力学を対象とした力の因果関係に基づく補助問題の自動生成システムの開発

抄録

力学では，ある現象において物体に作用する力の関係を理解することが重要である．これを理解するために，力学の学習支援システムが多数開発されている．これらのシステムの多くは作図問題を扱っている．しかし，力の関係が複雑な場合，学習者は同じ問題で何度も誤り，行き詰まってしまう場合がある．そこで，行き詰まった学習者に補助問題を与えることが有効であることが示されている．補助問題とは，学習者が元の問題を理解するのに役立つ問題であり，補助問題を提示された学習者は問題を解きながら元の問題の誤りにも気付くことができる．しかし，補助問題による学習は，適切な補助問題が与えられないと学習者を混乱させる可能性がある．適切な補助問題を作成するためには，一貫したルールに基づいて補助問題を作成することが必要である．筆者らは，これまで力学の補助問題の自動生成に取り組んできた．具体的には，溝口らの力と運動の因果推論理論に基づき，「どのようにすれば整合的な削除を伴う問題を生成できるか」を研究し，補助問題を自動生成するルールを作成してきた．本稿では，そのルールをシステムに実装し，実際に補助問題を自動生成するシステムを開発した．