データベースを用いた問題生成システムの研究信州大学大学院工学系研究科修士課程情報工学専攻０５TA５７２G 前田強 2007年2月10日海尻・海谷研究室背景 • インターネットの普及により、web上で提供されるCBT方式のe-learningが可能となり、注目されている。 • CBTを作成するために問題を一つ一つ入力するのは非常に労力がかかる。 • プログラミングの入門言語としてJAVAが用いられることが多くなった。 • JAVAの基礎教育のCBTでのコンテンツはまだ少ない目的 • 本研究では、ｅ-ｌｅａｒｎｉｎｇにおける自習用ＣＢＴの効率よい問題生成システムについて研究する。 • 生成される問題は、少ない記述からより多くの問題を生成することを目的としている。 • 対象はＪＡＶＡの問題とする。利用するソフトウェア • HTML ブラウザとして利用 • PostgreSQL 問題のデータ蓄積に利用 • PHP 動的処理に利用基本理念 • • • • • • CBT方式の問題生成を行う少ない記述で多くの問題を生成する問題の内容はJAVAの基礎的な内容利用対象はプログラミング初心者の学生自習用のシステムとする出題する範囲を教師側が指定することが出来る用語の説明 • 単語(概念)：単語とはＪＡＶＡに出てくるフレーズのこと。概念とは単語に順ずる内容であいまいなもの。この二つは問題生成の際に同等に扱われることが多いので統合して単語と呼ぶ。 • 説明：単語の内容や意味を説明したもの。 • カテゴリ：単語を分類をするもの。 • カテゴライズ：カテゴリを複数まとめること • グループ名：カテゴライズされたカテゴリのタイトル問題のモデル化(参考書より読み取れること） • 出題内容単語や概念を問う問題とプログラムが提示されるものが多いがこの研究では前者のタイプのものを利用する。単語と説明は一対になっていることが多い。 • 出題方法多肢選択問題と複数選択問題が多い • 多肢選択問題は4択とし、複数選択問題は８択とする • 問題は単語とその説明から構成する。また、出題位置を表すカテゴリがそれらに付図する • 単語と説明とカテゴリは一つのレコードに格納する • 単語のみを問う記述式問題も考慮する問題生成の基本的関係１ • 出題内容単語を出題文とし説明を問うもの→多肢選択問題説明を出題文とし単語を問うもの→多肢選択問題、記述式問題カテゴリ（同じ分類）に当てはまる単語を問うもの→複数選択問題問題生成の基本的関係２ • 問題生成の基となる要素出題に利用するもの→単語、説明、カテゴリ解答に利用するもの→単語、説明問題の分類を分けるもの→カテゴリ出題範囲の指定 • 出題したい内容のカテゴリを必要な数選択し、それにグループ名をつけデータベースに登録する。 • 出題時にグループ名を指定すれば選択されたカテゴリを持つレコードのみが問題生成に反映される。問題生成の例複数選択問題実際のシステム • 学生が利用する出題ページと管理者が利用する管理ページがある。 • 出題ページには出題、管理ページにはカテゴライズ等の付随した機能がついている。出題ページの機能 • 出題の際には自分のIDを入力する。 • そのIDでカテゴライズされたもののうちどれを回答したか履歴が残る。 • 他人と同じIDを使わないように、すでに登録されているIDを確認できる。 • IDを入力した後、問題が生成され出題される。管理ページの機能 • 単語、説明、カテゴリのデータの登録、修正、閲覧が出来る。 • 出題範囲のカテゴライズをし、グループ名を作成、修正、閲覧が出来る。 • 問題生成のテストが行える。出題方式 • 問題は10問出され、途中で間違えれば一問目に戻る。 • 1問目から3問目までは単語から説明を問う多肢選択問題。 • 4問目から6問目までは説明から単語を問う多肢選択問題。 • 7,8問目はカテゴリに当てはまる単語を問う複数選択問題。 • 9,10問目は説明から単語を問う記述式問題。出題例 • 1問目から３問目までの単語から説明を問う問題の例 • 4問目から6問目までは説明から単語を問う問題の例 • 7,8問目はカテゴリに当てはまる単語を問う複数選択問題の例 • 9,10問目は説明から単語を問う記述式問題の例評価以下の３点に着目する • 生成できる問題数について • 適切な問題が出題できるか • 問題の文書は自然なものか生成できる問題数１ • 単語から説明を問う多肢選択問題の生成できる問題数を求める数式出題範囲に当てはまる単語をA個（重複するものは 1個とする）、出題範囲に当てはまる説明をB個、問題部に用いた単語と重複する単語を持つ説明の個数をC個、生成できる問題数をSとすると、 S=A×C×（B－C)×（B－C－１）×（B－C－２）個となる。生成できる問題数２ • 説明から単語を問う多肢選択問題の生成できる問題数を求める数式出題範囲に当てはまる単語をA個（重複するものは 1個とする）、出題範囲に当てはまる説明をB個、正答に用いた単語と重複する単語の個数をD個、生成できる問題数をSとすると、 S=B×D×（A－D)×（A－D－１）×（A－D－２）個となる。生成できる問題数3 • カテゴリに当てはまる単語を問う複数選択問題の生成できる問題数を求める数式出題範囲のカテゴリをE個、出題範囲のすべてのレコードをF個、生成できる問題数をS とすると、 S=E×（F－１）×（F－２）×（F－３）×（F－４）×（F－５）×（F－6)×（F－7)個となる。生成できる問題数4 • 説明から単語を問う記述式問題の生成できる問題数は出題範囲に当てはまる説明をB個、生成できる問題数をS個とすると S=B個となる。生成できる問題数について • 問題生成の数は、出題文、選択肢、選択肢の順番、これらが異なればその分、生成できる問題数が増えると考えたため、生成できる問題数はかなりの数がが出来ると見られる。 • 一度出た問題とまったく同じ問題が出題される可能性はあるが、かなり確率は低い。適切な問題が出題できるか • これの良否は出題範囲の設定にある。適切なカテゴリを設けることと、カテゴライズする際の組み合わせに大きく依存する。 • あまり多くの管理者を置くと内容が乱れがちなので、意思の疎通のとれる少数の管理者で管理することで緩和できる可能性がある。問題の文書は自然なものか • 出題の文章はほぼ固定されているので、完全に自然な文書にすることは出来ていない。 • しかし、意味を読み取れるレベルにはあると考える。考察 • この研究の一番の目的の、少ない記述から多くの問題を生成するということだが、これに関しては達成できたが、出題パターンが少ないことや、表現が一定でありそこを改良すればさらに多くの問題生成を可能に出来たのでないかと考える。