2020 Fiscal Year Research-status Report

Development of an estimation method of error causes in problems for representing learners' understanding of program behavior

Research Project

Project/Area Number	19K21782
Research Institution	Chiba Institute of Technology
Principal Investigator	國宗永佳千葉工業大学, 情報科学部, 教授 (90377648)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	野瀬裕昭長野県工科短期大学校, 情報技術科, 教授 (60774940) 新村正明信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20345755) 山本樹明海大学, 総合教育センター, 准教授 (30535266)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2022-03-31
Keywords	プログラム動作 / 理解表出課題 / 誤答原因推定 / トレース課題 / プログラミング基礎概念 / 誤答分析
Outline of Annual Research Achievements	2020年度前半には，2019年度に開発したトレース課題の（単一要因）誤答生成プログラムについて，その妥当性の検証を行った．具体的には，2019年度までに収集した教育実践におけるトレース課題の解答データを用いて，誤答生成プログラムで生成した誤り要因ごとの誤答と，解答データ中の誤答を照合し，適切に誤答を生成できていることを検証した．検証の過程で発見された誤答生成プログラムの不具合については随時修正を行い，最終的には誤答生成プログラムの妥当性を検証することができた． 2020年度後半には，複数要因による誤答生成手法の研究を開始した．これまでに開発した誤答生成プログラムで生成可能な誤答の要因について，それらの関係性についての分析を行った．ここでいう関係性とは，複数の要因が同時に起こりえるか（独立性）や，実践から収集した誤答におけるそれぞれの誤答要因の共起関係などを指す．また，2020年度前半までに開発した誤答生成プログラムについて，当初単一要因のみの誤答を生成するように開発していたが，これを複数要因を同時に含む誤答を生成するように改修することで，2021年度以降の研究に用いることができるようにした．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究実績の概要欄で述べた2020年度の研究実績は，当初計画において実施する予定であった事項をほぼ満たしている．そのため，「おおむね順調に進展している」と評価した．
Strategy for Future Research Activity	2021年度前半には，複数要因を含む誤答生成手法についての検証と修正を行う．これは，2020年度前半と同様に，2019年度後半に開発した手法によって生成された誤答と，実践から得られた誤答とを比較することで検証を行い，必要に応じて手法の修正も行う． 2021年度後半には，類似度算出による誤答要因分析手法についての研究を行う．2021年度前半までに開発した誤答生成手法では，それぞれの誤り要因に対して典型的な誤りを含む誤答を生成することができるが，学習者による誤答については必ずしも典型的な誤りだけで構成されるわけではない．そのため，複数の生成された誤答と学習者による誤答との間で類似度の算出を行うことで誤答の要因を分析する手法を開発する．また，手法の検証についても並行して行う．
Causes of Carryover	新型コロナウイルスの感染拡大の収束が見込めない中，2020年度に成果発表や情報収集を予定していた各種学会が軒並みオンライン開催となった．また，当初計画していた研究代表者と研究分担者の全体会合についても，オンラインで実施することとなった．そのため，学会参加費および出張旅費について，当初の執行計画から大幅な変更を余儀なくされた． 2021年度には，システム開発およびデータ検証に用いるPC等の購入や，情報収集・成果発表のための学会参加費に計上する計画である．