[論文レビュー] Teaching Logic to Information Systems Students: Challenges and Opportunities

Anna Zamansky, Eitan Farchi|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2015

Information Systems Education and Curriculum Development参考文献 15被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、情報システム（IS）学生向けに論理教育を実務的・ソフトウェア関連の形式的技法に適応する手法を提案している。具体的には、命題論理や一階論理、Z記法といった形式的技法を、簡素で身近な例を用いて導入している。このアプローチにより、数学的背景が限られる学生たちでも、分析的思考力や仕様記述力が著しく向上し、修士課程のIS学生からの強い肯定的フィードバックが得られている。

ABSTRACT

In contrast to Computer Science, where the fundamental role of Logic is widely recognized, it plays a practically non-existent role in Information Systems curricula. In this paper we argue that instead of Logic's exclusion from the IS curriculum, a significant adaptation of the contents, as well as teaching methodologies, is required for an alignment with the needs of IS practitioners. We present our vision for such adaptation and report on concrete steps towards its implementation in the design and teaching of a course for graduate IS students at the University of Haifa. We discuss the course plan and present some data on the students' feedback on the course.

研究の動機と目的

• ソフトウェアの検証や仕様記述における形式的技法の根幹を占める論理が、ISのカリキュラムから排除されている現状に対し、その是正を図ること。
• IS実務家が実際の業務で必要とする要件を満たすように、仕様記述、検証、検証を支援する「IS論理ツールキット」を同定・定義すること。
• 抽象的論理と実世界のIS応用の間のギャップを埋める、大学院レベルの「論理と形式的仕様」の授業を設計・実装すること。
• 非伝統的・キャリア再統合型の大学院生を含むIS学生が、形式的論理や仕様記述ツールの実務的有用性をどの程度感じているかを評価すること。
• 数学的複雑性を軽減しながらも、核心的な能力を損なわないように、ソフトウェア関連の例とツール支援を用いた教育的戦略を模索すること。

提案手法

• 命題論理および一階論理に焦点を当て、Z記法を用いた形式的仕様記述を重視した大学院授業の設計。
• 数学的背景が乏しい学生の認知的負荷を減らすために、抽象的論理的概念を簡素化したソフトウェア関連の例を用いる。
• 数学的複雑性を排除しながらも、論理的厳密性と実務的適用可能性を維持する教育的戦略の採用。
• 学生のフィードバック収集のためのアンケートを実施し、有用性の認識、分析的スキルの向上、IS実務への関連性を評価。
• 教育的文脈において、Z仕様の「簡潔さ」を測定するためのツールを開発。
• コンピュータサイエンス教育改革の知見を活用し、直感的から分析的思考への移行を支援する、IS特有の文脈に適応した教育戦略を採用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高度な数学に依存せずに、情報システム学生の実務的ニーズに合った論理教育をどのように適応できるか。
• RQ2 実世界のIS応用において、仕様記述、検証、検証を支援する効果的な「IS論理ツールキット」の核心的構成要素は何か。
• RQ3 特に職業経験を経て再び学び直す学生を含め、IS学生が形式的論理や仕様記述ツールを自らの専門的実務にどの程度関連性があると感じているか。
• RQ4 簡素化されたソフトウェア中心の例と数学的複雑性の低減は、論理教育における学生の関与度と学習成果にどのような影響を与えるか。
• RQ5 数学的訓練が乏しいIS学生にとって、Z記法のような形式的仕様の理解を高めるための戦略は何か。

主な発見

• 事前に論理の訓練がなく、数学的背景も限られるにもかかわらず、23名中22名の大学院IS学生が、授業が分析的思考力の向上に寄与したと報告した。
• 学生の大多数が、特にZ記法を含む形式的仕様の部分を自らのIS実務に直接関連性があると感じており、1名の学生は「業界で新しい形式的記法を習得する際の学習曲線を短縮できる」と述べた。
• 多くの学生が、授業の内容を日常の業務で直接応用しており、例えば不可能なシステム動作を排除するために真理値表を活用している事例も報告された。
• 23名中1名のみが授業が自らの専門的実務に役立たないと感じており、授業の抽象的性質にもかかわらず、全体としての受容度は極めて高い。
• 学生たちは、研究や基礎的学習の観点からも授業を有益と感じており、いくつかの学生が体系的思考力やモデリング能力の向上に貢献していると指摘した。
• 予備的証拠として、論理的コンテンツの簡素化と身近な例の使用が、非伝統的学習者を含む学生の関与度と関連性の認識を高めていることが示唆された。