Server-Client System for Learning C Programming Language2019

    • 著者名/発表者名
      Masanori Oshita, Kosuke Kaida, Shimpei Matsumoto
    • 雑誌名

      Proceedings of The Twenty-Fourth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2019

      巻: 1 ページ: pp.134-137

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analyzing Reading Pattern of Simple C Source Code Consisting of Only Assignment and Arithmetic Operations Based on Data Dependency Relationship by Using Eye Movement2018

    • 著者名/発表者名
      Shimpei Matsumoto, Ryo Hanafusa, Yusuke Hayashi, and Tsukasa Hirashima
    • 雑誌名

      Human Interface and the Management of Information. Interaction, Visualization, and Analytics, Springer

      巻: LNCS 10904 ページ: pp.545-561

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 部分間の関係を考えることに焦点を当てたカード操作によるプログラミング学習システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平, 林雄介, 平嶋宗
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 138 ページ: pp.999-1010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 視線運動を用いたプログラム読解パターンのデータ依存関係に基づく分析-代入演算と算術演算で構成さ れるプログラムを対象として-2018

    • 著者名/発表者名
      花房亮, 松本慎平, 林雄介, 平嶋宗
    • 雑誌名

      教育システム情報学会誌

      巻: Vol.35, No.2 ページ: pp.192-203

    • DOI

      https://doi.org/10.14926/jsise.35.192

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study on Programming Learning Method to Reduce Non-Essential Cognitive Load2018

    • 著者名/発表者名
      Shoko Morinaga, Shimpei Matsumoto, Yusuke Hayashi, Tsukasa Hirashima
    • 雑誌名

      Proceedings of International Scientific Conference on Engineering and Applied Sciences

      巻: 1 ページ: pp.414-423

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposal of a Card Operation-Based Programming Learning System with the Concept of Game Programming2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Iwamoto, Shimpei Matsumoto, Yusuke Hayashi, Tsukasa Hirashima
    • 雑誌名

      Proceedings of International Scientific Conference on Engineering and Applied Sciences

      巻: 1 ページ: pp.387-398

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Developing a Web-Based Programming Editor for Novice Learner2018

    • 著者名/発表者名
      Masanori Oshita, Kosuke Kaida, Shimpei Matsumoto
    • 雑誌名

      Proceedings of International Scientific Conference on Engineering and Applied Sciences

      巻: 1 ページ: pp.399-410

    • 査読あり
  • [学会発表] IoTの現状と広島県で考えられる方向性2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      広島県情報産業協会, 第1回技術委員会IoT研究部会講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工知能技術と研究活動との接点2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      HiBiS AI・IoT研究部会平成30年度第1回部会
    • 招待講演
  • [学会発表] C言語学習用サーバクライアントシステムの開発とそのラーニングアナリティクスに向けた可能性検証2018

    • 著者名/発表者名
      大下昌紀
    • 学会等名
      第20回 IEEE Hiroshima Student Symposium
  • [学会発表] ゲーム開発を題材としたプログラミング学習支援システムの問題要件提示法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      岩本朋也
    • 学会等名
      第20回 IEEE Hiroshima Student Symposium
  • [学会発表] カード操作方式によるプログラミング学習システムにおける誤り選択肢増加に伴う負の影響抑制に対するトグル機能の効果2018

    • 著者名/発表者名
      森永笑子
    • 学会等名
      第20回 IEEE Hiroshima Student Symposium
  • [学会発表] カード操作方式によるプログラミング学習システムの学習過程を分析するための基礎的手法の提案2018

    • 著者名/発表者名
      村上瑠香
    • 学会等名
      教育システム情報学会2018年度学生研究会発表会
  • [学会発表] 初学者向けプログラミング学習システムにおける学習者支援機能の検討2018

    • 著者名/発表者名
      買田康介
    • 学会等名
      教育システム情報学会2018年度学生研究会発表会
  • [学会発表] ソースコード読解におけるチャンク方略に関する基礎研究2018

    • 著者名/発表者名
      倉本隼
    • 学会等名
      日本経営システム学会イノベーション指向データ分析研究部会2018年度第3回研究会
  • [学会発表] トグルを用いたカード操作方式によるプログラミング学習システムの学習効果及び認知負荷の基礎分析2018

    • 著者名/発表者名
      作田康陽
    • 学会等名
      日本経営システム学会イノベーション指向データ分析研究部会2018年度第3回研究会
  • [学会発表] 初学者向けプログラミング学習システムのための支援機能の検討2018

    • 著者名/発表者名
      小田樹
    • 学会等名
      日本経営システム学会イノベーション指向データ分析研究部会2018年度第3回研究会
  • [学会発表] 物理課題を題材としたインタラクティブなプログラミング学習システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      岩本朋也
    • 学会等名
      平成30年度(第69回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • [学会発表] カード操作方式によるプログラミング学習システムのフィードバック機能の認知負荷抑制への効果2018

    • 著者名/発表者名
      森永笑子
    • 学会等名
      平成30年度(第69回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • [学会発表] 初学者向けC言語プログラミング環境の開発2018

    • 著者名/発表者名
      大下昌紀
    • 学会等名
      平成30年度(第69回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • [学会発表] カード操作によるプログラミング学習支援システムのフィードバック機能の実装及び評価2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      第43回教育システム情報学会全国大会
  • [学会発表] 初学者向けC言語プログラミング教育のための開発環境の構築と基礎的な分析機能の実装2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      第43回教育システム情報学会全国大会
  • [学会発表] 物理課題を題材としたカード操作によるプログラミング学習支援システム2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      平成30年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • [学会発表] カード操作方式によるプログラミング学習システムのトグル機能の実装及び評価2018

    • 著者名/発表者名
      森永笑子
    • 学会等名
      2018 IEEE SMC Hiroshima Chapter 若手研究会
  • [学会発表] ゲーム開発を題材としたプログラミング学習支援システムの模範動作提示の効果2018

    • 著者名/発表者名
      岩本朋也
    • 学会等名
      2018 IEEE SMC Hiroshima Chapter 若手研究会
  • [学会発表] C言語プログラミング学習環境の構築とそれを用いた特徴的記述パターンの調査2018

    • 著者名/発表者名
      大下昌紀
    • 学会等名
      2018 IEEE SMC Hiroshima Chapter 若手研究会
  • [学会発表] プログラム読解学習の狙い及びその効果について~基本的なデータ依存グラフを把握するスキルの養成に向けて~2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      一般社団法人教育システム情報学会中国支部研究発表会
  • [学会発表] カード操作方式によるプログラミング学習支援システムでの学習過程の可視化方法の提案2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      人工知能学会 第79回先進的学習科学と工学研究会
  • [学会発表] 物理課題を題材としたカード操作によるプログラミング学習支援システムのコーディング方式の評価2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      電気学会第76回情報システム研究会
  • [学会発表] 基本的なデータ依存構造を意識したソースコード読解の効果とそれを支援するためのプログラミング学習用システム2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      電気学会第75回情報システム研究会
  • [学会発表] プログラミング教育におけるラーニングアナリティクスのための情報システム2018

    • 著者名/発表者名
      松本慎平
    • 学会等名
      電気学会第74回情報システム研究会

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公開日: 2019-12-27  

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