JP2009031614A - 電子添削システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ユーザがコンテンツに対して手書きによる入力を行なった場合、ユーザがコンテンツ全体に対してどのような態度で取り組んだか、また各質問や問題に対してどのような回答プロセスをどのようなタイミングで実施したかを把握することが難しいといった問題があった。
【解決手段】 電子ペンによる筆記情報から体動情報を抽出して解析する手段と、該解析手段によって得られる回答状態と、前記電子ペンによって入力された回答結果と、前記質問に対する正解情報を少なくとも表示できる表示手段を有する電子添削システムを提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子ペンを用いた電子添削システムに関し、更に詳しくは通信ネットワークを介して受講者と教師間で双方向に学習プロセスを交換する電子添削システムに関する。

手書きの情報を生成し、記憶する手段として、電子ペンやタブレットPCなどがある。例えば電子ペンの１種は、カメラ、メモリ、筆圧センサを内蔵しており、座標が印刷された紙に電子ペンで手書きを行なうことにより、座標の通過点及び通過時刻を認識し、同認識位置をペンの紙上での座標値として記憶し、座標値を通過した時刻を座標通過時刻として記憶する。記憶されたデータはまずは電子ペン内に格納されているメモリに格納され、さらに有線や無線などの通信手段によってサーバ、ハードディスク等のデータ記憶装置に格納される。記憶されたデータはメモリに格納されており、有線や無線などの通信手段を用いて遠隔に情報を転送できる。これによりA地点にいる受講者の回答をB地点で受け取り、B地点の教師は受講者の回答を採点して採点結果をA地点に送ることが可能である。 電子ペンを利用したシステムとして、特許文献１には、採点記号のストロークを採点システムに入力して、自動的に採点結果を収録する採点システムが提案されている。また、特許文献２には、手書きデータを書き順判定プログラムに入力して演算処理を行なうことにより書き順の学習を支援するシステムが提案されている。

特開２００４−２０６２９５号 特開２００５−２２１５７６号

電子ペンを使った場合の学習プロセス（受講者がどの問題や質問に時間を要したか、どの順番で回答したか、1題の回答に要した時間がいくらか、文字をどの筆順で書いたか）を抽出するには、従来技術では、コンテンツ側で各質問・問題に対する回答位置を指定する領域情報を用いて抽出していた。しかし、この方法では採点者が、各質問・問題の回答過程において、受講者がどのような筆圧、速度、加速度で回答した時に正解率が最大になるのかを把握することはできず、必ずしも適切な指導が出来ているとはいえなかった。
さらに、コンテンツ全体に対してユーザがどのようにアクセスしたか（最初はじっくり回答し、最後の方は質問・問題も読まずに書いた、チェックだけした等）を把握することは難しかった。また、従来技術では受講者と教師間でピンポン型のメッセージがやり取りされるために採点結果の取得に時間がかかったり、教師が同時に一人の受講者しか指導できないために学習効率が悪かったりする、といった問題があった。

本発明の目的は通信ネットワークを利用した効率的なコンテンツ評価或いはユーザ評価を実現するために、手書きプロセスを利用した回答状況データを提供し、各質問や問題へのユーザのアクセスパタン（回答プロセス）と最終回答および正解との相関情報を提供し、コンテンツに対するユーザアクセス傾向や個々のユーザの回答意図、癖等の生理情報をコンテンツ提供者に提供することにある。また、手書きを実施したユーザに回答状況をフィードバックすることによって、ユーザへの意識付けを行い、ユーザとコンテンツ提供サービスとのアクセシビリティを高くするサービスを提供するものである。また学習効果を引き出し受講者の意欲を向上させる双方向電子添削システムを提供するものである。

上記の目的を達成するため、本発明の電子添削システムでは、電子ペンにより入力される情報を用いて質問に対する回答状態を抽出する電子添削システムにおいて、前記電子ペンによる筆記情報を生成する手書き情報入力手段と、前記手書き情報入力手段による入力によって得られる手書き位置を示す座標情報および該座標位置を通過した時刻を記憶する記憶手段と、前記筆記情報から体動情報を抽出して解析する手段と、該解析手段によって得られた体動情報などの回答状態と最終的な回答結果を表示する手段を有することを特徴とする。

受講者が入力した筆記情報から体動情報を求め、当該体動情報と採点結果を相関した表示を行うことで、受講者に適した学習プロセスを抽出し、効果的な指導を提供することができる。

また、コンテンツを評価する立場の者は、ユーザがコンテンツに対して入力した手書き情報から求められたコンテンツ全体或いは個々の質問・問題に対する回答プロセス・状態と正答率との相関を示した表示画面を確認することにより、手書きを行なったユーザの回答意図を推定し、さらに同回答意図に基づいてユーザに適した情報や効果的な指導を提供したり、コンテンツに対する全ユーザの回答傾向をより精緻に推定したりすることができるようになる。また、ユーザ自身にとっても、自らがどのようにコンテンツ全体に対してアクセスしたか、また各質問・問題に対して対応したかといったプロセスをフィードバックされることにより、自分個人の状態を理解できる。さらには全ユーザのコンテンツ全体へのアクセス傾向や各質問・問題に対する回答プロセスの傾向も見ることができるため、自分の傾向を全体の傾向と比較することもできるようになり、コンテンツ利用におけるモティベーションが高まる。

