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Published:2025/8/22 19:02:15

PISAデータで数学力UP!AI活用術💅✨

超要約: PISAデータで数学力予測AI!教育にもIT革命を🔥

ギャル的キラキラポイント✨ ● PISAデータで数学力予測!まるで占い🔮 ● XAI (説明可能AI) で「なんで?」も解決!理解度爆上がり⤴ ● 教育プラットフォーム、データ分析サービス、爆誕の予感✨

詳細解説

  • 背景 PISA(国際的な学力テスト)のデータを使って、生徒の数学の成績(すうがくのせ~せき)を予測するAIを作ったんだって!従来のやり方じゃ見えなかった、成績に影響(えいきょう)する色んな要因(よういん)が、XAIのおかげで分かるようになったってワケ💖
  • 方法 色んなAIモデル(モデルってのは、予測するための計算式みたいなもの)を試して、一番成績を当てられるモデルを選んだみたい。さらにXAIを使って、そのモデルが「なぜそう予測したのか」を説明できるようにしたんだって!まるでAI先生👩‍🏫
  • 結果 色んな国のPISAデータで試した結果、数学の成績に影響する色んな要因が分かったみたい!例えば、家庭環境(かていかんきょう)とか、学校の環境とか、色んな要因が成績に関わってるんだって😲!
  • 意義(ここがヤバい♡ポイント) このAIを使えば、生徒一人ひとりに合った学習方法(がくしゅうほうほう)を見つけられるかも!教育現場(きょういくげんば)でデータを使って、もっと良い教育ができるようになるってこと💖IT企業も、教育分野で大活躍できるチャンス到来って感じ!

リアルでの使いみちアイデア💡

  1. AIがあなたに合った勉強法を提案!成績アップ間違いなし!
  2. 教育アプリで、ゲーム感覚で楽しく勉強!モチベも上がる✨

続きは「らくらく論文」アプリで

Explainable AI for Predicting and Understanding Mathematics Achievement: A Cross-National Analysis of PISA 2018

Liu Liu / Rui Dai

Understanding the factors that shape students' mathematics performance is vital for designing effective educational policies. This study applies explainable artificial intelligence (XAI) techniques to PISA 2018 data to predict math achievement and identify key predictors across ten countries (67,329 students). We tested four models: Multiple Linear Regression (MLR), Random Forest (RF), CATBoost, and Artificial Neural Networks (ANN), using student, family, and school variables. Models were trained on 70% of the data (with 5-fold cross-validation) and tested on 30%, stratified by country. Performance was assessed with R^2 and Mean Absolute Error (MAE). To ensure interpretability, we used feature importance, SHAP values, and decision tree visualizations. Non-linear models, especially RF and ANN, outperformed MLR, with RF balancing accuracy and generalizability. Key predictors included socio-economic status, study time, teacher motivation, and students' attitudes toward mathematics, though their impact varied across countries. Visual diagnostics such as scatterplots of predicted vs actual scores showed RF and CATBoost aligned closely with actual performance. Findings highlight the non-linear and context-dependent nature of achievement and the value of XAI in educational research. This study uncovers cross-national patterns, informs equity-focused reforms, and supports the development of personalized learning strategies.

cs / cs.AI / cs.CY / cs.LG