JP2004309890A

JP2004309890A - 教育システム

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Publication number: JP2004309890A
Application number: JP2003105008A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Matsumoto; 敏史松本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】記述することで習熟が行なえ、操作性がよく、だれに対しても簡単に導入させることができる教育システムを提供することを目的とする。
【解決手段】学習問題を自動選択する問題作成処理部５と、その学習問題を表示させると共にその学習問題に対する学習者の答案データが手書きにより直接ペンタッチ入力される出入力モニタ１と、出入力モニタ１に入力された手書きによる答案データを認識しテキストデジタルデータにライン変換するレコグナイズ処理部３と、変換されたテキストデジタルデータと予め学習問題に対応づけて用意された正解データとを照合する正誤解析部６と、正誤解析部６による結果に応じて対応データを出力させる解答処理部７と、を有するものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータを利用して学習を行う教育システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パーソナルコンピューターを利用して、個人が算数や漢字等の学習を行なう教育システムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に入力された教材（プログラム）を使用し、コンピュータのモニターに表示される問題に対し、具体的には計算問題に対してはテンキーにより数値入力したり、或いは、タブレット（デジタイザ）とタブレット用ペン（スタイラスペン）により答案を手書き入力し、コンピュータがその結果の判断を行なうというものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−８４６５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパーソナルコンピュータを用いた教育システムは、問題が表示されるモニターと答案を入力するタブレットとが別体であるため、学習者は、手書き入力するタブレットとペン先を見ずにモニターを見て、タブレットに手書きペン入力を行なうため、記述部が視線先と異なり、特に小さな子供にとっては使いにくく操作性が悪いという問題点がある。そして、操作性が悪いために手入力された文字は、汚く、崩れた文字になりやすく、その結果、手書き入力された文字をテキストデジタルデータ（テキストデータ）に変換する精度が低下し、誤変換されるおそれがあり、学習の能率アップを妨げる原因となっている。
また、従来では、タブレットとペンにて入力された手書き文字データのテキスト変換（デジタル化）は、入力された一文字ずつをテキスト変換していくものであり、ライン変換ができなかった。そのため、手書き入力された文字をテキスト変換するスピードが遅く、変換精度が悪いという問題があり、実用性に乏しいものであった。
【０００５】
そこで本発明は、記述することで習熟が行なえ、操作性がよく、だれに対しても簡単に導入させることができる教育システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る教育システムは、学習問題を自動選択する問題作成処理部と、該学習問題を表示させると共に該学習問題に対する学習者の答案データが手書きにより直接ペンタッチ入力される出入力モニタと、該出入力モニタに入力された手書きによる該答案データを認識しテキストデジタルデータにライン変換するレコグナイズ処理部と、変換された該テキストデジタルデータと予め上記学習問題に対応づけて用意された正解データとを照合する正誤解析部と、該正誤解析部による結果に応じて対応データを出力させる解答処理部と、を有するものである。
また、上記解答処理部は、上記対応データとして、正誤を上記出入力モニタに画像データとして表示させると共に音声データとして出力させるようしたものである。