図１は、本発明の使用形態を示す電子添削システムの構成図である。受講者１５０の属するサイト１１０、受講者１５５の属するサイト１１５、及び教師１６０の属するサイト１２０は、インターネット１００を介して学習センタ１３０と通信を行なう。学習センタ１３０は、受講者１５０、１５５と教師１６０の添削プロセスを記憶するデータベース１９０と接続される。受講者１５０，１５５は、電子ペン１７０を利用して、電子ペン対応用紙１８０に答えを書き込む。電子ペン対応要旨は座標が印刷された紙が好ましい。本例ではこの電子ペン対応用紙１８０について、アノト（登録商標）方式を利用する。電子ペン１７０は受講者１５０、１５５の筆記時間、筆記座標、筆圧などの情報を、毎秒５０から７０回の割合で測定する機能を有する。この測定データを逐次インターネット１００を介して学習センタ１３０並びに教師１６０の端末へ配信する。サイト１１０、１１５、１２０には、受講者１５０、１５５、１６０の筆記プロセスを表示する画面１４０が属している。例えば、受講者１５０が電子ペン１７０を用いて回答を記入すると、その筆跡（電子ペンの軌跡）が逐次受講者１１５と教師１６０の端末画面１４０に表示される。これにより、教師はインターネットを利用した双方向添削システムを利用することにより、一度に同時に多数の受講者に指導を行うことができ、添削コストの低減と学習効率の向上が実現できる。さらに、教師は受講者の診断テストを統計的に解析することにより、受講者に対して、適切な運動プログラムや健康改善プログラムを提供することができる。

図１５は、図１の電子ペン１７０の機能プロック図、および受講者１５０、１５５と教師１６０が利用する端末の機能ブロック図を示したものである。電子ペン１５００は、筆記部１５０５、制御部１５１０、記憶部１５１５、センサ部１５２０、送信部１５２５、および表示部１５３０から構成される。筆記部１５０５は、通常の手書き手段により電子ペン専用の用紙へ情報を記録する部分である。筆記用具としてはボールペンやシャープペンシルなどを用いることができる。制御部１５１０は、中央演算装置ＣＰＵや数値論理ユニットＡＬＵなどから構成され、筆記部１５０５からのデータ処理や記憶部１５１５、センサ部１５２０、表示部１５３０との間のタイミング制御などを行なう。記憶部１５１５は、筆記情報を記憶する部分であり、各文字を構成するドット単位に、入力時刻、座標、筆圧などの数値をメモリに確保する。センサ部１５２０は、筆跡の座標を記録するカメラ、ペンの加速度をモニターする加速度センサ、ペンの傾きを計測するジャイロ、筆圧を測定する圧力センサなどから構成される。送信部１５２５は、記憶部１５１５に保存されたデータを端末に送信する部分であり、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈやＷｉ−Ｆｉなどの無線リンク技術を利用した回路より構成される。表示部１５３０は、電子ペンのアラーム部であり、バッテリーなどの容量が低下した場合は、振動などで使用者に警告を出す。

一方、端末１５３５は、解析部１５４０、受信部１５４５、記憶部１５５０、表示部１５５５、制御部１５６０、入出力部１５６５から構成される。解析部１５４０は、電子ペン１５００からの時系列データを利用して、電子ペン専用用紙上でのペンの絶対座標や筆記速度、筆記加速度、筆圧などを計算する部分である。解析部１５４０は、数値処理プロセッサとキャッシュメモリから構成される。例えば異なる時刻の時系列成分の差を計算することにより筆記速度を計算する。また異なる時刻の筆記速度の差より筆記加速度を計算する。さらに時系列データに行列演算を施すことにより筆記時の電子ペン１５００の震え、すなわち周波数の度数分布を計算する。受信部１５４５は、電子ペン１５００の送信部１５２５より、筆跡情報に関するデータを受信する部分である。送信部１５２５と同じく無線回路から構成される。記憶部１５５０は、受信部１５４５からのデータをメモリに保存する。また記憶部１５５０には、電子ペン１５００を利用した受講者のＩＤに対応して、教師の採点データも確保されている。表示部１５５５は、解析部１５４０で得られた結果を画面１４０に表示する部分であり、文字の軌跡を表示したり、Ｘ軸に第１パラメータ（時刻、書くスピードなど）とＹ軸に第２パラメータ（加速度、正答率など）を組合せて表示したりすることが可能である。制御部１５６０は、中央演算装置ＣＰＵや数値論理ユニットＡＬＵなどから構成され、解析部１５４０、記憶部１５５０、および表示部１５５５間の信号制御を行なう。入出力部１５６５は、インターネット１００とのインタフェース部であり、ＴＣＰ／ＩＰ通信を行なうための半導体回路から構成される。

