| 研究課題/領域番号 |
25350359
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
中村 晃 金沢工業大学, 基礎教育部, 教授 (60387355)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 知識構造 / 数学 / ネットワーク / グラフ / 可視化 |
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| 研究概要 |
本研究は、１．インターネットで公開している「KIT数学ナビゲーション」というオンライン数学参考書のハイパーリンクの構造をネットワーク解析することにより、数学の知識構造のグラフ図を作成し数学知識構造を可視化すること、２．アクセスログエータと数学知識構造とを関連させ学習動向分析手法を確立すること、３．数学知識構造の認知が学習者に及ぼす影響を評価し考察すること、以上の３ステップから成る。平成２５年度は１を実現することができた。
以下に、具体的に述べる。PHPとMySQLを用いて、リンク構造を解析するクローラを開発した。グラフ図の作成にはオープンソースのGephを活用した。ノードをウェブページ、エッジをハイパーリンクとし、ノードのラベルにはウェブページのタイトルを使った。他のページから参照されている回数が多いほど、ノードを表す円の半径を大きく表示するようにした。ノードの数、すなわち、数学の要素知識の数が約８００の数学知識構造の可視化が実現できた。可視化した数学の知識構造を公開するために、MITライセンスのJavaScript GEXF Viewer for Gephiを用いることにした。このソフトはノードを選択すると、リンク元とリンク先を表示することができるなど研究目的に合致した機能も多く含まれいる。数学の知識構造を確認しながら「KIT数学ナビゲーション」のページを用い学習できるように、数学知識構造から選択した「KIT数学ナビゲーション」のページにハイパーリンクを張る機能をVewerソフトに付け加えた。さらに、学習しているKIT数学ナビゲーションのページから、そのページが選択された状態で数学知識構造が表示されるよる機能もKIT数学ナビゲーションのシステムと連携して実現させた。
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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
1．システム開発環境の構築および開発について：構成ののコンピューターを購入し、クローラソフトによるリンク構造の解析、Gephiを用いたネットワーク構造の解析やグラフ図の作成が可能になった。さらに、大画面電子黒板に数学の知識構造を表示し、画面にタッチしながら、効率よく数学を学習する環境を整えることができた。
2．KIT数学ナビゲーションを用いた数学の知識構造の基礎データの作成：作成したクローラソフトにより可視化に必要なデータを作成することができた。
3．数学の知識構造の可視化：可視化したものをKIT数学ナビゲーションのサイトないで一般公開している。ただし、まだ改善すべき点は多くある。公開URLは、http://w3e.kanazawa-it.ac.jp/math/gexf-js/index.cgiである。
4．研究成果発表：国内発表１件、国際会議での発表１件。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２５年度の成果を踏まえ、以下のように研究を進める。
１．数学の知識の難易度を指標化するためのプログラムを開発：リンク先はリンク元のページより基礎的な内容になるというKIT数学ナビゲーションのリンクの特性から各ページに記載している知識の難易度を統計処理して指標化するプログラムをPHPとMySQLを組み合わせて作成する。
２．学習行動分析プログラムの開発：まず、膨大なアクセスログデータから各学習者の行動履歴のデータを抽出し分析可能なデータにするプログラムをPHPとMySQLを用いて作成する。KIT数学ナビゲーションの各ページの数学の知識の難易度を指標化したデータと各学習者のアクセスログデータからを得られるページ滞在時間、リンクをクリックして参照したページ等のデータを組み合わせて、学習者がどのように知識構造の可視化を利用しているのか、学習者が学習目標に対して基礎的な内容を学習する傾向にあるのか、高度な内容を学習する傾向にあるのか等を分析し、学習者の学力および学習意欲を数値化するプログラムを作成する。
３．数学の知識構造グラフの最適化：知識構造グラフは基礎データの作成方法や各ページのリンクの張り方に依存している。数学の専門家の意見を参考にリンクの張り方等に変更を加え知識構造グラフの最適化を図る。
４．知識構造の可視化が学習に及ぼす効果の質的リサーチ：学習行動をログ解析から分析し、アンケートやインタビューも交え、知識構造の可視化が学習行動にどのような効果を及ぼしているかを分析し、考察する。
５．知識構造可視化による一般利用者の学習行動の変化の調査： 一般公開しているKIT数学ナビゲーションでも知識構造の可視化を公開し、公開前後の一般利用者の学習行動の変化をアクセスログデータより分析する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
設置場所を考慮し、電子黒板を９４インチから８７インチに変更したため、見積もりより１５万円低価格になったため。
サーバー用のモニターは既存の１７インチモニターを使用しているが、画面が小さく使いづらい。よって、大型高解像度の液晶モニターに切り替える。約９万円。
成果が出てきたので、学会発表や論文投稿を計画以上に取り組む。
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