| 研究課題/領域番号 |
18K02887
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| 研究機関 | 熊本高等専門学校 |
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研究代表者 |
松田 豊稔 熊本高等専門学校, 情報通信エレクトロニクス工学科, 教授 (00157322)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 授業改善 / 学習項目 / 共起ネットワーク / 理工系専門科目 / テキストマイニング |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、理工系の専門科目における授業改善を目的として、授業内容の項目関連構造分析に基づく授業設計と学習支援を提案する。項目関連構造分析は、授業内容を多数の構成要素（学習項目）に細分化して、学習項目間の関連性と順序性を定量的に定め、授業科目を構成する学習項目の階層構造関連図として示すことである。項目関連構造分析により、授業内容の全体像とその内部構成、そして学習項目間の関連性と系統性（順序性）を階層構造関連図を通して視覚的に把握することができるようになる。本研究では、熊本高専情報通信エレクトロニクス工学科５年の授業科目『電磁波工学』（２単位必修科目）用の教科書「電気・電子系教科書シリーズ 電波工学 コロナ社」(以下 「電波工学」)を用いて項目関連構造分析を行う。
初年度2018年度は、「電波工学」の第５章に対して、テキストマイニング用のフリーソフト「KH Coder」を用いて、(i)学習項目の抽出し、(ii)学習項目の共起ネットワークを求めた。その結果、テキストマイニングにより学習項目の抽出ができ、また共起ネットワークから学習項目間の関連性とともに、出現回数の多い学習項目、学習項目間のキーとなる学習項目を見出すことができる。以上の結果は、項目関連構造分析に基づく授業設計や演習問題作成の有用な情報として利用できるものと思われる。
また、理工系科目では基礎学力として数学の力が必須であり、項目関連構造分析においても数式の取扱いが重要となる。そこで、本研究では電波工学の学習に必要な数学の基礎学力の調査を目的として、陸上無線技術士の国家試験問題およびそれを解くために必要な数学の学習項目を抽出した。
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| 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
研究初年度2018年度に、高専大学用の電気・電子系教科書「電波工学 コロナ社」に対してテキストマイニング用のフリーソフト「KH Coder」を用いて(i)学習項目を抽出し、(ii)学習項目の共起ネットワークを求め、項目関連構造分析を行った。その結果から、テキストマイニングによる項目関連構造分析の手法および評価法が分かり、別の教材（国家試験問題など）での項目関連構造分析や演習問題作成もできるようになる。現在、項目関連構造分析での解決べき問題点や改良点もあるが、これまでの研究成果は、おおむね計画通りである。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度の2018年度の研究で、テキストマイニングソフト「KH Coder」を用いて、高専大学用の電気・電子系教科書「電波工学 コロナ社」(以下 電波工学)の第5章に対して項目関連構造分析を行った。2019年度は、2018年度に引続き、以下の項目について研究を行う：
(1) 数式の取扱い 「KH Coder」などテキストマイニングのソフトでは数式の取扱いができない。理工系の授業では数式の処理は必須であり、2019年度は「KH Coder」において、数式全体あるいは数式を構成する要素を学習項目として認識できるようにする。なお、数式（およびその構成要素）の学習項目としては2018年度の電波工学の学習に必要な数学の基礎学力の調査の結果を参考とする。
(2) 電波工学全体での項目関連構造分析 電波工学の第2章「伝送線路」、第3章「電磁波の基礎」、第6章「アンテナの実際」に対して、「KH Coder」による学習項目抽出と共起ネットワーク作成を行う。分析対象範囲を広げたとき、学習項目のクラスター化、クラスターの関連性（系統性）について把握できるような「KH Coder」による分析法について調べる。
(3) 演習問題作成とその試行 これまでの項目関連構造分析の結果（重要な学習項目と学習項目間の関連性）をもとに、電波工学の演習問題を作成する。そして、この演習問題を自学用課題として、授業を受ける学生を対象に試行する。そして、その結果の分析を行い、項目関連構造分析の有効性や課題（問題点）について検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究で使用するソフトウェアは、当初、市販のソフトウェアを予定していたが、2018年度はデータマイニングの学習（トレーニング）をするためにフリーのソフトウェア「KH Coder」を利用したため、物品費に残額が発生した。2019年度に、市販の統合解析ソフトウェア（統計、データマイニング、共分散構造解析）を購入する予定である。また、旅費については、統合解析ソフトウェアの研究打合せと学会発表を予定したが、研究打合せを2019年度に繰り越すことにした。人件費・謝金は３人の学生に研究対象の資料「電波工学」と「国家試験問題」のテキスト化を依頼したが、予定より短時間で2018年度分の作業を終了したため残額が生じた。
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