図１６は、電子ペン１７０で使用するコンテンツの一例である。このコンテンツシート１６００は、アノト方式に基づき座標が配置された用紙の上に、所望のアンケートを重ねて印刷したものである。参加者は、このコンテンツシート１６００を受取り、電子ペンを用いて回答を記入する。図１６では、「サービス業」「男性」「４０代」のところに回答（レ点）が見られる。そしてこの回答の筆記記録は全て電子ペンに保存されている。

図１７から図２０には、図１５の解析部１５４０と表示部１５５５を利用して、画面１４０に筆跡や筆圧、および筆記した時の速さや加速度を解析した例を示す。図１７の解析画面１７００には電子ペンのデータから計算した筆跡を示す。横軸はペンのｘ座標であり、縦軸はペンのｙ座標である。図１６の手書きの筆跡との類似度が良く表現されている。図１８の解析画面１８００には位置と筆圧の時間変化を示す。横軸はドットの計測時刻であり、縦軸はドットのｘ，ｙ座標および圧力である。図１９の解析画面１９００には書く速さの時間変化を示す。横軸はドットの計測時刻であり、縦軸は、ｘ方向とｙ方向の速さである。ここでｘ方向の速さは、時刻ｔでの位置をｘ（ｔ）、時刻ｔ＋Δｔでの位置をｘ（ｔ＋Δｔ）とすると、（ｘ（ｔ＋Δｔ）−ｘ（ｔ））／Δｔから計算できる。ｙ方向の速さも同様である。図２０の解析画面２０００には、ペンの加速度の時間変化を示す。横軸はドットの計測時刻であり、縦軸は、ｘ方向とｙ方向の加速度である。ここでｘ方向の加速度は、時刻ｔでの早さをｖ（ｔ）、時刻ｔ＋Δｔでの速さをｖ（ｔ＋Δｔ）とすると、（ｖ（ｔ＋Δｔ）−ｖ（ｔ））／Δｔから計算できる。ｙ方向の加速度も同様に計算できる。

一方、教師１６０は、受講者１５０が図６のコンテンツに記入した回答を、画面１４０を見ながら電子ペン１７０を用いて採点する。そしてこの採点結果を、受信部１５４５を経由して記憶部１５５０に保存する。従って、情報端末１５３５は、解析部１５４０で得られた体動情報と記憶部１５５０に記憶されている採点情報を利用して、２つの情報に含まれる相関関係を自動的に画面に表示することができる。例えば体動情報の一部である筆記加速度を横軸にとり、採点情報の一部である正答率を縦軸にとることにより、加速度と正答率の関係を示す山型の特性を表示することが可能である。教師１６０はこの特性を観察して、正答率が最大となるような学習プロセスを受講者１５０に提供する。

図２１は、本発明の使用形態を示す電子添削システムの構成図の例である。ここでは、データの収集及び解析を行なうサーバ２１０１、受講者用ＰＣ２１０２、コンテンツのユーザ反応傾向を評価するコンテンツ評価者あるいはユーザのアクセス状態をチェックするユーザ評価者用ＰＣ２１０３、データ解析結果やコンテンツ等を蓄積しておくハードディスク２１０４がある。ここで教育コンテンツを対象とすると、ユーザは教育を受ける受講者と位置付けられ、またコンテンツ評価者或いはユーザ評価者は教師と位置付けられる。サーバ２１０１は、受講者用ＰＣ２１０２や教師用ＰＣ２１０３とインターネット２１０４を介して接続され、通信を行なう。受講者は、電子ペン２１０５を利用して、電子ペン対応用紙２１０６に答えを書き込む。本例ではこの電子ペン対応用紙２１０６を、アノト（登録商標）方式を利用して作成した。電子ペン２１０５には受講者ＰＣ２１０２を利用する受講者の筆記運動によって得られる筆記時間、筆記座標、筆圧などの情報を、毎秒５０から７０回の割合で測定する機能がある。この測定データを逐次インターネット２１０４を介してサーバ２１０１に送信する。一方、教師用ＰＣ２１０３には、デジタルペン筆記データの解析結果等を表示する画面がある。例えば、受講者が電子ペン２１０５を用いてある質問・問題等について回答を記入すると、教師のＰＣ２１０３に付随する画面に、サーバで解析され、抽出された回答状態が表示される。

図２２は、電子ペン２１０５で使用するコンテンツの一例である。このコンテンツシートである回答用紙２２００は、アノト方式に基づき座標が配置された用紙の上に、複数の問題を印刷したものである。受講者は、この回答用紙２２００を直接受け取るか、或いは記入場所にてプリントアウトするなどし、電子ペン２１０５を用いて回答を記入する。図２２は、「式領域２２０１」「解答領域２２０２」のところに回答を記入する例を示している。この用紙に対する回答の筆記記録は電子ペン２１０５に保存されている。回答用紙の情報には、問題２００３のコンテンツデータ、式記入エリアである「式領域２２０１」の座標値および解答記入エリアの領域を示す「解答領域２２０２」の座標値を格納する。ここで各式領域２２０１や解答領域２２０２は問題番号からのツリー構造になっており、例えば、ｑ［ｉ］［ｊ］［ｋ］の形式で記録されている。ここでｉは問題番号、ｊ＝０は式、ｊ＝１は解答、ｋ＝０はｘ起点座標値、ｋ＝１はｙ起点座標値、ｋ＝２はｘ長、ｋ＝３はｙ長である。

