HAI シンポジウム 2017
Human-Agent Interaction Symposium 2017P-30

認知的徒弟制理論に基づく教育支援ロボットの印象調査
Impression Investigation of Educational-Support Robot based on
Cognitive Apprenticeship
宮内 建弥 1∗
Kenya Miyauchi1

ジメネスフェリックス 1
吉川 大弘 1
Felix Jimenez1
Tomohiro Yoshikawa1

古橋 武 1
Takeshi Furuhashi1

名古屋大学大学院工学研究科
Graduate School of Engineering Nagoya University
1

1

Abstract:

Recently, educational-support robots, which support learning attract many people’sattentions. In previous research the robot teaches how to solve some questions only. However,
it is diﬃcult for learners to improve their applied skill and inquiring mind, because it cannot
prompt learners to deliberate. Thus, this study developes a robot which support based on cognitiveapprenticeship. The previous study reported that teaching based on cognitive apprenticeship can
prompt leaners to deliberate in pedagogy. Therefore, learner who was taught based on cognitive
apprenticeship can be improved the applied skills and inquiring mind. In this paper, we investigates
impression of learners for the robot which support based on cognitive apprenticeship.

1

はじめにの応用力や探求心を向上を促すことができると考える．
そこで本研究では，学習者が問題を解きながら学習

近年，ロボット関連技術の進歩により，人々の生活する学習状況下において，認知的徒弟制理論に基づいをサポートするロボット [1] など，実生活で活躍するロて学習支援を行う教師型ロボットを開発する．本稿でボットが増えている．その中でも，教育現場での使用は，認知的徒弟制理論に基づき，教示を行うロボットを目的とした教育支援ロボットへの注目度が高まってに対して，学習者が受ける印象を調査する．

いる [2][3]．教育支援ロボットには，教師のように学習者に教示を行う，教師型ロボットが存在する．従来の教師型ロボットは，学習者に対して問題の解き方または，学習方法を教示するのみである [4]．しかしながら，学習者がロボットから教示を受けるだけでは，学習者は学習内容に対して熟考することができない．そのため，学習者は問題に対する応用力や，学習に対する探求心を向上することが難しい．教育学において，認知的徒弟制理論に基づき，教師が生徒に教示をすることで，学習者の応用力や探求心の向上を促せることが報告されている [5][6]．認知的徒弟制理論は，6 段階の学習支援方法で構成されており，学習者の成績や学習状況に応じて，学習支援を切り替える理論である．教師型ロボットにおいても，ロボットが学習者に認知的徒弟制理論に基づいて，学習支援を行うことで，学習者

2

認知的徒弟制理論
認知的徒弟制理論は，下記の６段階による学習支援から構成される．

(1)Modeling：指導者は，学習者に問題の解き方を教示する．

(2)Coaching：指導者は，教示した問題の解き方を学習者が実践できるようなアドバイスを提供する．

(3)Scaﬀolding and Fading：指導者は，学習者が自身の能力だけで問題を解くように促す．また，指導者は，学習者が困っている場合には，問題の解き方に関するヒントを提供する．

(4)Articulation：指導者は，学習者の問題を解くまでの思考過程を説明してもらうように促す．

∗ 連絡先：名古屋大学大学院工学研究科〒 464-0814 愛知県名古屋市千種区不老町
E-mail: miyauchi@cmplx.cse.nagoya-u.ac.jp(5)Reflection：指導者は，他の解き方を教示し，学習者に，自身の問題を解くまでの思考過程を検討するように促す．

(6)Exploration：指導者は，学習者に新たな学習内容へ挑戦することを促す．

ロボットの学習支援方法

3

本ロボットが行う学習支援方法は，認知的徒弟制理論の (1) から (3) 段階目の学習支援である．具体的に(b) スクリーンエージェント(a)Sotaは，1 問目の問題については，ロボットは Modeling に

図 1: 実験機器よる学習支援を行う．この段階では，ロボットは自身で問題を解きながら，学習者に解き方を教示する．類
似問題の 2 問目については，ロボットは Coaching による学習支援を行う．この段階では，Modeling の段階で教示した問題の解き方を学習者が実践できるようなアドバイスを提供する．3 問目以降では，ロボットは，Scaﬀolding and Fading による学習支援を行う．この段
階では，ロボットは基本的に学習者を見守り，学習者がヒントを要求した場合のみ，問題の解き方に関するヒントを提供する．

