Identification of logical thinking ability from online handwritten data

从在线手写数据中识别逻辑思维能力

基本信息

批准号：
20H04292
负责人：
山名早人
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H04292/
关键词：
オンライン手書きデータ視線データ論理的思考力ビッグデータ解析パーソナライズドラーニングデータマイニング学習データ解析視線情報ストローク情報ペンベーズドコンピューティング幾何学問題角度記号読解力オンライン手書きヒント参照部分点難易度

项目摘要

本課題では最終目標として「オンライン手書きデータを用いた論理的思考力の推定」を目指しており、思考過程の見える化を目標としている。2022年度は、2021年度に引き続き「数学幾何学問題」を主に対象として、「書き込みストロークデータへのメタデータ自動付与」を拡張し、一般的に幾何学問題において図形に書き込まれる各種記号に対するメタデータの自動付与を完成させた。同手法は、図形領域への書き込みとそれ以外のデータを分離させて取得し、図形領域への書き込みにおいては、中学及び高校での数学幾何で用いられる記号（「同一角を示す記号」「同一辺長を示す記号」「平行を示す記号」等）、合計14種類の記号を自動判定するものである。評価実験の結果、14種類の記号を平均0.85の精度で判別できることを確認した。ただし、記号の種類に依存して、0.70～0.93の精度となった。次に、被験者38名を対象に幾何問題を対象とし、解答時のストロークデータを取得した。ストロークの書き込み順を解析し「３種類の解答戦略への分類」を実施した。特徴量は、図形への書き込み記号の出現順を元に構成したuni-gram，bi-gram，1-skip-gramであり、XGBoostを用いて分類した。結果として、正解率 0.71、F値0.57を得た。2022年度は、上記の研究に加えて、研究実施中に明らかとなった「解答中の被験者の挙動が解答戦略に与える影響」を明かにすることを目的とし、「眼球運動を用いた解答戦略有無の判定」へのチャレンジを行った。具体的には、解答中の「眼球運動データ」を14名から取得し、解答戦略の有無判定の可能性を検証した。眼球運動データから20の特徴量を抽出し、XGBoostを用い３状態（明確な解法に基づく解答，積極的解法探索，非積極的解法探索）の自動分類を行い、正解率0.54を得た。

该任务旨在“使用在线手写数据估算逻辑思维技能”作为最终目标，目的是可视化思维过程。在2022年，与2021年一样，我们扩展了“自动元数据赠款，以撰写中风数据”，主要关注“数学几何问题”，并完成了自动元数据赠款，以介绍在几何问题中写给形状的各种符号的自动元数据。该方法将写入分为几何区域和其他数据，并自动确定初中和高中数学几何形状中使用的14种类型的符号（例如“指示相同角度的符号表示相同的角度”，“指示相同侧面长度”的符号，“指示相同的符号”，“指示相同级别”，“指示平行词的符号”，“指示平行区域”，等等。作为评估实验的结果，可以证实14种类型的符号可以以0.85的平均准确度来区分。但是，根据符号的类型，准确性为0.70至0.93。接下来，在回答时，将38名受试者用于几何问题和中风数据。分析了中风写作顺序，并进行了“分类为三种类型的答案策略”。特征值是Uni-gram，bi-gram和1-Skip-gra，它们是根据图表出现在图上的写入的顺序构建的，并使用XGBoost进行了分类。结果，正确的答案率为0.71，F值为0.57。除上述研究外，在2022年，目的是揭示在研究过程中揭示的“对答案策略的效果”，而挑战是“确定使用眼动的答案策略”。具体来说，我们获得了14人正在回答的“眼动数据”，并检查了确定是否存在答案策略的可能性。从眼动数据中提取了二十个功能，并使用XGBoost，三个状态（基于明确解决方案，积极的解决方案搜索，非活动解决方案搜索）自动分类，从而使正确的答案率为0.54。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

幾何問題を題材とした解答戦略の自動推定 -オンライン解答データを用いて-

自动估计几何问题的解答策略 - 使用在线解答数据 -

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mizutani T;Ano T;Yoshioka Y;Mizuta S;Takemoto K;Ouchi Y;Morita D;Kitano S;Miyachi H;Tsuruyama T;Fujiwara N;and Sugita M;岡田一洸，田中聖也，工藤雅士，三浦将人，山名早人
通讯作者：
岡田一洸，田中聖也，工藤雅士，三浦将人，山名早人

幾何証明問題の解答に対する自動部分点付与の検討

几何证明问题答案的自动部分点分配的考虑

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Rahman Md. Matiur;Nakanishi Ryoka;Tsukada Fumi;Takashima Shigeo;Wakihara Yoshiko;Kamatari Yuji O.;Shimizu Kaori;Okada Ayaka;Inoshima Yasuo;岡田一洸，工藤雅士，三浦将人，田中聖也，山名早人
通讯作者：
岡田一洸，工藤雅士，三浦将人，田中聖也，山名早人

眼球運動を用いた解答戦略有無の判定－数学問題を対象として－

使用眼球运动确定是否存在回答策略 - 对于数学问题 -