JP2007057734A - 教材作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生徒の学習レベルに合わせた治療問題等の作成に時間がかかり、教師の労力負担も大きかった。
【解決手段】本発明の教材作成装置は、生徒個人の学習経過を記録した個人カルテの画像を読み取る画像読取部１と、この画像読取部１で読み取った個人カルテの画像データの中から、次に学習すべき学習内容を示すキーワードを抽出するキーワード抽出部を有する画像処理部３と、学年、学習教科及び学習単元別に学習問題の画像データが登録された問題データベース２１と、キーワード抽出部で抽出したキーワードを用いて問題データベース２１を検索することにより、キーワードに対応する学習問題を抽出する制御部４と、この制御部４で抽出した学習問題の画像データをプリント出力する印刷部５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、テスト教材を作成する際に用いて好適な教材作成装置に関する。

現在、インターネットに代表される情報通信の発展に伴って、コンピュータを用いた通信教育が盛んに行われている。そうした通信教育に関して、例えば下記特許文献１には、生徒（学習者）の学習レベルや進捗状況を考慮したテキストを配信するために、試験問題に対する解答を採点する採点手段と、この採点手段の採点結果に応じて次回に送信する試験問題の難易度を可変設定する情報処理手段とを備えた通信教育システムが提案されている。また、下記特許文献２には、教師が個別に作成した問題に対してコンピュータを用いて各種学習問題作成と成績処理を行うシステムに関する発明が提案されている。

一方、１人の生徒に１人の教師がついて個別指導を行うマンツーマン方式の学習塾などでは、教材出版社等から出版されたドリルや問題集などのテスト教材（学習教材）とは別に、生徒個人の学習能力や学習目標に見合った学習問題を教師が作成して、この学習問題をテスト教材として用紙にプリントして生徒に手渡し、問題に解答させることがある。とりわけ、生徒の学習能力を効率良く高めるなどの目的で、生徒の苦手とする学習分野や学習単元の問題を繰り返し解答させるための学習問題は「治療問題」とも呼ばれている。

特開２００１−３３１０８９号公報 特開平６−５１６８８号公報

マンツーマン方式の学習塾などでは、生徒の学力アップが強く求められる。したがって、自分が担任する生徒の弱点を克服させるために、教師が治療問題を作成する機会が多くなる。また、マンツーマン方式であっても、１人の生徒を１人の教師が専属的に担当することはスケジュール調整などの都合で無理であるため、通常は１人の生徒を数人の教師で担当している。したがって、前回の学習と今回の学習で担当の教師が変わる場合が多々ある。そうした場合、その都度、担当の教師が個人カルテを読んで、生徒の学習レベルに合わせた治療問題を作成していたのでは、教材作成に時間がかかるうえ、教師の労力負担が多大なものとなる。

本発明に係る教材作成装置は、生徒個人の学習経過を記録した個人カルテの画像を読み取る画像読取手段と、この画像読取手段で読み取った個人カルテの画像データの中から、次に学習すべき学習内容を示すキーワードを抽出するキーワード抽出手段と、学年、学習教科及び学習単元別に学習問題の画像データが登録された問題データベースと、キーワード抽出手段で抽出したキーワードを用いて問題データベースを検索することにより、キーワードに対応する学習問題を抽出する問題抽出手段と、この問題抽出手段で抽出した学習問題の画像データをプリント出力する印刷手段とを備えるものである。

本発明に係る教材作成装置においては、個人カルテの画像を画像読取手段で読み取ると、これによって得られる画像データの中から、次に学習すべき学習内容を示すキーワードがキーワード抽出手段によって抽出される。さらに、このキーワードを用いた検索処理によって問題データベースから問題抽出手段によって学習問題が抽出されると、この学習問題の画像データが印刷手段によってプリント出力される。

