発見的な知識の構成を支援する仮想実験環境の構築

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研究計画に基づき,仮想実験環境を構成する主要モジュールである,1a)仮説生成器,2a)実験計画器,1b)仮説入力インターフェース,2b)実験計画インターフェニスの設計と実装を行った.仮説生成器は,対象系において成立する定性的・定量的制約の集合(あらかじめ与えておくから,観測(既知)事実を説明できる部分集合を求める能力を持つ.実験計画器は,仮説を説明するために必要な事実を推論する能力を持つ.また,対象系においてしばしば現れる定性的・定量的制約の組み合わせを抽出し,「モデルグラフ」(各ノードがモデル(制約の1つの組み合わせ)に,その間のエッジが仮説(モデル)の切り替えに対応する)として記述しておくことにより,推論の効率化を実現した.インターフェースとしては,初等力学を例として,概念マップ.(意味ネットワーク)の形で仮説・実験計画を入力できるものを実装した.これらのモジュールを,平成14年度に作成した仮想実験シミュレータおよび可視化モジュールと統合し,発見学習を支援する仮想実験環境のプロトタイプを作成した.現在は,初等力学のいくつかの例題を対象として動作しているが,汎用的な設計のため,他の領域(電気回路,熱力学等を検討中)に対しても使用可能である.学習効果の検証は今後の課題であるが,予備実験の結果では,システムの助言は被験者によって有効であると評価され,システムの生成したシミュレーションを観察した被験者の多くが適切に誤りを認識するという,良好な結果が得られている.