概念の理解と知識の定着をはかる知的CAIに関する研究

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マイクロワールドに代表される発見的学習環境と、知的教授システムに代表される問題解決中心の学習環境を統合した、Bimodus CAIと呼ぶ新しい教育環境を提案し、特に、発見学習の支援方法を中心に研究した。Bimodus CAIにおける発見学習環境は、現実世界のモデルを計算機上に実現したダイレクト・マニピュレーション環境である。学習者はモデルを操作し、反応を観察しながら、モデルに埋め込まれた概念を獲得する。この過程で学習者は実験環境から情報を集め、整理し、自分の持っている背景知識を用いて仮説を立て、実験結果を解釈し、加工しながら、試行錯誤を繰り返す。学習者が新しい概念を発見するには、それを導くための前提知識を持っていることが必要であるが、この条件のもので、学習者に対する支援は、次の二つの目的を満たすシステムの振舞いであると考える。1)学習者の行う思考の領域を、背景知識全体から関連のある知識領域へ、さらに目標概念の発見に必要な前提知識領域へと、次第に縮小する。2)前提知識の領域において、正しい知識を導出できるような実験環境を提示する。学習者支援には学習者モデルが必要で、これは、システムに学習者と同じように実験環境から新しい概念を発見する機能をもたせ、学習者のふるまいをモニタして構築する。この機構は、内部実験装置、機械学習プログラム、背景知識から構成される。機械学習プログラムは、背景知識と内部実験装置から得られる情報を基に目標概念を獲得する。内部実験装置は学習者が行うのと同じ操作が可能で、学習者が収集するのと同じ情報が機械学習プログラムに与えられる。内部実験装置と学習者が操作する実験装置は表裏一体の関係にあり、学習者の操作をモニターしたり、システムが実験装置を操作してその結果を学習者に示したりする。