JP2014035455A - 学習コンテンツの構造化装置及びそれを用いた学習コンテンツ選択支援システム並びに支援方法 - Google Patents

学習コンテンツの構造化装置及びそれを用いた学習コンテンツ選択支援システム並びに支援方法 Download PDF

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Abstract

【課題】教師自身の授業計画に適した高い学習効果を期待できる学習コンテンツを容易に選択できるような学習コンテンツの構造化装置を提供する。
【解決手段】電子黒板を用い学習コンテンツを表示して行われた授業の状況のデータを取得する授業状況データ取得ユニットと、ネットワークを介して電子黒板、授業状況データ取得ユニット、及びデータベースに接続されたサーバとを備え、サーバが、授業状況データから授業の特徴量を抽出する授業状況データ解析ユニットと、授業の特徴量を解析し、授業タイプ、態度タイプとして分類するタイプ分類ユニットと、授業の特徴量から学習コンテンツの評価を行うコンテンツ評価ユニットと、学習コンテンツに解析・評価結果に基づいたコンテンツタグデータを含むコンテンツタグを付与して該学習コンテンツの構造化を図るコンテンツタグデータ生成ユニットとを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、教師等が教育の計画を行う際に、学習コンテンツの選択を支援するのに適した学習コンテンツの構造化装置、及びそれを用いた学習コンテンツ選択支援システム並びに支援方法に関する。
近年、大型ディスプレイやタブレット端末、デジタルペンなどの電子機器を小中学校の授業に利用することを前提とした、デジタル教科書の開発が進んでいる。デジタル教科書は、教師のみならず各生徒(受講者)が1台の情報端末を持ち、教室の前面に備えられた電子黒板とネットワークで相互に接続され、授業に活用される。デジタル教科書を利用することで、子供の関心を持続させる効果が期待されている。
一方、教師等がデジタル教科書を使い易くするための授業支援システムも、開発されつつある。
特許文献1には、デジタルペン専用用紙に印刷された授業支援サーバ制御用アイコンをデジタルペンでクリックすることで、授業支援サーバを制御するようにした、授業支援システムが開示されている。また、特許文献2には、デジタルペンで入力される筆記データとPCでの入力データを統合的に管理・相互活用して、テキスト作成を支援する情報処理システムが開示されている。
一方、特許文献3には、組織内において使用された検索キーワードから組織の構成員によるインターネットの利用態様を簡便に把握する情報分析装置が開示されている。この特許文献3には、Webサーバにおいて各ユーザ端末装置の操作ログを生成してログ管理サーバで管理し、情報分析装置でWebサイトの閲覧履歴の分析を行うことも開示されている。
特開2011−48042号公報 特開2011−154443号公報 特開2012−14267号公報
デジタル教科書を導入する動きは世界的な流れであり、ネットワークや機器の整備・運営といったインフラの整備が進みつつある。このようなデジタル教科書を使った授業を広めるには、効果的な教材や指導方法といった、教師を支援するソフトの充実が必要である。
例えば、教師が電子黒板等のデジタル教科書を利用した授業を計画する際に、使用したいと考える学習コンテンツに関する過去の実績の情報が有れば、それを参考にできる。また、同じ学習コンテンツを使用したとしても、教育現場の環境、例えばクラスの構成の差によって、学習効果が異なる場合がある。そのため、教師が自身の具体的な授業計画に対して、少ない負担で、高い学習効果が期待できる学習コンテンツを容易に抽出できるようにすることが望ましい。
しかしながら、特許文献1、2、3には、このようなニーズやその解決策についての開示は無い。
本発明の目的は、教師自身の授業計画に適した高い学習効果を期待できる学習コンテンツを容易に選択できるような学習コンテンツの構造化装置、及びそれを用いた学習コンテンツ選択支援システム及び支援方法を提供することにある。