受講者は図２３に示すようなフローS２３０１〜S２３０５、S２３１１〜S２３１６、S２３４０、T７０１〜T７０８を用いて回答を行なう。受講者が回答を行なった後、各領域中への記入状況（各領域内で記載された点列情報）の位置と格納している「式領域」「解答領域」ｑ［ｉ］［ｊ］［ｋ］で示される領域との比較を行ない、各点に対する領域（＝問題番号・式・解答））フラグを付与する。さらに、同フラグ情報から、どの問題から着手したか、どの問題に何回トライしたか、を抽出する。また、各領域内での点列表記加速度を点列表記時刻から計算し、問題単位の加速度を求める。点間加速度の求め方は、例えば、点（ｘ０，ｙ０，ｔ０）と点（ｘ１，ｙ１，ｔ１）間において、点列間の速度を、

によって求める。次に、点列が時系列に連続している箇所を１セットとし、その間の平均速度を計算する。さらに、複数のセットの速度に関して加速度計算を行なうことにより、「式領域」「解答領域」における加速度遷移を出力する。また、問題毎の平均加速度の遷移によってコンテンツ全体に対して回答を行なうに当たっての加速度状態を抽出する。

図２４にこれらのデータを格納するデータベース２４００の一例を示す。評価者は、同データベースの値を用いて複数ユーザの情報の比較（問題毎、コンテンツ全体）を行ない、回答傾向を抽出し、比較表示する。また、個人内の状態については、日を変えて同じコンテンツへの入力を行ない、問題毎、コンテンツ全体に対する回答傾向を抽出する。また、別コンテンツで、日毎のペン圧力、筆記速度を計測し、モティベーションを推定し、状態表示する。さらに評価者は画面に表示された加速度と正答率のグラフを観察して、学習効果が最大となる添削指導を提供することが可能である。またＰＣ２１０３に、体動情報の一部の成分（例えば加速度）と採点情報の一部の成分（例えば正答率）のグラフから診断結果を計算するプログラムを追加することにより、ユーザに対して自動的に添削指導を提供することも可能である。

図２の画面２００は、図１の画面１４０の表示の一例である。画面２００の左側画面２１０には受講者１５０の電子ペン１７０の軌跡、画面２００の右下画面２２０には受講者１５５の電子ペン１７０の軌跡が、また画面２００の右上画面２３０には教師１６０の電子ペン１７０の軌跡が表示されている。ここで画面上の文字は、全て電子ペン１７０の動きと同期しており、具体的には、電子ペン１７０の送信部１５２５から筆記情報が端末１４０に送られ、前記端末の表示部１５５５で電子ペン１７０の時刻ごとの軌跡を表示している。教師１６０は、教師側の端末１４０に表示された受講者１５０または１５５が入力した電子ペン１７０の軌跡を観察して、受講者側の端末１４０と教師側の端末１４０に評価結果を表示することにより添削指導を行う。例えば、「右側通行」という漢字を書かせた場合に、受講者１００が、

に示すように回答を記入した場合、（1）と（2）の書き順が間違っているので、教師１６０は、

に示すように正しい書き順を表示画面２００上に示して添削することができる。またこの添削プロセスは、受講者１１５も同時に見ることが可能である。

さらに算数の一例として、「（３ｘ２）÷（４ｘ３）」の問に対して、受講者１００が、

に示したように回答したとする。この場合、答えは合っているものの、教師１６０は、約分の指導を行いたいので、表示画面２００の上で、

に示したような回答を示す。ここで受講者１００または１１５は、分子の３と分母の３を約分して各々１と１にすること、次に分子の２と分母の４を約分して各々１と２にすることを、画面上で見ることにより学習することができる。

図３に学習プロセスのフローを示す。始めに教師１６０によりアノト方式に対応した教材が作成され（Ｓ３０１）、この教材は電子ペン１７０を利用して受講者側と教師側の端末１４０に表示される（Ｔ３０１）。次に受講者１５０は、端末１４０の表示手段に表示される教材の内容を確認する（Ｓ３０２）。引き続き教師１６０は電子ペン１６０を用いて教材に添削開始（Ｓ３０３）の指示を書き込む。受講者１５０はこの指示を見て学習を開始する（Ｓ３０４）。受講者１５０が電子ペン１７０を利用して入力した軌跡は、電子ペン１７０の送信手段および端末の受信手段と表示手段を用いて、時々刻々と受講者側と教師側の端末に表示されている教材の上に重ねて表示される。さらにここで端末の解析手段を用いると、筆記速度や加速度などの体動情報も同時に表示することが可能である。教師１６０は画面に表示された軌跡と体動情報を常に観察して受講者１５０の筆記の状態を観察する（Ｓ３０５）。ステップｉ（Ｓ３０６）では、電子ペン１７０に記録された筆跡情報（Ｔ３０２）が教師側の端末に送られる。教師１６０は画面１４０上で受講者１５０の書いた軌跡を確認し、間違えのある場合には、電子ペン１７０を用いて画面に表示された教材上で修正する（Ｔ３０３）。受講者１５０は、教師１６０の修正結果を画面上で確認してから、自分の回答を、電子ペン１７０を用いて書き込む（Ｔ３０４）。この書き込まれた情報は、再度教師側の端末に送られ、教師１６０は、採点結果を、電子ペン１７０を利用して受講者１５０に送信する（Ｔ３０５）。この後、ステップｊ（Ｓ３０７）でもステップｉ（Ｓ３０６）と同様の学習プロセスで筆記情報および採点に関する情報が交換される。最後に教師１６０は、各ステップで指導した学習プロセスの集計を行う（Ｓ３０８）。そして、集計結果はデータベース１９０に格納（Ｔ３０６）される。データベース１９０からはＡＣＫ（Ｔ３０７）信号を受信する。この後、教師１６０は添削を終了し（Ｓ３０９）、受講者１５０も学習を終了（Ｓ３１０）する。