4実験

4.1

方法

実験には，ロボット Sota と，スクリーンエージェントを使用した（図 1）．Sota は，発話や身体動作が可能であり，首の自由度が 3，両腕の自由度が 4，胴体の自由度が 1 であり，合計８の自由度を持つ．これにより，なめらかな身体動作が可能なロボットである．ス
クリーンエージェントは，ロボットをスクリーン上に映し出したものである．スクリーンエージェントとロボットの身体動作や発話内容は同一である．学習科目
は，数学 1A，数学 2B から，確率 10 問，数列 10 問を(a) アンケート 1(b) アンケート 2

図 2: アンケート項目

4.2

評価基準

本実験では，ロボットとスクリーンエージェントと共に学習したことに関する印象と，ロボットとスクリーンエージェントから教えられることに関する印象について，SD 法によるアンケート（図 2）で評価した．SD法によるアンケートでは，ネガティブな項目を１点とし，ポジティブな項目に１つ移動するにつれて，＋１点とし，1〜5 の評点で数値化した．また，アンケートで得られた点数の合計点を好印象の度合いを示す指標とした．

用意し，文系大学生 4 名を被験者とした．順序効果をなくすために，2 人で構成されるグループを 2 つ作り，4.3

結果

それぞれのグループは異なる順番で，スクリーンエー
ジェントとロボットと共に学習してもらった．被験者

図 3 と図 4 に，SD 法によるアンケートで得られたには，実験に用いる学習内容に関する事前テストを実評価値の被験者ごとの合計点を示す．図 3 と図 4 から，施し，グループの学習能力が均一になるようにグルー

すべての被験者においてロボットの評価値はスクリープを分けた．学習時間は，1 科目約 30 分間であり，学ンエージェントに比べて高いことがわかる．これによ習後には被験者にアンケートを実施した．

り，ロボットによる学習支援はスクリーンエージェン
トによる学習支援に比べて好印象な評価を得る可能性があると考える．

ト調査では，ロボットはスクリーンエージェントに比べて，学習者から好印象を得ることができた．今後は，認知的徒弟制理論に基づき学習支援を行うロボットの，学習効果について検証していく．

参考文献[1] T. Kanda, T. Hirano, D. Eaten and H. Ishiguro:“Interactive robots as social partners and
図 3: 共に学習したことに関する好印象度

peer tutors for children:A field trial”, HumComout,, Vol. 10, No. 1, pp. 61-84,(2004)[2] ジメネスフェリックス，加納政芳，吉川大弘，古橋武:“建設的相互作用を基に行動するロボットとの協調学習の実現可能性” , 人工知能学会誌, Vol. 31,

No. 3, pp. 11-10,(2016)[3] O.H. Kwon, S.Y. Koo, Y.G. Kim and D.S.
Kwon:“Telepresence robot system for English tutoring” , IEEE Workshop on Advanced Roboticsand its Social Impacts, (2010)
図 4: 教えられることに関する好印象度

5

考察
実験結果から，ロボットによる学習支援はスクリー

ンエージェントによる学習支援に比べて，学習者から好印象を得る可能性があると考える．この要因としては，三次元空間に実在することで，より存在感が高まり，学習者にとって，人に近い存在と認識されたからだと考える．これにより，認知的徒弟制理論に基づき学習支援を行う場合，ロボットはスクリーンエージェ[4] H .Eonghye, J. Miheon, J. Vicki and H.
Jo:“Comparative Study on the Educational Useof Home Robots for Children”, Journal of Information Processing Systems, Vol. 4, No. 4, December (2008)[5] A. Collins , J. S. Brown and S. Newman , :“Cognitive apprenticeship :teaching the craft of reading, writing and mathematics”, Essays in Honor
of Robert Glaser, Ebaum,HiLLsdale NJ, (1989)

ントに比べ，好印象を学習者に与えたと考える．しか[6] S. Lajoie and A. Lesgod :“Apprenticeship train-

しながら，ロボットはスクリーンエージェントに比べing in the workplace :computer coached practiceて，高い評価を得ていたが，検定による有意差は認め

environment as a new from oh apprenticeship”,られなかったため，ロボットとスクリーンエージェン

Machine Mediated Learning,No. 3,pp,7-28,(1989)

トが認知的徒弟制理論に基づき学習支援を行った場合，学習者に与える学習効果に差はない可能性があると考える．

6

おわりに
本稿では，認知的徒弟制理論に基づき，ロボットが学習者に学習支援を行った場合の印象を調査した．共に学習することおよび教えられることに関するアンケー