類推に基づく知識の一般化を指向した問題演習システムの開発

开发旨在类比泛化知识的问题练习系统

• 批准号: 21H03565
• 负责人: 堀口 知也
• 金额: $ 9.98万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03565/
• 关键词: 知的学習支援システム; 例からの学習; 類推; 知識の一般化; 可視化; 構造写像エンジン; 構造一般化エンジン

対象領域の深い理解を達成する上で有効とされる「例からの学習」では，解法を概念・原理と結びつける問題スキーマ，例題間の共通点・相違点を一般化する汎化スキーマを獲得することが重要である．先行研究では，これらを支援するために「説明生成器」及び「問題系列生成器」を開発し，それらが問題スキーマの獲得に貢献することを実験的に確認したが，汎化スキーマの獲得には不十分との知見も得られた．これは，汎化スキーマ獲得の中心となる類推及び知識の一般化が大きな負荷を伴う認知過程であることによる．そこで本研究では，学習者の認知負荷の軽減を指向して，(1)問題構造を可視化・操作可能化し，(2)問題比較と知識の一般化をより直接的に支援する「類推マップ」を開発し，その有用性を検証する．これによって，「例からの学習」を十全な汎化スキーマの獲得に結びつけるための支援方法を確立することを目的としている．2021年度は，問題スキーマ及び汎化スキーマの獲得を支援する機能の中核となる「類推マップ」を設計し，プロトタイプの実装を行った．このとき，知識の一般化にかかる「類推」の認知負荷を軽減するため，まず，(1)問題の構造や構成要素間の照合関係を可視化・操作可能化する支援機能を設計・実装した．その際，問題の構造を明示的に記述するため，研究代表者らが先行研究で開発した「制約の意味論」に基づくモデル記述ツールを用いた．次に，(2)学習者が作成した問題間の照合を診断して助言を生成する支援機能を設計・実装した．その際，類推における構成要素間の照合関係の「良さ」を評価するため，研究協力者のForbus教授らが開発した「構造写像エンジン(SME)」を用いた．なお，コロナ渦の影響により，主システムの実装に必要な計算機の納入が遅れたため，2022年度4月～6月に主システム開発と動作試験を行うこととした．

For deep understanding of the image field, there is a solution to the problem, a concept, a problem, a problem, The first step is to find out what the problem is. Generalization, acquisition, and generalization of knowledge. This study aims to reduce cognitive load of learners by: (1) visualizing problem structure and operation;(2) comparing problem structure and generalization of knowledge;(3) providing direct support;(4) exploring analogy; and (5) demonstrating usefulness. In 2021, the problem was solved and the generalization was carried out. The generalization of knowledge, the reduction of cognitive load of analogy, and the design and implementation of support functions for the visualization and operation of the structural relationship between the constituent elements of the problem. When the structure of the problem is explicitly described, the representative of the research team develops the basic description of the meaning of the restriction. Second,(2) Learners create problems, diagnose problems, and generate support functions. In the meantime, the "good" evaluation of the relationship between the constituent elements was carried out by Professor Forbus of the research collaborator. In April to June 2022, the main system development and operation trial will be carried out.

项目成果

すれ違いの解消スキル育成を指向した学習支援システムの提案

旨在培养解决差异技能的学习支持系统提案

• 发表时间: 2021
• 作者: 茂木誠拓;古池謙人;東本崇仁;堀口知也;平嶋宗
• 通讯作者: 平嶋宗

すれ違いの解消に向けた背景知識の推論能力を育成する学習支援システムの提案

提出一种基于背景知识培养推理能力以消除差异的学习支持系统

• 发表时间: 2021
• 作者: 茂木誠拓;古池謙人;東本崇仁;堀口知也;平嶋宗
• 通讯作者: 平嶋宗

Proposal of Learning Support System for Improving Skills in Inferring Background Knowledge in Conversation

提高会话背景知识推断能力的学习支持系统的提案

• DOI: 10.1007/978-3-030-78361-7_9
• 发表时间: 2021
• 期刊: Proc. of HCI International 2021 (LNCS, Vol.12766)
• 作者: Mogi;T.;Koike;K.;Tomoto;T.;Horiguchi;T.;and Hirashima;T.
• 通讯作者: T.

Learner Model for Adaptive Scaffolding in Intelligent Tutoring Systems for Organizing Programming Knowledge

用于组织编程知识的智能辅导系统中自适应脚手架的学习者模型

• DOI: 10.1007/978-3-030-78361-7_6
• 发表时间: 2021
• 期刊: Proc. of HCI International 2021 (LNCS, Vol.12766)
• 作者: Koike;K.;Fujishima;Y.;Tomoto;T.;Horiguchi;T.;and Hirashima;T.
• 通讯作者: T.

Error-based Simulationを対象にした因果推論理論に基づく自動的な補助問題生成法の検討

基于因果推理理论的误差仿真辅助问题自动生成方法研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 相川野々香;古池謙人;東本崇仁;堀口知也;平嶋宗
• 通讯作者: 平嶋宗