本発明の教材作成装置によれば、担当の教師が生徒の個人カルテを読んで、その都度、生徒の学習レベルに合わせた学習問題を作成しなくても、個人カルテの画像を画像読取手段に読み取らせるだけで、次の学習で使用するのに適した学習問題をプリントしたテスト教材を入手することができる。このため、教材作成にかかる時間を大幅に短縮することができる。また、教材作成にかかる教師の労力負担を大幅に軽減することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る教材作成装置の構成を示すブロック図である。図示した教材作成装置は、大きくは、画像読取部１と、データベース部２と、画像処理部３と、制御部４と、印刷部５と、ユーザインターフェース部（以下、「ＵＩ部」と記す）６とを備えた構成となっている。これらの機能部は共通のバスに接続されている。

画像読取部１は、原稿の画像を読み取るスキャナ装置を用いて構成されるものである。画像読取部１は、原稿の一つとして、生徒個人の学習経過を記録した個人カルテの画像を光学的に読み取ることにより、当該個人カルテの画像データ（スキャンデータ）を生成する。

図２は個人カルテの記載フォームの一例を示す図である。図示した個人カルテ７には、氏名記載領域７１と、学年記載領域７２と、学習教科記載領域７３と、学習単元記載領域７４と、コメント記載領域７５とが設けられている。このうち、氏名記載領域７１には、生徒の氏名が記載され、学年記載領域７２には、生徒の学年が記載される。また、学習教科記載領域７３には、生徒が学習した教科名が記載され、学習単元記載領域７４には、生徒が学習した単元名が記載される。また、コメント記載領域７５には、例えば、生徒が苦手とする学習問題や次回の学習指導方針など、担当の教師が気づいた点が手書きのコメントとして記載される。

データベース部２は、種々のデータを蓄積するために用いられるものである。データベース部２は、例えばハードディスク等の大容量記憶装置を用いて構成されるもので、データを蓄積する機能のほかに、蓄積したデータを処理（読み出し、更新、削除、検索等）する機能を備える。データベース部２には、学年、学習教科及び学習単元別に学習問題の画像データを登録した問題データベース２１が格納されている。

問題データベース２１のデータ構造は、例えば図３に示すように、学年、学習教科、学習単元、登録問題の順で階層化されたツリー構造になっている。学年は、小学生であれば１年〜６年に分かれる。学習教科は、小学校高学年であれば、算数、国語、理科、社会などに分かれる。学習単元は、各学年、各学科ごとに分かれる。また、学習単元は、必要に応じて、大分類とそれに属する小分類に分かれる。具体例として、図示した問題データベース２１のデータ構造では、学年（小学生）が「５年生」で、学習教科が「算数」で、学習単元が「小数」に属するカテゴリーに、小分類として「小数の基本」、「小数のかけ算」及び「小数のわり算」が存在し、それぞれに対応する小数の学習問題がファイル単位で登録されている。この場合、各々のファイルには、１ページ分又は複数ページ分の学習問題の画像データが格納される。

画像処理部３は、画像読取部１によって読み取られた原稿の画像データを用いて種々の画像処理を行うものである。画像処理部３は、画像処理機能の一つとして、図４に示すキーワード抽出部３０を有するものである。キーワード抽出部３０は、画像読み取り部１で個人カルテの画像を読み取ったときに、これによって得られる個人カルテの画像データの中から、次に学習すべき学習内容を示すキーワードを抽出するものである。

キーワード抽出部３０は、画像切出部３１と、ＯＣＲ処理部３２と、キーワード特定部３３とを用いて構成されている。画像切出部３１は、画像読取部１で個人カルテの画像を読み取った場合に、これによって得られる個人カルテの画像データの中から、予め与えられた個人カルテのレイアウト情報にしたがって、上述した学年記載領域７２、学習教科記載領域７３、学習単元記載領域７４及びコメント記載領域７５の各画像を切り出すものである。ＯＣＲ処理部３２は、画像切出部３１で切り出された各領域の画像をＯＣＲ(Optical Character Reader)処理することにより、テキストデータに変換するものである。キーワード特定部３３は、ＯＣＲ処理部３２で生成されるテキストデータを用いて、次に学習すべき学習内容を示すキーワードを特定するものである。

