2012 Fiscal Year Research-status Report
「作ることによる学習」と「誤りからの学習」を統合するモデリング学習環境の開発
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23501107
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
堀口 知也 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 教授 (00294257)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平嶋 宗 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10238355)
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| Keywords | モデリング学習環境 / 定性推論 / 誤りへの気づき／修正 / ロバストシミュレータ / 制約の意味論 |
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| Research Abstract |
本研究において開発を目的とする「誤ったモデルの振る舞いに対する適応的説明機能を持つモデリング学習環境」は，次の６つのモジュールから構成される．すなわち，（１）GUIによりモデル部品を組合せてモデルを作成するモデル作成インターフェース，（２）作成されたモデルを内部の形式表現に翻訳するモデル翻訳器，（３）形式表現されたモデルの計算可能性をチェックした上でその振る舞いを計算するロバストシミュレータ，（４）学習者の作成したモデルと正しいモデルを照合して両者の差異を同定するモデル照合器，（５）両者の差異に基づき作成されたモデルの振る舞いを説明する説明生成器，（６）モデルを構成する制約群の物理的意味を格納した知識ベースである．また，補助的システムとして，（７）対象系とその正しいモデルを問題作成者が記述するためのシナリオ作成支援ツールを作成する．
平成24年度末までに，モジュール（１）～（６）の実装を完了し，各々の単体テストおよびモジュールを統合した動作検証において，問題ない動作を確認した．（４）の開発にあたり，効率性・汎用性を改善するため，当初予定にはなかったSME（構造写像エンジン）（米Northwestern大学のForbus教授の協力を得た）の組み込みを行ったため，検証作業にやや時間を要したが，平成23年度末の時点で進捗が予定より進んでいたため，全体としては遅れを生じていない．平成25年度は，引き続き（７）の設計・実装を行い，初頭力学を対象とした実験用シナリオを10個程度作成し，システムによる学習効果を予備実験によって確認する予定である．
完成した試作システムおよび予備実験の結果について，国際会議および国内研究会において研究発表を行う予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本システムを構成する６つのモジュール（「研究実績の概要」参照）の内，平成24年度末までの当初計画であったモジュール（１）～（６）の実装を完了した．各モジュールの単体テストの結果は良好であり，これらを統合しての動作検証においても，問題ない動作を確認した．中核モジュールである（３）ロバストシミュレータの実装には，当初の予定通りQSIMを用いたが，推論効率の改善のため，定性プロセス理論の適用を検討中である．また，（４）モデル照合器の開発にあたり，米Northwestern大学のForbus教授の協力を得て，SME（構造写像エンジン）を組み込み，効率性・汎用性を当初予定よりも大幅に改善した．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，モジュール（７）の設計・実装を行い，予備実験用シナリオの作成を通して動作検証を行う．そして，予備実験を実施し，システムによる学習効果を確認する．また，ユーザインターフェース（モデルの作成，及びシミュレーション結果・説明の表示）に関わる部分については，同予備実験を通して当初設計の改良を試みる．
モジュール（７）に関しては，可能であれば物理教師の協力を得て，システムの実地での使用を視野に入れた改善を行っていく．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
前年度までに開発した各モジュールの最終単体チェック，及びモジュール（１）～（６）の統合・検証を行うための計算機は，前年度までにすべて購入済みである．本年度新たに開発するモジュール（７），及び実施予定の予備実験は，既有の計算機を用いて行う．
研究成果を公開するための研究成果公開用計算機を，今年度新たに購入する．研究成果公開用Webページ作成のための学生雇用費が発生する．また，研究に関する打ち合わせ（神戸において２回程度），及び研究成果の発表（国際会議１回（11月），国内学会２回程度を予定）のための旅費が必要である．
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