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KIT 物理ナビゲーションの演習問題の開発－アダプティブラーニングを支援する総合的なウェブサイトを目指して－

Development of Practice Problems on KIT Physics Navigation- Adoptive Learning 工藤 知草*1, 西岡 圭太*1, 秋山 綱紀*1，渡辺 秀治*1，中村 晃*1
Tomoshige Kudo*1, Keita Nishioka*1, Koki Akiyama*1, Shuji Watanabe*1, Akira Nakamura*1*1 金沢工業大学 基礎教育部*1Kanazawa Institute of Technology Academic Foundations Programs
Email: kudo@neptune.kanazawa-it.ac.jp
あらまし：物理の e ラーニングウェブサイト「KIT 物理ナビゲーション」を開発し，2016 年 3 月にウェ
ブ上に公開した。これまでに，1 ページ 1 知識で，力学，電磁気学，波動，熱力学に関する物理法則などのページを作成してきた。どのページからアクセスしても，自分の知りたい知識をピンポイントに知り，さらに，自分の知識に応じて，基礎や応用の知識を獲得するようなアダプティブラーニングを支援する総合的なウェブサイトを目指して，新たに，演習問題のページを開発した。
キーワード：e ラーニング，物理，ウェブサイト，演習問題，物理ナビゲーション

1.

はじめに

2.

2016 年 3 月から物理の e ラーニングウェブサイト
「KIT 物理ナビゲーション」(1)を公開している。2019
年 4 月から，新たに演習問題のウェブページを作成しはじめた（図 1）。ここでは，演習問題の例と，そのハイパーリンク構造について説明する。ここで，KIT 物理ナビゲーションには，以下の特徴がある。
・高校の知識から大学の知識へスムーズに学習することができる(2)。
・知識構造が可視化され，自分の知識を確認することができる(3),(4)。
・教科書のような積み上げ式ではなく，アダプティブラーニングにより，自分の知識に応じた学習をすることができる(5)。
・物理，数学(6)，工学(7)の STEM（Science, Technology,Engineering, Mathematics）の知識を総合的に学習することができる(5)。
・Google 翻訳で，英語などすべての言語に対応している。
このように，STEM の知識を総合的に学習できるウェブサイトを構築してきた。

演習問題

演習問題を新たに作成した。ここでは，演習問題の 2 つの例を示す。図 2 は 1 体問題の演習問題を示し，図 3 はエレベータと人の 2 体問題の演習問題を示す。ここで，図 3 は，図 2 の応用問題である。これらは，運動方程式を適切に理解し，運動方程式をたてて，解くことができるかを問う問題である。ここで，図 2 は，ラジオボタンで回答する形式にした。
正解を選ぶと，図 4 のように「正解！」と表示され，その下に解答と解説が表示される。

図 2 例題 1（1 体問題）

演習問題を追加
図1

KIT 物理ナビゲーションのトップページ

図 3 例題 2（2 体問題）

― 103 ―

教育システム情報学会 JSiSE2020
第45回全国大会
2020/9/2-9/4

図 4 例題 1 の解答と解説図 3 の演習問題に必要な知識として，等加速度直線運動，等速直線運動，垂直抗力があり，ハイパーリンクで復習することができる。図 3 の設問（1）で，解答を押すと答えが表示され，解説を押すと詳しい解説が表示される（図 5）。そのときに，問題を解くために必要な知識を補いながら，どのページからアクセスしても，解けるように工夫した。解説において，「ニュートンの運動の第二法則（運動の法則）」をクリックすると，運動の法則の意味を知ることができる。また，「運動方程式」をクリックすると，運動方程式のたてかたを学習することができる。
図 6 は，演習問題と関連する知識も含め，それらの難易度とハイパーリンク構造を示したものである。

図 6 において例題 2（2 体問題）の方が例題 1（1 体問題）よりも難しく，例題 2 からアクセスして，解けない場合は，より基本的な問題である例題 1 を復習して解くことができる。例題 1 が解けない場合は，さらに，「ニュートンの運動の第二法則（運動の法則）」と「運動方程式」を復習してから，再度，例題 2 にチャレンジすることができる。図 6 の矢印の向きは，難しい知識からやさしい知識への向きを示した（リンクバックラーニング）。どの演習問題からトライしても，問題を解くことができるようにハイパーリンク構造を工夫する必要がある。

3.

まとめ

新たに演習問題を作成して，ウェブサイトで公開した。訪問者が，演習問題を解くために必要な知識を補いながら，アダプティブラーニングできるような総合的なウェブサイトを構築することを目指している。現在は，力学の演習問題を作成しているが，さらに演習問題を作成することが課題である。また，
クラスター分析(8) により，演習問題のウェブページのアクセスログ解析をすることで，適切なハイパーリンク構造に改善することも課題である。
本研究は，JPSP 科研費 JP19K03154 「知識構造の可 視 化 と 連 携 し た演 習 とチ ャ ッ ト 機 能 を 備え た
STEM 学習環境の構築と分析」の助成を受けたもので，記して謝意を表します。
参考文献

図 5 例題 2 の解答と解説
例題 1（2 体問題）

例題 2（1 体問題）

等加速度
直線運動

加速度

力

質量

運動の法則

運動方程式のたてかた

図 6 アダプティブラーニング(1) KIT Physics Navigation: Available at
http://w3e.kanazawa-it.ac.jp/math/physics(2) Kudo, T. Nishioka, K. and Nakamura, A.:““KIT PhysicsNavigation” Showing Relationship Between High Schooland University”，Proceedings of the 14th International
CDIO Conference, pp.223 - 229 (2018)(3) Nakamura, A. Kudo, T. and Nishioka，K.:“Development ofVisualization System of Knowledge Necessary for Solving
Mathematical Questions”，International Journal of Recent
Technology and Engineering (IJRTE), vol. 7, 4S2, pp.305- 309 (2018)(4) Nakamura, A. Kudo, T. and Nishioka，K.:“Development ofthe Visualizing System of Knowledge Structure Based on
STEM e-Learning Website”, Proceedings of the 9thInternational Conference on Language, Innovation,
Culture & Education 2018, pp.55 - 61 (2018)(5) Nakamura, A. Kudo, T. and Nishioka，K.:“The Concept of
Self-Adaptive
IntegratedWeb
BasedLearning
Environment for STEM” ， Proceedings of The FifthInternational
Conferenceon
E-Learning
andE-Technologies in Education, SDIWC Digital Library,pp.50 - 54 (2016)(6) KIT Mathematics Navigation: Available at
http://w3e.kanazawa-it.ac.jp/math/(7) KIT Engineering Navigation: Available at
http://w3e.kanazawa-it.ac.jp/math/engineering/index.html(8) Kudo, T. Nishioka, K. and Nakamura, A.:“Evaluation fore-Learning Website of Physics by Browsing Path Analysis
and Cluster Analysis of Access Log”，Journal of ICT,Design, Engineering and Technological Science, vol. 2,no.1, pp.16 - 22 (2018)― 104 ―