人工知能の手法を用いた電磁気学教育システムの作成
【研究分野】科学教育
【研究キーワード】
電磁気学 / ICAI / Lisp / prolog / 学生モデル / 教授知識ベ-ス / プロダクションル-ル / 問題-解答索引システム / Prolog / 人口知能 / エキスパートシステム / 教授知識 / 電磁気学の学習 / 人工知能 / PROLOG
【研究成果の概要】
大学レベル電磁気学の学習指導方法に関して、次の内容の研究を行った。
(1)電磁気学における講義内容の項目と講義項目順序の再検討。
(2)学力レベルに適した理解し易い教え方および表現の方法。
(3)電磁気学演習におけるICAIシステムのフレ-ムワ-クの構成。
(4)知識ベ-スのプロダクションル-ル化と演習問題の作成。
(5)学生の学力レベルの評価判定と学生モデルの構築方法。
(6)解答の間違いを発見する推論機構、間違い訂正とその指導機構。
(7)大学入学試験に出題された問題の分類と解答の索引。
これまでの大学1年生(2年生)の電磁気学の講義では、ベクトル解析を織りまぜながら、静電気、静磁気、電流の作る磁界、電磁誘導の順序で教えるのが一般的である。しかし、数学が得意であれば、ベクトル解析はそれほど難しくはないが、実用的な面で電磁気学に興味をもつ学生には、ベクトル解析は不向きであろう。それゆえ、学生の素質および学力によってクラス分けし、それぞれ異なる内容および順序で電磁気学を教えることのできる知的CAIシステムの構築を研究した。
本研究では、講義を補足する演習における指導システムを考え、電磁気モ-ドと指導モ-ドからなる2レベル構造の知的CAIシステムを構成した。このシステムでは、コンピュ-タが問題を生成し、それを解き、学生の解答入力と照合して間違いを見いだしながら指導する。指導におけるデ-タは、それぞれの学生の学生モデルとして記録され、その後の学習および指導の参考となる。
これとは別にマウスの操作だけで、デ-タベ-スから適切な情報を引き出すことのできる人工知能「問題-解答索引システム」を構築した。
以上の研究は、慶応義塾大学ではソニ-社製ワ-クステ-ションNEWSを、玉川大学ではマッキントッシュ2台を用いて行われた。
【研究代表者】