マトリックス型テキスト編集モデルによる学習過程の可視化

マトリックス型テキスト編集モデルによる学習過程の可視化

v1 2014-03-15 ◎山口琢(学生)、大場みち子、高橋修

公立はこだて未来大学

1 JSiSE 2013年度特集研究会 2014-03-15、山口琢@はこだて未来大学

アジェンダ •  デモ: マトリックス型文章編集 •  背景と課題: 支援システムの… – 長期間にわたる大規模な実践 – 学習・教育との連携による相互改善 – それらの持続可能性

•  作文支援システムへの提案 •  先行研究 •  アプローチ •  結果と考察 •  まとめと今後 JSiSE 2013年度特集研究会 2014-03-15、山口琢@はこだて未来大学 2

マトリックス型文章編集デモ

JSiSE 2013年度特集研究会 2014-03-15、山口琢@はこだて未来大学 3

編集操作ログデモ


背景と目的を対応づけて整理しているマトリックスに、行を追加する



デモ用のログ出力行追加ボタン


行が追加された


RowAppend: 行が追加された追加先のマトリックスのidはcc_117 行内にはセルが2つ追加されていて、idはcc_323とcc_324である

追加した行にテキストを書き込む



paragraphBefore: 段落が追加された。追加された段落を含む要素のidはcc_324。それって、さっき追加した行内のセルだ！

テキスト(段落)が追加された

Yyyyyyy zzzz

xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x. xxxx xx xx xxx, xx, xxxx x.

編集のアウトプット


xxx

yyy xxx

yyy Xxx xxx

Yxx xxx

xx

yy

zz

xxx

Axx

Cxx xxx xxx

Bxx

Dxx xxx xxx

xx

yy

zz

xxx

Axx

Cxx xxx xxx

Bxx

Dxx xxx xxx

xxx

Exx

Fxx xxx xxx

xxx

Gxx

Hxx xxx xxx

xxx

Kxx

Lxx xxx xxx

xxx

yyy Xxx xxx

Yxx xxx

xx

yy

zz

xxx

Axx

Cxx xxx xxx

Bxx

Dxx xxx xxx

xx

yy

zz

xxx

Axx

Cxx xxx xxx

Bxx

Dxx xxx xxx

xxx

Exx

Fxx xxx xxx

xxx

Gxx

Hxx xxx xxx

xxx

Kxx

Lxx xxx xxx

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考え方 (視点とその組合せ)

編集行動パターン

文章

テンプレート (オプション)

支援システムの背景と課題


持続可能な学習教育支援システムの開発と運用

ICT技術の発展と全ての教育機関（初等・中等・高等教育機関等の公式教育機関，企業や教育サービス業者等の非公式教育機関を含む）における情報インフラ整備の進展に伴い，これまでに蓄積されてきた教育システム研究の成果をシステムの機能として実現すること，また開発したシステムを日常的に利用して長期間にわたる大規模な実践をすることが比較的容易になってきました．このような状況の中，今後一層重要となるのが学習教育システムの開発と運用の持続可能性であり，容易で継続的にシステムを運用できるようにすること，そして目指す学習や教育の形と支援機能の連携を明確にして改善できるようにすることが求められます．…

JSiSE 2013年度特集研究会の趣旨 JSiSE 2013年度特集研究会 2014-03-15、山口琢@はこだて未来大学 13

支援システムの課題

•  長期間にわたる大規模な実践 •  学習・教育との連携による(相互)改善


長期間にわたる…実践

•  ある指導を長期に運用 –  教室，指導法，システムの長期運用

•  ある人が長期に学習 –  小中高大，仕事，プライベート


…大規模な実践

•  様々な情報環境 – 様々な情報機器 – 様々な支援システム

•  様々な学習者 – 習熟度，障がい者


長期にわたる大規模な実践

整理 •  クロスプラットフォーム •  支援システム間の相互運用性 •  アクセシビリティ •  機密保護


学習・教育との連携による相互改善

•  学習・教育の改善 – 中立性目指す学習や教育の形に対する一定の中立性

– 学習・教育状況の可視化比較や変化の検出

•  システムの改善 – 新たな知見のフィードバック


作文支援システムへの提案


作文支援システムへの提案

•  Open Web Platformの採用 – W3C，Unicode Consortium，IETF，… – HTML，CSS，ECMAScript，HTTP，…

•  新たな文章編集モデルの開発 – 作文支援システム間で共有できるモデル個別の具体的なシステムではなく

– 文章編集のモデル作文の認知心理的モデルではなく

(詳しくは後述) JSiSE 2013年度特集研究会 2014-03-15、山口琢@はこだて未来大学 20

OWPの採用文章編集モデル

クロスプラットフォーム ✓

相互運用性 ✓

アクセシビリティ ✓

機密保護 ✓

中立性 ✓

可視化 ✓


学習の可視化


xxx

yyy

xxx

yyy Xxx xxx

Yxx xxx

xxx

yyy

zzz

Xxx xxx

Yxx xxx

Zxx xxx xxx, xxx xxxxx.

xxx

yyy

zzz

Xxx xxx

Yxx xxx

Zxx xxx xxx, xxx xxxxx.

