プログラム学習時の脳情報から解明する学習能力に応じたコンピュータ言語の研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究はプログラミング初学者がプログラム学習を始める際に，「ビジュアル型」コンピュータ言語と「テキスト型」コンピュータ言語のどちらで学ぶのが適切かを，神経生理学的調査と学習基礎能力から総合的に判断する手法の提案とその適合性の評価を目指すものである。プログラミングには，課題解決への論理的思考力やコンピュータ言語による表現力，そして変数を使った数式，計算力など脳領野全域にわたる活動が推察される。従って，このような広範な脳領域にわたる脳機能を賦活する学習においては，神経生理学の知見からの脳情報の分析が必要と考える。そこで，教育工学の分野に神経生理学を基盤とした脳領野間のネットワーク分析を応用し，初学者に適応するコンピュータ言語の判別法を提案するため，1.健康な大学生で，プログラミング初学者と，プログラミング習熟者 (基本情報技術者試験合格者など)を被験者とし，彼らに，プログラム基本構造に関するプログラム2題 (分岐や繰り返しなど)を「ビジュアル型」言語と「テキスト型」言語でそれぞれプログラミングさせる (計4題)。問題提示からプログラム実行までを，ドライ式の8チャンネルウェアラブル(ワイアレス) 脳波計で計測する。2. 同じ被験者に対し安静閉眼時の脳波計測から，脳の基底状態とみなしたデータを収集する。そして，それぞれの型によるプログラム学習下の脳活動と安静閉眼時のデータとの相関を算出し，認知/理解の脳波特徴成分を解析，それぞれの型によるプログラム学習での認知/理解を定量的に評価する。本年度は，1. を実施するための準備を行った。すなわち，プログラミング初学者と，プログラミング習熟者に提示するための「ビジュアル型」と「テキスト型」のコンピュータ言語の課題についてプログラムの構文や難易度を検討し，どの実施回でもプログラム説明のための授業が同質となるよう，ビデオ教材を作成した。