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[学位(修士)論文公開審査会] 入力支援機能を備えた日本語表記による初学者向けプログラミング学習環境の構築

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[学位(修士)論文公開審査会] 入力支援機能を備えた日本語表記による初学者向けプログラミング学習環境の構築

  1. 1. 入力支援機能を備えた日本語表記による初学者向けプログラミング学習環境の構築大阪市立大学大学院 創造都市研究科  都市情報学専攻 情報基盤研究分野 M04UC507 中村亮太
  2. 2. 背景中学、高校、大学での一般情報処理教育 文書処理, 表計算, インターネット検索, HTML ...etc... プログラミング教育はあまり実施されていない一般情報処理教育としてのプログラミング教育の重要性 日本の情報教育・情報処理教育に関する提言 2005 ( 情報処理学会情報処理教育委員会 )  論理的思考の育成 コンピュータの仕組みの理解 2
  3. 3. プログラミング教育の目標★プログラミングとは何かを理解することルールに従ってプログラムを記述することの体験 知識状態や考え方を明確にする力をつけられる記述したプログラムを実際に動かしてみる コンピュータはプログラムの指示通りにしか動かないプログラムのデバッグ作業の体験 自ら発見するという学習 自立的な思考力を養える 3
  4. 4. 既存環境でプログラミング教育を行う時の問題点プログラム言語のとっつきにくさ 英語のような表現 言語仕様の複雑さ文法エラーの発生 ちょっとした入力ミスで発生する実行時エラーの対処の難しさ プログラミング初学者ではデバッグが困難初学者の学習意欲を失わせる要因となりうる 4
  5. 5. 本研究の目的初学者向けプログラミング学習環境(PEN)を作成し、有効性を確認するPENの特徴1.容易に理解できるプログラミング言語を採用 とっつきにくさの解消2.プログラム入力支援機能 プログラムを作成しやすくする工夫3.プログラム実行制御/状態表示機能 プログラムの実行を観察できる工夫 5
  6. 6. 初学者向けプログラミング学習環境 PEN 6
  7. 7. 1.容易に理解できるプログラミング言語を採用DNCL : 大学入試センター 入試科目 「情報関係基礎」 日本語で表現されている 付加的な説明がなくても理解できる 平成16年度センター試験 「情報関係基礎」変数の宣言を追加組み込み関数追加 xDNCL 7
  8. 8. xDNCLの記述例 (BMI算出) 1: 実数 sintyo, taiju, bmi /* 変数の宣言 */ 2: 「身長を入力してください(cm)」 を印刷する 3: sintyo ← input() /* キーボードから入力 */ 4: 5: 「体重を入力してください(kg)」 を印刷する 6: taiju ← input() /* キーボードから入力 */ 7: 8: bmi ← taiju ÷ ( ( sintyo ÷ 100 ) × ( sintyo ÷ 100 ) ) 9:10: もし bmi < 20 ならば11: | 「痩せています」を印刷する12: を実行し,そうでなくもし bmi < 24 ならば13: | 「正常です」を印刷する14: を実行し,そうでなくもし bmi < 26.5 ならば15: | 「やや肥満です」を印刷する16: を実行し,そうでなければ17: | 「肥満です」を印刷する18: を実行する 8
  9. 9. 2.プログラム入力支援機能 9
  10. 10. 3.プログラム実行制御/状態表示機能 実行制御ボタン 実行速度調節バー 状態表示ラベル実行箇所マーカー 変数表示画面 10
  11. 11. 評価入力支援機能の有効性を検証するための実験 2種類のプログラム(各25行)を入力 入力支援ボタンを使用した場合 / 使用しなかった場合 被験者はキー操作、プログラミングに習熟した3名実験には教育支援システム SOLAR-CATSに 組み込まれたPENを使用 キーやマウス操作の記録再生が行える (ご協力:鹿児島大学 山之上先生) 11
  12. 12. キー入力数の解析結果 1200 支援ボタンなし 支援ボタンあり 支援ボタンなし 支援ボタンあり 1000 約 30% 減少 約 43% 減少 800 回 数 600 400 200 0 Program1 Program2入力支援ボタンを使用することによりキー入力数が減少タイプミスによる文法エラーの発生を減らせる可能性がある 12
  13. 13. 授業での使用例(1)大阪学院大学 情報学部 1回生を対象 (2005年度前期) プログラミング入門(座学) プログラミング演習 全13回のうち4回の講義および演習でPENを使用 C言語を学習する前に導入として使用 授業の最終日にアンケート調査 13
  14. 14. アンケート結果 (1)初めて使いましたがなかなか面白いものだと思いました。全てというわけではないですが、ある程度は解りました。日本語環境だったので、C言語よりわかりやすかった。プログラミング自体は、PENを使ってからの方が(何も知らない人間にしたら)わかりやすいかと思います。まず日本語でやり、その意味を理解してからでないといきなりC言語でプログラムを行っても、圧倒的に出来ない人の方が多いと思う。C言語をメインにやると思っていたためつまらなかった。 14
  15. 15. 授業での使用例 (2)大阪市立大学 2部学生を対象 (2005年度前期) 共通教育科目「情報処理 I」(全13回 180分/回) コンピュータリテラシーの習得を目的 HTML, 表計算, ワープロ ...etc... 最後の3回の授業でPENを使用 全授業終了後にアンケート調査 もっとも興味深かったものは何か? 全34人中12人がプログラミングと答えた 15
  16. 16. アンケート結果 (2)プログラミングをすることで、自分の都合のいいように問題を処理することができる楽しさを学んだ。プログラミングが全く出来なかったのに先週メールで提出したプログラムの課題や、今日のテストのプログラムが一人で出来て、エラーもなく実行できたので嬉しかったです。PENを使った作業は新鮮で面白かった。PENは本当におもしろかったと思う。パズルみたいだった。 16
  17. 17. おわりに初学者向けプログラミング学習環境 PENの構築入力支援ボタンの有効性を検証PENを用いた授業の紹介今後の課題 プログラミング初学者に対して有効性の検証 プログラミング教育での使用経験を積み重ねる プログラミング教育の普及活動PENの配布 - http://www.media.osaka-cu.ac.jp/PEN/ 17

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