図４にデータベース１９０に格納するデータの一例を示す。テーブル４００は、受講者情報、添削日時、教材番号、ステップｉの得点、ステップｉの学習プロセスのエントリーを持つ。ステップｉの学習プロセスは、

の関数で表され、第１引数は受講者名、第２引数は添削日時、第３引数は教材番号である。第４引数は、ステップｉでの添削プロセスを全て記述した手続き関数であり、具体的には一文字ごとの筆順などの位置情報がテキスト形式で記述されている。この第４引数の内容を統計的に処理することにより、受講者ごとに間違いやすい問題を作成することが可能である。

尚、図１から図３の添削プロセスにおいて、教師１６０は画面１４０上で受講者１５０、１５５の回答を正すばかりではなく、文字を丁寧に書けた場合や、全問正解の場合には、「大変上手に書けました」「良く頑張りました」などのメッセージを電子ペン１７０を利用して、画面に表示された教材に書き込むことより、受講者１５０，１５５の意欲を高めることができる。

図５の使用形態では、サイト５１０，５１５，５２０がインターネット５００を介して学習センタ５３０に接続される。また学習センタ５３０にはデータベース５４０が接続される。サイト５１０には複数の受講者５６１、５６２、５６３が同席し、教師５７０と共通の画面５５０を見ている。受講者５６１、５６２、５６３は、電子ペン１８０を用いて電子ペン専用回答用紙５８５に答えを記入する。電子ペン５８０で測定されたデータは、ブルートゥースなどの無線技術を利用して、同一サイト内のアンテナ５９０と通信装置５９５間に転送される。これにより受講者５６１、５６２、５６３の記入した回答は、逐次画面５５０上に表示される。図５では受講者５６１が記入した「山」、受講者５６２が記入した「川」、受講者５６３が記入した「人」の漢字の例を示した。画面５５０に表示された漢字のトメ、ハネ（破線の丸で囲ったところ）は正しくないので、サイト５２０にいる教師５７０は、共通の画面５５０を利用して、漢字のトメ、ハネを修正することが可能である。

図６は、図1の電子添削プロセスをオフラインで行なう場合の使用形態である。
まず始めに教師１６０により、漢字の書き順に関する教材が端末に表示される（Ｓ６０１）。受講者１５０は端末上で教材を確認する（Ｓ６０２）。次に教師１６０は学習開始の指示を、電子ペン１７０を用いて画面上に書き込む（Ｓ６０３）。受講者１５０は書き込まれた指示を読み、学習を開始する（Ｓ６０４）。ここまでのメッセージの交換はＴ６０１〜Ｔ６０３で行なわれる。次に電子ペン１７０に記録された筆記情報および採点プロセスに関する情報は、Ｔ６０４〜Ｔ６０８で交換される。ステップｉが終了（Ｓ６０５）すると、筆記情報は教師の端末に表示され、教師１６０は軌跡などの情報から学習プロセスを診断する（Ｓ６０６）。例えば表示された漢字の軌跡から、図５の画面５５０に示すようなトメ、ハネの間違いがある場合には、教師１６０は電子ペン１７０を利用して、画面上で筆記情報の修正を行なう。修正された筆記情報は、受講者１５０の画面で表示され、受講者１５０は電子ペン１７０を利用して間違いを修正する（Ｓ６０７）。正しい筆記情報は教師側の端末へ送信され、教師は端末で回答を確認し（Ｓ６０８）、合格したサインを教材に書き込む。このサインを見てステップｉの学習が完了する（Ｓ６０９）。全ての学習ステップが終了した後に、教師１６０は学習プロセスの集計を行なう（S６１０）。そして集計された結果はデータベース１９０に格納される（T６０９）。正常に格納された場合には、データベース１９０からACK信号を受信する（T６１０）。この後、教師１６０は学習の終了指示を行い（S６１１）、メッセージを送信する（T６１１）。この指示を受けて、受講者１５０は学習を終了する（S６１２）。尚、データベース１９０に格納されたデータは、次回教師１６０が受講者１５０の指導を行うときに使用することが可能である。