本発明の代表的なものの一例を示すと、次の通りである。学習コンテンツの構造化装置は、学習コンテンツを表示する電子黒板と、前記電子黒板を用い前記学習コンテンツを表示して行われた授業の状況のデータを取得する授業状況データ取得ユニットと、ネットワークを介して前記電子黒板、授業状況データ取得ユニット、及びデータベースに接続されたサーバとを備え、前記サーバが、前記授業状況データから前記授業の特徴量を抽出する授業状況データ解析ユニットと、前記授業の特徴量を解析し、授業タイプ、態度タイプとして分類するタイプ分類ユニットと、前記授業の特徴量から前記学習コンテンツの評価を行うコンテンツ評価ユニットと、前記学習コンテンツに前記解析・評価結果に基づいたコンテンツタグデータを含むコンテンツタグを付与して該学習コンテンツの構造化を図るコンテンツタグデータ生成ユニットとを有することを特徴とする。
本発明によれば、学習コンテンツの実際の利用状況のデータをもとに、学習コンテンツの選択を支援する、学習コンテンツの構造化装置を提供することができる。また、この構造化装置をすることで、高い学習効果を期待できる学習コンテンツの選択を支援するシステムや方法を提供することができる。
本発明の第一の実施形態として、教師の行う学校の授業を前提とした、学習コンテンツの構造化装置を行うシステムの構成を示すブロック図。 第一の実施形態における、データベースに格納されるプログラム・データ構成の例を示す図。 授業用コンテンツの構成例を示す図。 第一の実施形態における、コンテンツタグデータ生成フローの一例を示す図。 授業中における授業用コンテンツの提示と、それに伴う教師や受講者の状況、特徴量抽出、タイプ分類、評価の例を示す図。 コンテンツ提示中の教員/受講者入力のデータ構造の例を示す図。 学校/年度/学年/クラス情報の例を示す図。 授業用コンテンツタグデータの一例を示す図。 評価済み授業用コンテンツ情報テーブルの例を示す図。 評価済み授業用コンテンツの選択フローの一例を示す図。 教員用GUIによりユーザ登録を行う時の画面の一例を示す図。 教員用GUIにより受講者登録を行う時の画面の一例を示す図。 教員用GUIにより受講者登録を行う時の画面の一例を示す図。 教員用GUIによる条件設定画面の一例を示す図。 教員用GUIによる時間設定画面の一例を示す図。
本発明の学習コンテンツの構造化装置及びそれを用いた学習コンテンツ選択支援システム並びに支援方法は、以下に述べる教師の行う学校の授業のみならず、講師が企業等で講演を行うような場合にも適用できる。
本発明の実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第一の実施の形態として、教師の行う学校での授業を前提に学習コンテンツの構造化及びそれを用いた学習コンテンツ選択支援を行うシステムの構成を示すブロック図である。
本システムは、情報管理や情報の配信による教育支援を行うための各種機能を実行するサーバ104と、各種データ・プログラムを保持するデータベース108とが、ネットワークを介して接続される。サーバ104は、学習コンテンツを用いた授業の情報を分析・解析し、その学習コンテンツに解析結果に基づいたコンテンツタグを付与して学習コンテンツの構造化を図る機能と、この構造化された学習コンテンツを有効に利用する選択支援機能とを有している。データベース108には、少なくとも、授業映像コンテンツと共に、授業時の映像、音声、電子黒板等の情報が蓄積される。サーバ104には、教師(教員)が授業中に書き込んだ内容を電子データとして取得する電子黒板103、クライアントPC105、教室114内の授業中の教師や生徒の様子を撮影する授業映像撮像カメラ/マイク109が第1のネットワーク107(例えば、インターネット)を介して接続される。
電子黒板103は、電子ペンなどの直接指示デバイス(図示略)を有する対話型の黒板であり、黒板の画面上で直接アイコン操作やスクロール操作、マウス(図示略)操作等を行うことで画面上のコンテンツの表示を切り替えたり、一部を拡大・縮小表示したり、電子ペンなどで手書き入力した内容を電子データとして保存・出力する機能を有している。クライアントPC105は、教師に授業アプリを提示し、この授業アプリで選択された授業用コンテンツを利用して授業の進行を行う機能等を有する。クライアントPC105は、通常のコンピュータ、情報処理装置であって、内部バスで接続された、処理部であるCPUと、記憶部であるメモリや記憶装置、さらには表示部や、入力部を備える構成である。また、教師用のタブレットPC(tablet PC)106があり、無線通信装置111を介して第1のネットワーク107に接続される。教師用タブレットPC106は、教師がサーバ104、クライアントPC105あるいは電子黒板103等に対する情報入力・閲覧用に用いるGUIとして機能する。このタブレットPCは、平板状の外形を備えタッチパネル式などの表示/入力部を持った携帯可能な多機能の端末である。
