合格

本研究では，教育機関におけるUnix系OSおよびプログラミング学習環境の構築・管理負担の軽減を目的とし，それらをWebブラウザ上で動作させる技術を調査し，必要に応じた開発を行った．調査過程においては，導入・運用の要件が比較的少なく，教育現場での活用が容易な技術を対象とし，textual-web，WebVM，LinuxPDFと呼ばれる3つのオープンソースソフトウェアを主に比較検討した．その結果，textual-webはPython環境と関連パッケージ管理ツールがあれば，ターミナル環境をWeb経由で手軽に公開でき，ユーザは専門的な知識がなくてもWebブラウザから容易にアクセス可能である．一方で，ユーザごとの専有環境やスーパーユーザ権限の提供が難しく，管理者権限を要する操作や詳細な環境設定には制約がある．WebVMはWebAssemblyを用いてWebブラウザ上でLinux仮想マシンを実行する技術であり，ほとんどの処理をユーザのPC上で完結できるため，サーバ運用の負担を軽減できる利点があるが，仮想マシン配信や一部の処理には別途Webサーバが必要で，サーバ導入が難しい授業環境では制約がある．LinuxPDFはPDFに埋め込まれたJavaScriptを実行できるソフトウェアがあれば，サーバ不要の完全ポータブル環境を構築可能で運用面では理想的だが，性能・機能面で教育用途には不十分である．開発過程においては，各技術のローカルビルドと機能拡張を試行し，WebVMが最も高機能であることを確認したが，導入・運用の容易さを考慮すると，LinuxPDFのようなサーバレスかつポータブルな技術が理想的である．今後の課題は，LinuxPDFの高速化やWebVM並の機能・性能を備えたサーバレス技術の開発である．これらの研究が実現すれば，教育機関におけるPC環境の構築・管理負担の軽減に貢献すると期待される．

本研究では，パーソナルコンピュータで動作可能な大規模言語モデル（LLM）を核とする対話アプリケーションの開発を行った．開発した対話アプリケーションは，リモートコンピュータで動作するものとは異なり，ユーザの手元にあるローカルコンピュータで動作するため，個人情報の漏洩やリモートコンピュータの管理者による一方的なアクセス制限およびコンテンツの変更を防ぐことができる．対話アプリケーションは，ユーザによって質問文が入力されると回答文およびその関連データを出力するLLMと，ユーザとLLM間の対話経路を提供するインターフェースで構成されている．LLMとしては，研究に利用可能な公開プログラムであるLlama 2などを活用し，インターフェースとしては，Ollama（LLMアプリケーションの開発に有用なツール）を併用しつつ，シェルを用いたキャラクタユーザインターフェース（文字入力で操作する画面）のプログラムとPythonを用いたグラフィカルユーザインターフェース（ボタンやアイコンをクリックして操作する画面）のプログラムを実装した．対話アプリケーションの動作実験および評価として，数学の問題や文法的に誤りのある英文を入力したところ，簡単な問題であれば，対話アプリケーションはユーザに対して数学の問題に対する解法や英文の修正箇所および修正に至る根拠を解説できることが確認された．しかし，質問内容によっては回答が正確でない場合も確認された．これらの結果からは，パーソナルコンピュータで動作する対話アプリケーションは，指導者に対して教務負担の軽減，学習者に対しては学習機会の促進を行える可能性が示唆された．今後の課題としては，LLMの独自開発や既存モデルの改善またはチューニングを行うことにより，本研究で開発している対話アプリケーションの回答精度や処理速度を向上させ，対応できる問題の範囲を広げることが挙げられる．

本研究ではBlocklyを応用してHTMLテキストとそのブロック表現を即時に相互変換するWebページ作成学習教材を開発した。BlocklyからHTMLに変換する機能は、Blocklyの標準出力機能を利用して開発を行なった。逆の変換機能は、HTMLテキストをパーサーで分析して抽出されたHTML要素に応じてBlocklyのブロック表現を割り当てる方法によって開発を行った。さらに本研究では教材の有効性を検証するため、中学３年生１２２人を対象に開発教材を用いて教育実践を行った。実践後のアンケート調査では、本教材がWebページの作成方法を学ぶ活動において有用であると感じた生徒が多くいることが確認された。

本研究ではBlocklyもしくはPythonを用いたソースコードを即時相互変換するプログラミング学習環境を開発した。BlocklyからPythonへの変換は、Blocklyが備えるソースコードの出力機能を用いて行った。逆の変換はPythonのソースコードから抽象構文木を生成し、その情報からBlocklyのソースコードを生成する方法によって行った。BlocklyかPythonのいずれかのソースコードが変更された際、変更されたコードから変更のないものへの変換処理を実行するプログラムをプログラミング学習環境に実装することで、本研究では作成中のソースコードを自動的に即時相互変換できることが確認された。

　本研究ではコンピュータシステムの半加算器を対象とし、学習者がその原理を理解できるように支援する教授法の開発と教材の作成を行った。 　本研究の教授法では、小学生から中学生にかけての学習内容である電気回路におけるスイッチのON・OFF、直列回路、並列回路、三路回路、電磁誘導に関する事柄を学習に必要な前提知識とした。これらの知識を学習者が理解していれば半加算器の原理を理解できる構成である。 　また、上記教授法における教材として電気回路のシミュレータを作成した。本教材の目的は、学習者自身がスイッチのON・OFFの組み合わせに応じて電気回路の状態変化を作り出し、それぞれの状態に意味づけられる論理的な内容を把握するというものである。