図７に他の実施例を示す。本例は、学習プロセスの経過を電子ペンと生体機能計測装置を用いて測定し、自律神経の活動パターンと正答率から、受講者にとって学習効果が最大となるプロセスを計測し記録する方法一例である。図７において、受講者７４０が働いているオフィス７１０、７１１、７１２、及び教師７５０が働いているオフィス７２０は、インターネット７００を介して学習センタ７６０と通信を行なう。学習センタ７６０は、受講者７４０と教師７５０の添削プロセスを記憶するデータベース７７０と接続される。受講者７４０は、電子ペン７８０を利用して、電子ペン対応用紙７８５に答えを書き込む。同時に受講者７４０は、生体機能計測装置７９０と結ばれ、呼吸や脈拍、及び局所的な血液量の変化を測定する。生体機能計測装置７９０は送信機７９５と接続されており、リアルタイムで生体信号を送信機７９５へ転送する。また送信機７９５は、電子ペン７８０から、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈやＷｉ−Ｆｉなどの無線通信手段を用いて、筆記情報をリアルタイムに受信する。そして送信機７９５は、筆記情報と生体情報をまとめてインターネット７００に配信する。サイト７２０には教師７５０が観察および評価に用いる解析画面７３０が属する。この解析画面７３０は教師７５０が利用する端末の表示機能として提供される。

図８に解析画面の一例を示す。画面８００には、受講者７４０が同一問題を異なる時間で回答した場合の、書くスピードと正答率の結果を示す。また頭頂部から見た血流量の変化を重ねて表示できる。これにより教師７５０は、書くスピードが遅い場合には正答率が高く左側側頭葉が働いており、書くスピードが早い場合には正答率が低く前頭葉が働いていることがわかる。

図9はデータベース７７０に格納するテーブルの一例である。テーブル９００には、受講者の氏名、書くスピード、脈拍、活動箇所、正答率のエントリーがある。これらのデータは端末の表示画面に表示することも可能であり、教師７５０は、受講者ごとに、書くスピードのデータ、脈拍のデータ、活動箇所のデータを正答率と関連付けて学習効果を把握できる。また端末７３０に、体動情報の成分と、生体機能計測の成分から相関係数を算出するプログラムを導入することにより、自動的に学習効果の計測を行なうことも可能である。また、次回の教材呈示の際には、図８の画面を被験者に見せながら測定することにより、被験者７４０は視覚から活動箇所のフィードバックを得ることができ、正答率が高くなるように書くスピードをコントロールすることができる。

図１０に本発明の他の実施例を示す。本例は電子ペンを利用した事業モデルの一例である。電子ペン供給者１０００は、電子ペンの製造社より電子ペンの製造権を受けて電子ペンの製造ならびに販売を行なう。電子ペンソリューション提供者１０１０は、電子ペン供給者１０００と契約（K１０００）を結び、電子ペンを購入する。さらに電子ペンの製造社より印刷権を受けてデータベース格納に必要なソフトウエアを販売する。教材提供者１０２０は電子ペンソリューション提供者１０１０と契約（K１０１０）を結び、ソリューションを購入する。教材提供者１０２０は受講者１０３０と契約（K１０２０）を結び、受講者１０３０に教材と電子添削による学習を供給する。電子ペンソリューション提供者１０１０と教材提供者１０２０は各々人材を学習センタ１０４０に派遣（H１０００、H１０１０）し、電子添削の支援を行なう。受講者１０３０は電子ペンを利用して学習を行い、電子ペンのデータはインターネット１０６０を介して学習センタ１０４０に送られる。受講者１０３０と教師の間で取り交わされた添削プロセスは図３または図６のフローに従ってデータベース１０５０に格納される。また電子ペンには書いた文字数やストロークに応じた情報量が記録されているので、この情報量に比例した使用料を受講者１０３０から徴収し、電子ペンソリューション提供者１０１０と教材提供者１０２０に分配することが可能である。

尚、電子ペンソリューション提供者１０１０は、教材提供者１０２０および学習センタ１０４０から支払い（P１０１０、P１０４０）を受け、電子ペン供給者１０００に支払い（P１０００）を行なう。また、教材提供者１０２０は、受講者１０３０および学習センタ１０４０より支払い（P１０２０、P１０３０）を受け、電子ペンソリューション提供者１０１０に支払い（P１０１０）を行なう。

図１１に本発明の他の実施例を示す。本例は、図1において教師と受講者の関係を医師と被験者に置き換え、被験者の筆跡データより医師が被験者の認知度程度を判定する方法を提供する。図１１において、被験者１１５０、１１５５は保健所１１１０や病院の検査室１１１５で検査を受けており、医師１１６０は病院の診察室１１２０で遠隔診断を行なっている。ここで保健所１１１０、検査室１１１５、および診察室１１２０は、インターネット１１００を介して健康センタ１１３０とデータベース１１４０に接続されている。医師１１６０は、画面１１７０に表示された被験者の筆跡を見て認知度の判定を行なう。被験者１１５０、１１５５は、電子ペン１１８０を用いて、電子ペン対応用紙１１９０に印刷された認知度判定テストへの回答を記入する。被験者１１５０、１１５５の筆跡情報（ドットの時刻と座標）は全て時系列データとして電子ペン１１８０に記録され、医師１１６０の利用する端末へ転送される。

