数式検索技術を核とした数学学習援用システムの開発とその学習分析

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本研究の目的は，数式検索システムおよび数学学習援用環境の構築である．これは，STEM教育ならびに数理・データサイエンス教育が世界の潮流となりつつある中，同教育を実践する上では必要不可欠な数式に対して苦手意識を抱く者が多いことに対し，数式をベースに開発された数学学習援用環境を学習者や教育者に提供するものである．具体的には，数式変形の行間が読めない学習者に①変形の根拠となる公式へのアノテーション（注釈付与）機能，数式を解釈できない学習者に②（与式内の）学習項目要素の提示機能，数式展開に苦労する学習者に③適用可能な公式の自動表示機能を統合的に構築することで数学学習の足掛かりをサポートする．これら①②③を実現するために必要な，曖昧検索を含めた数式検索も基盤技術として確立することが初年度におおよそ課せられた課題であり，無事に終了した．数式検索技術は現時点でプロトタイプ作成が概ね終了し，一定の成果も得られていると考えているが，一方で，3年目を迎え，同機能に対応するアルゴリズムを精査する中でバグも複数見つかっており，2年目より改善策について検討しているものも完了したものも混在している．さらに，我々は自己開発した数式検索システムの応用として，変形されていく数式に対し，公式適用箇所をその公式名とともにアノテートする“変形依拠公式提示機能”の開発を進展させた．一方で，事前登録した公式に代数的変形が施された上で適用する例として数式処理システム（CAS）のWolfram Alpha（API）を利用した先行研究があるが，その範囲は限定的であり，他のCASの有力候補としてSympyを取り上げ，カバー率向上を実現させたが，同時に処理速度の低下が確認されたため，実用可能性の高い同機能への拡張を目指している．さらに3年目は，AI技術を適用した，数式内の記号に対する意味推定の技術開発について取り組んでいる．