また、上記正誤解析部は、上記テキストデジタルデータと上記正解データとを照合すると共に正誤履歴データを含む学習データを作成し、該学習データを記憶装置に記憶させるものである。
また、上記出入力モニタは、演算処理を行う制御手段を有する電子計算機に含まれて一体パネル状として構成され、該電子計算機がネットワークを介して管理側電子計算機と接続され、相互において上記学習データの送受信を行うよう構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【０００８】
図１は本発明の教育システムの実施の一形態を示す構成図であり、図２は本発明の教育システムによる操作手順を説明するフローチャートである。この教育システムは、学習者がパーソナルコンピュータ（電子計算機Ｐ）を使用して学習を行なうものであり、図３は、出入力モニタ１に表示された学習問題の一例であり、計算の習熟を行なうものである。
【０００９】
この教育システムは、教育システム用プログラムが読み込まれ、そのプログラムに応じて作動するパーソナルコンピュータ（電子計算機Ｐ）を用いて行なうものであり、この電子計算機Ｐとしては、一つの筐体内にモニタと演算処理部８とが備わった一体のパネル状のパーソナルコンピュータ───いわゆるタブレットパーソナルコンピュータ（タブレットＰＣ）───を使用するのが、この教育システムを利用するにあたり操作性の面から好ましい。
【００１０】
上記モニタは、液晶パネルディスプレイが採用されており、さらに、電磁誘導式のタッチパネルとし、図１に示すように、スタイラスペン９により画面の上から直接入力できるペンタッチ入力を採用する出入力モニタ１である。
【００１１】
演算処理部８としては、制御手段（ＣＰＵ）２、記憶装置４等の通常パーソナルコンピュータが有する各種機構を備えるものである。そして、このコンピュータに搭載されるオペレーションシステム（ＯＳ）としては、マイクロソフト社のＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓＸＰＴａｂｌｅｔＰＣＥｄｉｔｉｏｎとされ、そして、このＯＳが標準で有する手書き文字認識機能（手書き認識エンジン）と上記出入力モニタ１が有するペンタッチ入力機構とからなるレコグナイズ処理部３により、学習者が手書きにて出入力モニタ１に入力する手書き文字（インクデータ）をライン変換してデジタル化する。
【００１２】
ライン変換は、手書き入力された文字（インクデータ）が複数文字の場合、一文字ずつを順番に認識し一文字ずつをテキストデジタルデータに変換するのではなく、手書き入力された複数文字を一つの文字群として認識し、その複数文字を同時に（一度に単語として）変換するものであり、例えば、一つ前の文字の認識結果を参照し言葉としてのつながりを判断して変換を行なう手段としたものである。従って、従来にはない精度良い変換が行なえ、かつ、入力後迅速に変換できるため、例えば一問一答式の種々科目の問題、例えば、表を使用した基本的な算数、英語のスペルを問う問題等を行なう教育システムにおいて、手書き入力の答案に対してレスポンス良く正誤解析結果がコンピュータにより得られる。
【００１３】
そして、本発明に係る教育システムを具体的に説明すると、上記出入力モニタ１と、上記演算処理部８の働きにより教育システム用プログラムに基づいて機能する問題作成処理部５、正誤解析部６、解答処理部７、レコグナイズ処理部３と、を有して教育システムは構成される。
そして、以下において、図１の構成図、図２のフローチャート、具体的な学習問題を示した図（図３〜図１０）により、教育システムが有する各部構成の説明を行なう。
【００１４】
問題作成処理部５は、学習問題を自動選択するものであり、記憶装置４が有する第一記憶部１１に予め記憶された問題フォーマットに応じて学習問題を自動選択（作成）するものである。例えば、図３のような表による計算の学習を行なう場合、第一記憶部１１は所定数の行と列とからなる表を作成させるための表作成フォーマット（問題フォーマット）を有し、学習者が行数・列数と、算術（足し算、掛け算…等）を任意に選択すると、問題作成処理部５は、表作成フォーマットに基づき、問題用の１行・１列と学習者により選択された行数・列数とを持つ表を構成させ、乱数発生により問題用の１行（第１行目）と問題用の１列（第１列目）とに数字を入力させた表（学習問題）を作成する。なお、図３は、行数を５、列数を５と選択して、５行５列の足し算を行なう表が作成されている。
【００１５】