図１２に、認知度判定テストの一例を示す。問１は問診票であり、医師１１６０は、正解、不正解を、画面１１７０上で判定する。問２は図形模写であり、医師１１６０は、３次元の形状を正しく写せたか、または、変形した箇所は何箇所かなどを、画面１１７０上で判定する。問３は、一般にギブソンメイズ、または、フロスティッグ検査で用いられているテストの一例であり、被験者１１５０、１１５５は、線と線の間を通るように線を書く。この時、線と線の間にある黒い点にぶつからないように、できるだけ早く線を書くのが課題である。医師１１６０は、画面１１７０上で、被験者１１５０、１１５５が描く線の正確さと速さを測定する。

図１３は、被験者１１５０、１１５５の測定結果の一例である。テーブル１１３０には、問題番号、所要時間、正確さ、ペン圧、震え、判定の６つのエントリーを持つ。ここで所要時間とペン圧と震えは電子ペンの筆記情報から計算できる。また正確さは、図１２の問３で黒い点に接触した回数から計算できる。医師１１６０は、テーブル１１３０のデータを見て、被験者の認知度合いを判定する。例えば、問題１では正確さが９０％で震えがないのでＡと判定でき、問題２では正確さが２０％で震えもあるのでＢ−と判定する。また問題３では正確さが３０％で、ペン圧も強く、震えも観察されるのでＣ＋と判定する。医師１１６０は、問題ごとの判定を総合的に評価することにより、被験者の認知度合いを診断することが可能である。

次に図１４を用いて本システムの解析フローを示す。ここでシステムへの入力は、被験者１１５０または１１５５の筆跡情報であり、システムの出力は医師１１６０の診断結果である。始めに、医師１１６０は診断を開始（Ｓ１４００）するに先立ち、図１２に示した認知度判定テストを作成し、この問題をアノト方式に対応した印刷機で印刷する。次にドットパターン上に印刷された認知度判定テスト１１９０を被験者１１５０または１１５５に手渡して診断を開始する（Ｓ１４１０）。被験者１１５０または１１５５は電子ペン１１８０を用いて認知度判定テスト１１９０に回答を書き込む。書き込まれた筆跡情報は電子ペン１１８０に記録され、記録されたデータはインターネット１１００を介して医師側の端末１１７０に送られる（Ｓ１４２０）。次に、医師側の端末１１７０にある解析部１５４０と表示部１５５５の機能を利用して、医師側の画面１１７０に筆跡情報から算出した体動情報を表示する（Ｓ１４３０）。本例では体動情報として電子ペン１１８０の周波数応答（震えの情報）を表示した。医師１１６０は画面１１７０のグラフを観察して被験者１１５０または１１５５の認知度の診断を行なう（Ｓ１４４０）。診断結果は医師１１６０によって認知度判定テスト１１９０の所見欄に電子ペン１１８０で記録され、この記録はデータベース１１４０に保管される（Ｓ１４５０）。そして一連の診断プロセスを終了する（Ｓ１４６０）。

実施例１の使用形態を示すシステム構成図である。 実施例３のシステムで用いる画面の一例である。 実施例３のシステムで用いるフローチャートである。 実施例３のシステムで用いるテーブルである。 実施例３の使用形態を示すシステム構成図である。 実施例４のシステムで用いるフローチャートである。 実施例５の使用形態を示すシステム構成図である。 実施例５のシステムで用いる画面の一例である。 実施例５のシステムで用いるテーブルである。 実施例６の使用形態を示すシステム構成図である。 実施例７の使用形態を示すシステム構成図である。 実施例７のシステムで用いる質問用紙の一例である。 実施例７のシステムから得られる解析結果の一例である。 実施例７のシステムで用いるフローチャートである。 実施例１の使用形態を示すシステム構成図である。 実施例１のシステムで用いる質問用紙の一例である。 実施例１のシステムから得られる解析結果の一例である。 実施例１のシステムから得られる解析結果の一例である。 実施例１のシステムから得られる解析結果の一例である。 実施例１のシステムから得られる解析結果の一例である。 実施例２のシステム構成を示す一例である。 実施例２で用いる回答用紙を示す一例である。 実施例２のフローを示す一例である。 実施例２のデータ構成図を示す一例である。