制御部４は、教材作成装置全体の処理動作を統括的に制御するものである。印刷部５は、トナー等の印刷材料を用いて画像データをプリント出力するものである。印刷部５は、例えば、ゼログラフィに代表される電子写真方式にしたがって画像データの印刷を行うプリンタエンジンを用いて構成されるものである。

ＵＩ部６は、教材作成装置を使用するユーザが各種の情報を入力したり、ユーザに対して各種の情報を表示したりするためのユーザインターフェースとなるものである。ＵＩ部６は、例えば、各種のボタン、スイッチ、キー等からなる入力操作部と、タッチパネル付きの液晶ディスプレイからなる表示部とを用いて構成されるものである。

上記構成からなる教材作成装置は、例えばデジタルカラー複写機、デジタルカラー複合機等の画像形成装置を用いて実現することが可能である。また、これ以外にも、スキャナ装置とＰＣ（パーソナルコンピュータ）とプリンタ装置とを組み合わせて実現することも可能である。

図５は本発明の実施形態に係る教材作成装置を用いて学習問題を作成する際の具体的な手順（教材作成方法）を示すフローチャートである。まず、教材作成装置のユーザ（教材作成者）となる教師は、当該教師が担当する生徒の個人カルテ７を画像読取部１の原稿台にセットして、ＵＩ部６のボタン操作等により処理の開始を指示する。そうすると、その指示を受けて制御部４が画像読取部１を駆動することにより、個人カルテ７の画像を画像読取部１で読み取る（ステップＳ１）。

次に、制御部４は、画像読取部１で読み取った個人カルテ７の画像データを画像処理部３に転送し、この画像データを用いたキーワード抽出処理の実行を画像処理部３に指示する。この指示を受けて画像処理部３のキーワード抽出部３０が次のような処理を行う。まず、個人カルテ７の画像データの中から画像切出部３１が学年記載領域７２、学習教科記載領域７３、学習単元記載領域７４及びコメント記載領域７５の各画像を切り出す（ステップＳ２）。

次いで、画像切出部３１で切り出した各領域（７２〜７５）の画像をＯＣＲ処理部３２でＯＣＲ処理することにより、各領域の画像をテキストデータに変換する（ステップＳ３）。これにより、上記図２に示す個人カルテ７の画像を読み取った場合は、学年記載領域７２の画像が「５年生」の文字列からなるテキストデータに変換される。同様に、学習教科記載領域７３の画像は「算数」の文字列からなるテキストデータに変換され、学習単元記載領域７４の画像は、「小数」の文字列からなるテキストデータに変換される。また、コメント記載領域７５の画像は、教師によって手書きされた内容を表す文字列からなるテキストデータに変換される。

続いて、キーワード特定部３３は、ＯＣＲ処理部３２から生成されるテキストデータを用いて、次に学習すべき学習内容を示すキーワードを特定する（ステップＳ４）。すなわち、学年記載領域７２の画像をＯＣＲ処理して得られる「５年生」というテキストデータと、学習教科記載領域７３の画像をＯＣＲ処理して得られる「算数」というテキストデータと、学習単元記載領域７４の画像をＯＣＲ処理して得られる「小数」というテキストデータを、それぞれ上記キーワードとして特定する。

また、コメント記載領域７５の画像をＯＣＲ処理して得られるテキストデータについては、ＯＣＲ処理による文字認識の認識率を向上させるために、学習関連の用語（例えば、学習指導要領で使用される用語や教師のコメント書きで多用される用語など）を集めた辞書データをデータベース部２に格納しておき、この辞書データを参照した自然言語処理を併用することにより、上記キーワードを特定する。例えば、コメント記載領域７５に手書きで「小数のかけ算で計算ミスが多い。」というコメントが記載されていたとすると、そのコメント内容から「小数のかけ算」「計算ミス」といった文字列（テキストデータ）を上記キーワードとして特定する。これにより、キーワード処理部３０では、個人カルテ７の画像データから「５年生」「算数」「小数」「小数のかけ算」「計算ミス」といったキーワードを抽出する。