そして、出入力モニタ１に、問題作成処理部５が作成した上記学習問題を表示させ、かつ、出入力モニタ１にその学習問題に対する学習者の答案データがスタイラスペン９を用いて手書きにより直接ペンタッチ入力される。
図３により説明すると、問題用の１行にある数値（例えば５と）と問題用の１列にある数値（例えば９）とを足し算した数値（５＋９＝１４）を、これらに対応して交叉するマスに答案データ───「１４」───として手書き入力する。
【００１６】
レコグナイズ処理部３は、（上記説明したように）出入力モニタ１に入力された手書きによる答案データを認識し、テキストデジタルデータにライン変換するものであり、図３において、例えば、手書きにて「１４」と入力すると、手書き文字（インクデータ）を画像データとして認識しそのまま画像データとして扱うのではなく、直ちに、デジタル化されたテキストデータの「１４」として扱い、出入力モニタの手書き入力されたそのマスにおいて、手書き入力された（画像データとしての）文字が消去されると共にライン変換されデジタル化されたテキストデジタルデータとしての文字「１４」が表示される。
さらに、この表の下部には、学習者がいずれかのマスに答案データを初めて入力すると同時にスタートするタイムカウント（タイマー）を有しており、全部のマスに答案が入力され、かつ、全問正解となると、タイムカウントがストップし、所要時間が表の下部に表示される。
【００１７】
なお、図４は、１０行１０列の表で掛け算を行なうものを示したものであり、このような複数行・複数列の表からなり、問題用の行と問題用の列の夫々の数値同士の演算を行ない、対応するマスに答案を記述するものを一般的に、「１００ます計算」と呼ばれている。
【００１８】
そして、正誤解析部６は、レコグナイズ処理部３により答案データが変換されたテキストデジタルデータと、予め学習問題に対応づけて用意された正解データとを照合するものであり、図３の場合、問題作成処理部５にて学習問題が作成されると、制御手段２により自動計算にて予め正解データを作成し、記憶装置４が備える第二記憶部１２に記憶させておく。そして、各マスの答案データが夫々において変換されていくと、正誤解析部６は、第二記憶部１２にて記憶させた対応する正解データの数値と正誤判定を行い、その判定結果を解答処理部７にて処理させる。
【００１９】
解答処理部７は、正誤解析部６による結果に応じて対応データを出力させるものであり、具体的に説明すると、あるマスの答えが誤答であると正誤解析部６により判定された場合、テキストデジタルデータとして出入力モニタ１の該当する（誤答をした）マスに表示される文字（数値）の表示形態───色、フォント、背景色等───を正解のもと異なるように表示させる。そして、やりなおす場合は、そのマスにおいて上書きが行なえ、再度、手書き入力（書き換え手書き入力）できるようしている。なお、図３及び図４では、誤答のマスの数字は、白抜き文字にて表現させるようにしている。
【００２０】
また、図３や図４の算数用の学習問題以外にも、図５のように、一問一答式の問題（社会：歴史）等がある。これは、第一記憶部１１には、予め多数の学習問題が記憶されており、問題作成処理部５がこれら学習問題の中から任意に（若しくは、年代順や重要度にランク付けされて優先順等に）自動選択し、出入力モニタ１に学習問題を表示させる。そして、図６のように、出入力モニタ１の学習問題表示部近傍の空白記入部に手書きにより答案データを記入すると、レコグナイズ処理部３により直ちにその答案データをテキストデジタルデータに自動変換する。
【００２１】
そして、第一記憶部１１に予めその学習問題に対応づけて記憶させておいた正解データとテキストデジタルデータに変換された答案データとを、正誤解析部６が照合し、正解の場合は図７に示すように、テキストデジタルデータに変換された解答データと「正解！」等の評価マークが表示され、最初に戻って、次の学習問題が自動的に表示される。
なお、この正誤解析部６にて行なう処理は、答案データが手書き入力されて得た文字を判定するため、漢字が間違っていた場合においても誤答と判定されるため、「記述して習熟する」という訓練になり、レベルの高い教育が行なえる。
【００２２】
