数学教科書内容の知識データベース化

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本研究の目的は、教師が授業設計を行う際の提示情報の選択やその系列化に関する意思決定の特徴を抽出するために、授業設計過程の分析システムを開発することを想定し、そのために必要な数学教科書の知識データベース化の方法を検討することである。具体的には、以下のことを行った。第一に、高校数学の教科書を効率的に電子化する方法を検討した。そのために、テキスト情報をOCRで認識させ、誤認識部分の訂正と数式のTeXへの変換作業を人手で行う方式が現実的であると結論した。この時、改ページの情報や、文中のゴチック文字、下線などの装飾の情報も手作業で位置指定して入力し、可能な限り教科書の状態を復元できるようにした。一方、図については、一つ一つをイメージデータとしてスキャナで入力し、テキスト中のその図を参照する位置に、ファイル名を埋め込む方式が適当であると判断した。第二に、電子化した教科書情報を知識データベース化するために必要な意味情報の記述形式を検討した。具体的には、まず、教科書のテキスト情報を、1文ごとに区切り、各行を、タイトル、目標提示、例、定義、定理、証明、解説、問題、ヒント、解答、図表、脚注に分類する。これ等の作業は、文頭や文末のキーワードや表現、文の長さなどを手がかりとして、プログラムで判断し、最終的には人間が対話的に確認する半自動処理方式とした。また、図表の参照関係も、可能な限り半自動処理を行うようにした。この作業の後、各行にユニークな番号をふり、さらに、教科書間の類似情報を参照する鍵となる学習目標と対応づけた。学習目標の抽出についても、可能な限り半自動化するために、文中のゴチック文字を拾い、それと前述の分類情報を用いて、行動目標の形で記述することとした。なお、問題については、問題のカテゴリー情報を含めることとした。第三に、以上の方法でデータベース化した情報が、教師の意思決定の特徴を抽出するのに有効なことを実験的に確認した。