既定の入力欄を埋めた

観点を足した

0から観点を構築した

xxx

yyy

指導の可視化

指導・レビュー後の行動が違うということが分かる

違うということと、その良し悪しとは別


指導・レビュー

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編集が行われた

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マトリックス編集が活発に行われた

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文字編集が活発に行われた

先行研究文章編集モデル


先行研究の検討:アジェンダ

1. 中立な作文可視化システムの例 2. キーストローク・ロギング 3. プログラミング状況を可視化する例 4. 従来の文章編集モデル

↓ 新しい文章編集モデルが必要


1. 中立な作文可視化システムの例学習者センシングのための筆記行為の検知手法と評価

江木・尾澤 2012，日本教育工学会論文誌

•  加速度センサを用いて学習者の筆記行為を検知 •  筆記行為を検知して学習状況を推定 •  教員が多数の学習者の状況を客観的に把握することを支援

↑ •  手書きする限り，指導方法に対して中立 JSiSE 2013年度特集研究会 2014-03-15、山口琢@はこだて未来大学 27

2. キーストローク・ロギング

Keystroke logging in writing research: Using Inputlog to analyze and visualize writing processes

LEIJTEN & VAN WAES 2013，Written Communication

•  プレーン・テキスト・エディターを開発 •  文字や改行などの入力を記録 •  入力の間隔(pause)などを分析 •  初学者と熟達者とを比較

↑ •  書き手がそのように編集する意図が分からない •  発話分析を組み合わせると，大規模化できない


3. プログラミング状況を可視化する例

プログラマのデバッグ能力をキーストロークから測定する方法

高田・鳥居 1994，電子情報通信学会論文誌

•  キーストローク監視，プログラマの活動を分類 •  プログラミングで使用するツールの起動も含む •  プログラマのデバッグ能力を測定

↑ •  システムの高度な機能の使用をとらえている JSiSE 2013年度特集研究会 2014-03-15、山口琢@はこだて未来大学 29

…では，文章編集システムの機能をもっと記録すればよいのか？


4. 従来の文章編集モデル •  ページ型モデル – 「2段組への図の配置で苦慮」などを検知 – それは，作文指導で知りたいことではない．

•  アウトライン型モデル – 「〆切直前に『はじめに』を修正している」などを検知

– その意図を検知するのは困難 •  プレーン・テキスト型モデル – 様々な，ITによる作文に適用可能 – そのように編集する意図が分からない


指導のうえで知りたいことを検知できる，新たな文章編集モデルが必要


アプローチ


テクノロジー・プッシュ・アプローチ

「教育工学研究の方法」(清水ら 2012)

•  v.s. リクワイアメント・プル •  問題抽出フェーズ – マトリックス型の文章編集モデルが役立つのではないか

– Proof of Concept(POC)を実施 ← 今回はここまで

•  実践・評価フェーズ •  改善フェーズと第2ラウンド以降 JSiSE 2013年度特集研究会 2014-03-15、山口琢@はこだて未来大学 34

POCにおける評価

OWP技術によって，マトリックス型の文章編集モデルを，実装することができる ↓ プロトタイプを開発 – エディターとして使える – ログから何らかの解釈を導き出せる – メモリー所要量が許容範囲内である


結果と考察


•  エディターとして使える •  ログから何らかの解釈を導き出せる •  メモリー所要量が許容範囲内である


プロトタイプの評価

•  今回の投稿などを作成


エディターとして使える

ログから何らかの解釈を導き出せる


マトリックス操作

段落追加など

文字編集など

〆切間際には、視点は再考しないらしい…

メモリー所要量が許容範囲内である 1/2

テキスト出力したものをWordに読み込んで比較


メモリー所要量が許容範囲内である 2/2

•  編集せず，ただ表示するだけの場合(view)と比較

•  普通のHTML文章なので JSiSE 2013年度特集研究会 2014-03-15、山口琢@はこだて未来大学 41

まとめと今後


まとめ •  長期間にわたる大規模な実践において，学習・教育との連携による(相互)改善を持続するには

•  Open Web Platformの技術を使って，新しい文章編集モデルを開発する必要がある •  OWP技術を使って，マトリックス型の文章編集モデルを，実装することができそうだ．


今後

•  問題抽出フェーズ – マトリックス型の文章編集モデルが役立つのではないか

– Proof of Concept(POC)を実施

↓ ここから •  実践・評価フェーズ •  改善フェーズと第2ラウンド以降 JSiSE 2013年度特集研究会 2014-03-15、山口琢@はこだて未来大学 44

以上


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