さらに、これ以外にも、図８に示すように、英単語の学習、発音の練習を行なうものがある。これは、第一記憶部１１には、予め多数の学習問題（絵や日本語単語、文章等）が記憶されており、問題作成処理部５がこれら学習問題の中から任意に（若しくは、アルファベット順や重要度にランク付けされて優先順等に）自動選択し、出入力モニタ１に学習問題を表示させる。そして、図９のように、出入力モニタ１の学習問題表示部近傍の空白記入部に手書きにより答案データを記入すると、レコグナイズ処理部３により直ちにその答案データをテキストデジタルデータに自動変換する。
【００２３】
そして、第一記憶部１１に予めその学習問題に対応づけて記憶させておいた正解データとテキストデジタルデータに変換された答案データとを、正誤解析部６が照合し、正解の場合は、図１０に示すように、テキストデジタルデータに変換された解答データと正解を表す「◎」等の評価マークとが表示され、最初に戻って、次の学習問題が自動的に表示される。
【００２４】
さらに、解答処理部７は、対応データとして、正誤を出入力モニタ１に画像データとして表示させる───例えば「◎」───と共に、音声データとして出力させるようしている。音声データは、図１の電子計算機Ｐが備えるスピーカ１０より発声されるものであり、音声データとしては、正解データを発声させている。なお、この発声する正解データは、テキストデータを音声としてその都度変換したものでもよく、又は予め正解データと共に記憶させておいた音声データであってもよい。
【００２５】
従って、例えば、図８のようにリンゴの絵が学習問題として表示され、図９のように「Ａｐｐｌｅ」とのスペルを手書き入力すれば、対応データとして画像データとしての「◎」と、音声データとしての「アップル」という発音がスピーカ１０から出力される。また、間違えて「Ａｐｌｅ」と手書き入力されると、画像データとして誤答である「×」等を表示し、無音又は間違いである旨の発声又は「エイ・ピー・エル・イー」とアルファベットそのままの読みにて発音させるようしてもよい。
なお、本発明の教育システムは、これらの実施例に限らず理科や国語、その他の外国語であってもよく、入力される文字は、数字、ひらがな、カタカナ、漢字、アルファベット等様々なものが対応できる。
【００２６】
また、本発明に係る教育システムにおいて、正誤解析部６は、テキストデジタルデータと正解データとを照合すると共に、正誤履歴データを含む学習データを作成し、学習データを記憶装置４の第三記憶部１３に記憶させている。つまり、答案データによるテキストデジタルデータと正解データとを照合した結果である正誤履歴データ、及び、答案データを得るまでの所要時間データ等の学習データを、正誤解析部６が作成し、ファイルとして第三記憶部１３に保存させる。
【００２７】
これにより、学習経緯の判断の資料として活用でき、後に検索が行なえ、また、問題作成処理部５が自動的に判断して、達成度に応じて難易度を上げたり、確認・復習のために過去の課題に戻らせたり、総合的でかつ段階的な能力アップをねらう教育システムを得ることができる。そして、この教育システムによれば、記述を行なう反復学習が行なえ、習熟用として優れたものとできる。
なお、保存する学習データとしては、他に、誤答したテキストデジタルデータを含ませてもよく、後に検索を行なうことにより、どのような間違いを過去にしたかの確認も行なえる。
【００２８】
さらに、上記説明したように、出入力モニタ１は、演算処理を行う制御手段２を有する電子計算機Ｐに含まれて一体パネル状として構成されている（タブレットＰＣ）。
また、図１に示すように、電子計算機ＰがネットワークＮを介して管理側電子計算機Ｈと接続され、相互において学習データの送受信を行うよう構成している。なお、このネットワークＮは、例えば、一つの教室内において複数台のコンピュータ（端末）と管理者（先生）のコンピュータとが接続される（無線又は有線による）ローカルネットワークでもよく、または、電気通信回線を通じて行なうインターネットであってもよく、教育習熟度の管理やカリキュラムの設定や問題フォーマットの提供等を管理者側のコンピュータにより行うようしてもよい。
【００２９】
これによれば、管理者側において、学習管理が非常に容易となり、また、学習データの管理を行って各人に見合った難易度のカリキュラムを個別に行なわせたり、同時に同一の教材を多数人に行なわせる教育（試験）も実施できる。
【００３０】