符号の説明

１００，５００，７００，１０６０，１１００・・・インターネット、
１１０，１１５、１２０、５１０、５１５、５２０，７１０，７１１，７１２，７２０，１１１０，１１１５、１１２０・・・サイト、
１３０、５３０、７６０、１０４０、１１３０・・・学習センタ、
１４０、２００、２１０、２２０、２３０、５５０、７３０、８００、１１７０・・・画面、
１５０、１５５、５６１〜５６３、７４０〜７４２、・・・受講者、
１１５０、１１５５・・・被験者、
１６０、５７０、７５０、２３３０・・・教師、１１６０・・・医師、
１７０、５８０、７８０、１１８０、１５００、２１０５・・・電子ペン、
１８０、５８５、７８５、１１９０、１１９５、１２００・・・電子ペン用紙、
１９０、５４０、７７０、１０５０、１１４０、２３２０、２４００・・・データベース、
Ｓ３０１〜Ｓ３１０、Ｓ６０１〜Ｓ６１２、Ｓ１４００〜Ｓ１４６０、S２３０１〜S２３０５、S２３１１〜S２３１６、S２３４０・・・処理、
Ｔ３０１〜Ｔ３０７、Ｔ６０１〜Ｔ６１１、K１０００〜K１０２０、P１０００〜P１０４０、H１０００〜H１０１０、T７０１〜T７０８・・・メッセージ、
４００、９００、１１３０・・・テーブル、
５９０・・・アンテナ、５９５・・・装置、
７９０・・・生体計測装置、７９５・・・送信機、
１０００、１０１０、１０２０、１０３０、１０４０・・・事業体、
１５０５、１５１０、１５１５、１５２０、１５２５、１５３０、１５４０、１５４５、１５５０、１５５５、１５６０、１５６５・・・機能ブロック、
１５３５、２１０２、２１０３・・・端末、
１６００、２２００、２２０１、２２０２、２２０３、・・・コンテンツシート、
１７００、１８００、１９００、２０００・・・解析画面
２１０１・・・サーバ、２１０４・・・ハードディスク。

Claims (10)

1. 電子ペンにより入力される筆記情報から一つ以上の設問からなる質問に対する回答状態を抽出する電子添削システムにおいて、
   前記電子ペンによる筆記情報を生成する手書き情報入力手段と、前記手書き情報入力手段において入力された手書きによって得られる手書き位置を示す座標情報および該座標位置を通過した時刻を記憶する記憶手段と、
   前記筆記情報から体動情報を抽出して解析する手段と、該解析手段によって得られる回答状態と、前記電子ペンによって入力された回答結果と、前記質問に対する正解情報を少なくとも表示できる表示手段を有することを特徴とする電子添削システム。
2. 請求項１に記載の電子添削システムにおいて、
   前記電子ペンの動き加速度を計算し、前記質問に対する回答における加速度や、設問全てを回答するに当たっての加速度を求める手段を有し、
   前記記憶手段は前記加速度を情報として記憶できることを特徴とする電子添削システム。
3. 請求項１または２に記載の電子添削システムにおいて、
   前記記憶手段は、前記質問に対する複数の回答者からの前記手書き情報入力手段において入力された手書きによって得られる手書き位置を示す座標情報、該座標位置を通過した時刻、前記質問に対する加速度及び前記設問全てを回答するに当たっての加速度を記憶可能であることを特徴とする電子添削システム。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の電子添削システムにおいて、
   前記記憶手段に格納された加速度の情報を比較する手段を有することを特徴とする電子添削システム。
5. 少なくとも２つ以上の電子ペンと情報端末を備えた電子添削システムにおいて、
   前記電子ペンは、夫々、手書き入力を行なう筆記手段と、前記筆記手段において入力された筆記情報を記憶する手段と、前記記憶手段により格納された筆記情報を前記情報端末へ送信する手段を有し、
   前記情報端末は、前記電子ペンの夫々から筆記情報を受信する手段と、
   第一の電子ペンによる筆記情報を記憶し、前記第一の電子ペンによる筆記情報に基づき、第二の電子ペンによる前記筆記情報に対する採点情報を該第二の電子ペンより受信して記憶する手段と、
   前記筆記情報から体動情報を抽出し、前記体動情報と前記採点情報との相関関係を解析する解析手段と、
   前記解析手段により得られた解析結果を表示する手段とを有することを特徴とする電子添削システム。
6. 請求項５に記載の電子添削システムにおいて、
   前記解析手段は、前記第一の電子ペンによる筆記情報から、前記第一の電子ペンの座標情報１と２を抽出し、前記座標情報１と２からペンの速度１と２を算出し、前記ペンの速度１と２からペンの加速度１と２を算出し、
   前記表示手段によって前記第一の電子ペンの加速度１と２と第一の電子ペンによる描画時刻または第一の電子ペンの筆圧情報とを２次元的に組み合わせて表示することを特徴とする表示方法。
7. 請求項１または５に記載の電子添削システムにおいて、
   前記電子ペンはセンサ部を備え、
   前記電子ペンによるの入力位置を測定するカメラと、
   前記電子ペンの加速度を測定する加速度センサと、
   前記電子ペンの傾きを測定するジャイロスコープと、
   前記電子ペンによる筆圧を測定する圧力センサを有することを特徴とする電子添削システム。
8. 請求項１または５に記載電子添削システムにおいて、
   前記体動情報は、前記電子ペンによる筆記速度、筆記加速度、筆記振動数のいずれかを含むことを特徴とする電子添削システム。
9. 請求項１に記載の電子添削システムにおいて、
   前記電子ペンを操作する利用者の呼吸、脈拍、局所的な血液量の変化の少なくともいずれの生体情報を測定できる生体機能計測装置を有することを特徴とする電子添削システム。
10. 請求項９に記載の電子添削システムにおいて、
    前記解析手段は、前記生体情報と前記体動情報から相関係数を算出する手段を有することを特徴とする電子添削システム。

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