ちなみに、コメント記載領域７５の画像に関しては、ＯＣＲ処理で変換されたテキストデータから上記キーワードを的確に抽出するために、予め手書きコメントの文字列中にマーキングを施しておき、このマーキングによって、抽出すべきキーワードを指定する方法を採用することも可能である。マーキングの書き込みは、予め設定された所定色のインクを用いたペン、例えば、赤ペンや半透明の蛍光性インクを用いた蛍光ペン、ラインマーカーなどを用いて行う。蛍光性インクの色には、黄色、水色、ピンク色、オレンジ色、黄緑色、青色、赤色、緑色など様々な色があり、原則的に使用可能な色の制限はないが、教材作成装置には、マーキングの書き込みに使用する色を予め設定しておく必要がある。また、処理の簡素化を図るうえでは、マーキングの書き込みによる文字列の指定方式を予め統一（ルール化）しておくことが望ましい。マーキングによる文字列の指定方式としては、文字列をアンダーラインで指定する方式や、文字列を蛍光性インクの塗りつぶしで指定する方式、あるいは文字列を四角い囲み線で指定する方式などが考えられる。このようにマーキングで文字列を指定することにより、個人カルテ７に手書きで記載されたコメントであっても、そのコメント内容から上記キーワードを的確に抽出することができる。

続いて、制御部４は、キーワード抽出部３０で抽出されたキーワードをデータベース部２に転送し、このキーワードを用いた検索処理の実行をデータベース部２に指示する。この指示を受けてデータベース部２は、問題データベース２１の中に上記キーワードに適合する学習問題が登録されているかどうかを検索する（ステップＳ５）。

次いで、制御部４は、データベース部２での検索結果に基づいて上記キーワードに対応する学習問題を抽出し、この学習問題をＵＩ部６の表示部に表示する（ステップＳ６）。これにより、例えば、データベース部２の検索処理により、キーワードに適合する学習問題が問題データベース２１に１つ登録されていた場合は、この学習問題がデータベース部２での検索結果として制御部４で抽出され、ＵＩ部６の表示部に表示される。また、データベース部２の検索処理により、キーワードに適合する学習問題が問題データベース２１に複数登録されていた場合は、それらの学習問題がデータベース部２での検索結果として制御部４で抽出され、ＵＩ部６の表示部に一覧で表示される。このとき、ユーザ（教師）からの表示指示を受けてＵＩ部６の表示画面を適宜切り替えることにより、上記検索処理で問題データベース２１から牽引した学習問題の画像データを表示部に表示し、ユーザ側で学習問題の内容（中味）を確認できるようにすることが望ましい。また、キーワードに適合する学習問題が問題データベース２１に登録されていなかった場合は、その旨をメッセージ等でＵＩ部６の表示部に表示して処理を終える。

次に、制御部４は、ＵＩ部６を介してユーザから学習問題のプリント指示を受け付ける（ステップＳ７）。ユーザによるプリント指示は、例えば、ＵＩ部６の表示部に表示された学習問題の中から、プリント出力を所望する学習問題をタッチパネル又はボタン操作等で１つ又は複数選択した後、タッチパネル内のプリント実行ボタンを押下することにより行われる。

実際にユーザから学習問題のプリント指示を受けると、制御部４は、プリント指示で選択された学習問題の画像データを問題データベース２１から読み出して印刷部５にプリント命令を与えることにより、印刷部５で学習問題の画像データを用紙にプリント出力する（ステップＳ８）。これにより、学習問題がプリントされたテスト教材が得られる。

このように本発明の実施形態に係る教材作成装置によれば、担当の教師が生徒の個人カルテを読んで、その都度、生徒の学習レベルに合わせた学習問題を作成しなくても、個人カルテの画像を画像読取部１に読み取らせるだけで、次の学習で使用するのに適した学習問題（治療問題等）をプリントしたテスト教材を入手することができる。このため、教材作成にかかる時間を大幅に短縮することができる。また、教材作成にかかる教師の労力負担を大幅に軽減することができる。