従来の手書きによりペンタッチ入力できる装置（手入力デバイス）は、手書き入力された文字データ（インクデータ）が、画像データとして保存、送信等されるものであり、手書き入力されたデータについては、後に文字検索できない構成のデータ構造であるが、本発明の教育システムにより蓄積されて得た学習データは、手書き入力された答案データがテキストデジタルデータに変換され、たとえその答案データが誤答であっても、誤答であるとして答案データをテキストデジタルデータとして保存するため、後に、その答案データの検索（文字検索）が容易となるデータ構造を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【００３２】
（請求項１によれば）学習問題が表示される画面と答案データを入力する画面とが同一であるため、従来紙面にて行なっていた環境と同様に、視線を大きく動かすことなく、学習問題を見ながら手書き入力が簡単に行なえ、小さな子供でも簡単に利用できる。
手書き入力した文字を（一文字ずつではなく）ライン変換するため、答案データの入力から正誤解析までの時間が瞬時であり、能率良く学習を進めることができる。
【００３３】
（請求項２によれば）読み方・発音の学習も同時に行なえる。つまり、正解となる記述（文字）の確認を行なうことができると共に、正しい読み方、（特に外国語の学習において）正しい発音の学習ができる。また、電子計算機Ｐを用いるために無機質で人間味の無い学習と成りがちであるが、音声を交えて学習を行なうことで、これを解消できる。
【００３４】
（請求項３によれば）学習を行なうことにより蓄積されて得た学習データは、手書き入力された答案データがテキストデジタルデータに変換されるため、たとえその答案データが誤答であっても、誤答であるとして答案データをテキストデジタルデータとして保存し蓄積するため、後に、その答案データの検索（文字検索）が容易となるデータ構造を得ることができる。従って、復習効果の極めて大きい教育システムを構築できる。
【００３５】
（請求項４によれば）コンパクトな機材により学習が行なえ、また、管理者側において、学習管理が非常に容易となり、また、学習データの管理を行って各人に見合った難易度のカリキュラムを個別に行なわせたり、同時に同一の教材を多数人により行なわせる教育（試験）も実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教育システムの実施の一形態を示す構成図である。
【図２】本発明の教育システムによる操作手順を説明するフローチャートである。
【図３】出入力モニタに表示された計算用の学習問題の一例である。
【図４】出入力モニタに表示された計算用の学習問題の他の例である。
【図５】社会用の学習問題が出力モニタに表示された状態の説明図である。
【図６】出入力モニタに答案データが手書き入力された状態の説明図である。
【図７】ライン変換され対応データが出力された状態の説明図である。
【図８】英語用の学習問題が出力モニタに表示された状態の説明図である。
【図９】出入力モニタに答案データが手書き入力された状態の説明図である。
【図１０】ライン変換され対応データが出力された状態の説明図である。
【符号の説明】
１出入力モニタ
２制御手段
３レコグナイズ処理部
４記憶装置
５問題作成処理部
６正誤解析部
７解答処理部
Ｈ管理側電子計算機
Ｎネットワーク
Ｐ電子計算機

Claims

学習問題を自動選択する問題作成処理部（５）と、該学習問題を表示させると共に該学習問題に対する学習者の答案データが手書きにより直接ペンタッチ入力される出入力モニタ（１）と、該出入力モニタ（１）に入力された手書きによる該答案データを認識しテキストデジタルデータにライン変換するレコグナイズ処理部（３）と、変換された該テキストデジタルデータと予め上記学習問題に対応づけて用意された正解データとを照合する正誤解析部（６）と、該正誤解析部（６）による結果に応じて対応データを出力させる解答処理部（７）と、を有することを特徴とする教育システム。
上記解答処理部（７）は、上記対応データとして、正誤を上記出入力モニタ（１）に画像データとして表示させると共に音声データとして出力させるようした請求項１記載の教育システム。
上記正誤解析部（６）は、上記テキストデジタルデータと上記正解データとを照合すると共に正誤履歴データを含む学習データを作成し、該学習データを記憶装置（４）に記憶させる請求項１又は２記載の教育システム。
上記出入力モニタ（１）は、演算処理を行う制御手段（２）を有する電子計算機（Ｐ）に含まれて一体パネル状として構成され、該電子計算機（Ｐ）がネットワーク（Ｎ）を介して管理側電子計算機（Ｈ）と接続され、相互において上記学習データの送受信を行うよう構成した請求項３記載の教育システム。