[論文レビュー] Research Methods in Computer Science: The Challenges and Issues

Hossein Hassani|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2017

Software Engineering Research参考文献 28被引用数 12

ひとこと要約

この論文は、計算機科学における標準化された研究手法を確立する課題を検討し、その若さと多様性にもかかわらず、計算機科学の研究は主に実証主義／後実証主義のパラダイムに従う核心的な科学的手法に従っているが、その適応が求められると主張する。ソフトウェア開発と実験的研究の境界が曖昧であることが主な問題であると指摘し、研究の整合性と分野の成熟を高めるために、明確な方法論教育の必要性を提言する。

ABSTRACT

Research methods are essential parts in conducting any research project. Although they have been theorized and summarized based on best practices, every field of science requires an adaptation of the overall approaches to perform research activities. In addition, any specific research needs a particular adjustment to the generalized approach and specializing them to suit the project in hand. However, unlike most well-established science disciplines, computing research is not supported by well-defined, globally accepted methods. This is because of its infancy and ambiguity in its definition, on one hand, and its extensive coverage and overlap with other fields, on the other hand. This article discusses the research methods in science and engineering in general and in computing in particular. It shows that despite several special parameters that make research in computing rather unique, it still follows the same steps that any other scientific research would do. The article also shows the particularities that researchers need to consider when they conduct research in this field.

研究の動機と目的

• 計算機科学の学際的かつ進化し続ける性質ゆえに、普遍的に受け入れられた研究手法が存在しない理由を分析すること。
• 計算におけるソフトウェア／システム開発プロジェクトと真正の実験的／理論的研究の違いを明確にすること。
• 計算研究に支配的であるパラダイム（特に実証主義／後実証主義）を検討し、それらの方法論的含意を明らかにすること。
• 学生や若手研究者による混乱を軽減するため、方法論教育の改善の必要性を強調すること。
• 科学的実践の体系的適応を通じて、分野固有の確立された研究手法の構築を提唱すること。

提案手法

• 学術的文献から研究の基礎的定義を分析し、科学的探究の共通フレームを確立する。
• 実証主義、後実証主義、構成主義、批判理論を含む研究パラダイムをレビューし、計算分野における関連性に焦点を当てる。
• 計算における研究の認識論的・存在論的基盤を検討し、それらを方法論的選択と結びつける。
• アクセス制御ポリシー分析やモバイル学習システムなど、計算分野における実世界の実験的・経験的研究の事例を評価し、方法論の適用を説明する。
• 自然科学および社会科学の研究実践と比較することで、類似点と独自の課題を同定する。
• 実証的および理論的アプローチを統合した二重フレームワークを提唱し、実証主義／後実証主義パラダイムに根ざしており、質的および混合手法のアプローチにも対応可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 計算機科学は科学的基盤を持つにもかかわらず、なぜ普遍的に受け入れられた研究手法が存在しないのか？
• RQ2 自然科学および社会科学のパラダイムは計算研究にどのように適用可能であり、主な相違点は何か？
• RQ3 計算機科学において、実験的研究とソフトウェア開発の違いは何か。なぜこの区別がしばしば曖昧にされるのか？
• RQ4 定量的、定性的、および混合手法のアプローチは、計算研究においてどの程度共存しているのか。それぞれはどのような状況で使用すべきか？
• RQ5 学生や研究者に方法論的厳密性と明確性を支えるために、計算機科学における研究手法教育はどのように改善できるか？

主な発見

• 計算機科学の研究は若く学際的であるが、他の分野と同様に核心的な科学的プロセスに従っている：研究課題の提示、手法の選択、検証可能な結果の生成。
• 計算機科学研究における支配的パラダイムは実証主義／後実証主義であり、仮説検証、経験的データ、論理的一致性が重視される。
• 進展は見られるものの、学生などにおいてソフトウェア開発プロジェクトと実験的研究の間に混乱が生じ続けている。これは、目的や出力が重複しているためである。
• ソフトウェア工学分野における経験的・実験的研究は浸透し始め、高品質な研究が一般的になりつつあるが、まだ体系化されていない。
• 学際的計算研究において、混合手法のアプローチはますます適切である。特に社会的要因や人間要因が関与する分野では顕著である。
• 計算機科学における標準化された研究手法の欠如は依然として深刻な課題であるが、意識の高まりと教育的取り組みのおかげで、方法論的成熟への道が開けつつある。