また、教師が新たに学習問題を作成したり、問題データベース２１から読み出した学習問題を紙面上で編集したりした場合は、図６に示す登録処理によって問題データベース２１に学習問題の画像データを登録することができる。

まず、学習問題が手書き又は印刷で記録された用紙（テスト教材）を画像読取部１の原稿台にセットして、ＵＩ部６のボタン操作等により処理の開始を指示する。そうすると、その指示を受けて制御部４が画像読取部１を駆動することにより、テスト教材に記録された学習問題の画像を画像読取部１で読み取る（ステップＳ１１）。

次に、制御部４は、データベース部２の問題データベース２１に学習問題を登録する際のカテゴリーの選択を、ＵＩ部６を介してユーザ（教師）から受け付ける（ステップＳ１２）。カテゴリーの選択は、問題データベース２１の階層構造にしたがって、「学年」→「学習教科」→「学習単元」の順で行われる。また、登録すべき「学習単元」が「大分類」「小分類」に分かれていた場合は、その中からいずれか１つのカテゴリーを選択する。

次いで、制御部４は、先に画像読取部１で読み取った学習問題の画像データを一つのファイルに格納して、当該ファイルをユーザ指定のカテゴリーでデータベース部２の問題データベース２１に登録する（ステップＳ１３）。例えば、上記ステップＳ１２において、ユーザが「５年生」「算数」「小数」「小数のかけ算」の順でカテゴリーを指定した場合は、当該カテゴリーに対応付けて学習問題の画像データを問題データベース２１に登録する。このとき、問題データベース２１の同じカテゴリーに小数のかけ算に関する学習問題が一つも登録されていなかった場合は、今回読み取った学習問題の画像データを新規で問題データベース２１に登録することになる。また、問題データベース２１の同じカテゴリーに、小数のかけ算に関する他の学習問題がすでに登録されていた場合は、今回読み取った学習問題の画像データを追加で問題データベース２１に登録することになる。

このように１人の教師が作成又は編集した学習問題の画像データをデータベース部２の問題データベース２１に登録することにより、この学習問題を１人の教師だけでなく、全ての教師の共有物として、生徒の学力アップに有効に利用できるようになる。

本発明の実施形態に係る教材作成装置の構成を示すブロック図である。 個人カルテの記載フォームの一例を示す図である。 問題データベースのデータ構造の一例を示す図である。 画像処理部が備えるキーワード抽出部の内部構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る教材作成装置を用いて学習問題を作成する際の具体的な手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る教材作成装置を用いて学習問題を登録する際の具体的な手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…画像読取部、２…データベース部、３…画像処理部、４…制御部、５…印刷部、６…ＵＩ（ユーザインタフェース）部、７…個人カルテ、２１…問題データベース、３０…キーワード抽出部、３１…画像切出部、３２…ＯＣＲ処理部、３３…キーワード特定部

Claims (3)

1. 生徒個人の学習経過を記録した個人カルテの画像を読み取る画像読取手段と、
   前記画像読取手段で読み取った前記個人カルテの画像データの中から、次に学習すべき学習内容を示すキーワードを抽出するキーワード抽出手段と、
   学年、学習教科及び学習単元別に学習問題の画像データが登録された問題データベースと、
   前記キーワード抽出手段で抽出した前記キーワードを用いて前記問題データベースを検索することにより、前記キーワードに対応する学習問題を抽出する問題抽出手段と、
   前記問題抽出手段で抽出した前記学習問題の画像データをプリント出力する印刷手段と
   を備えることを特徴とする教材作成装置。
2. 前記画像読取手段で読み取った学習問題の画像データを、当該学習問題が属する学年、学習教科及び学習単元を指定して前記問題データベースに登録する問題登録手段を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の教材作成装置。
3. 前記キーワード抽出手段は、学習関連の用語を集めた辞書データを参照して前記キーワードを特定する
   ことを特徴とする請求項１記載の教材作成装置。
   
   

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