教師や生徒(受講者)の手書き入力用のデバイスとして、ここでは、筆記具の位置を検出するためのドットパターンが印刷されたデジタルペン専用紙102と、筆記の際にこのドットパターンの画像を取得するためのカメラデバイスや通信機能を装着したデジタルペン101を用いる。なお、デジタルペン専用紙やデジタルペンの構成及び機能の詳細については、特許文献2の記載を援用する。デジタルペン101やデジタルペン専用紙102は、無線通信装置113及び第2のネットワーク110を介して、クライアントPC105に接続されている。なお、デジタルペンやデジタルペン専用紙と共に、生徒用タブレットPC(tablet PC)112を使用しても良い。あるいは、デジタルペンやデジタルペン専用紙に代えて、これらデジタルペン及びデジタルペン専用紙の機能を備えたタブレットPC112を使用しても良い。
デジタルペン101からクライアントPC105を経由してサーバ105に、デジタルペンのIDと、筆跡データの時系列データを含む情報が、所定のデータ形式で送信される。筆跡データは、デジタルペン専用紙102上の位置情報と圧力センサの出力値を含んでいる。デジタルペン101による筆記情報は、通信装置113やネットワークを介してサーバ104やクライアントPC105に送信される。サーバ104若しくはクライアントPC105は、送信されたデータを筆記データとしてその記憶部であるメモリやハードディスクに格納する。サーバ104若しくはクライアントPC105は、筆記データの文字認識結果と、予め入力された入力データとの内容類似度を定量的に示す相関値を、筆記データが入力される度に算出し、得られた相関値が、例えば70%となった場合、その筆記データを出力するため、クライアントPC等の表示画面に表示する。また、この筆記データは、適宜、サーバ104から教師用タブレットPC106や電子黒板103にも送られる。なお、筆記データの処理の詳細については、特許文献2の記載を援用する。
次に、図2を参照しながら、サーバ104及びデータベース108の構成例について説明する。図2は、第一の実施形態における、データベースに格納されるプログラム・データ構成の例を示す図である。
サーバ104は、演算処理を実行するCPU1041、一時的にプログラム・データを記憶するメモリ1042、各種インタフェースに対する制御を行うコントローラ1043、及びインタフェース1044から構成される。インタフェース1044は、外部ネットワーク107と接続するネットワークインタフェースや、ディスプレイやキーボード等の周辺装置を接続する周辺装置インタフェースを含んでいる。
データベース108は、制御部10801、メモリ10802、ハードディスク10803を備えている。メモリ10802(もしくはハードディスク10803)には、システムプログラム1080201、データ受信・管理プログラム1080202、授業データ取得プログラム1080203、授業データ解析プログラム1080204、タイプ分類プログラム1080205、コンテンツ評価プログラム1080206、コンテンツタグデータ生成プログラム1080207、コンテンツ選択支援プログラム1080208、及び、授業メニュー設定プログラム1080209、及びこれらのプログラムを実行するのに必要な各種のデータが保持されている。ハードディスク10803には、授業データ取得プログラム1080203によって蓄積された授業データ1080301、授業特徴量データ1080302、授業タイプデータ1080303、態度タイプデータ1080304、学校/年度/学年/クラス(教室の大きさXm、人数n等)/受講者情報(教科別成績等)データ(クラスタイプデータ)1080305等が格納される。また、ハードディスク10803には、コンテンツ評価データ1080306、コンテンツタグデータ1080307、コンテンツ利用時間テーブル1080308も格納される。
次に、サーバ104におけるデータ蓄積の処理に関して説明する。まず、サーバ104を起動し、さらにこのサーバに接続している電子黒板103やカメラ/マイク109を起動する。さらに各データ蓄積プログラムを起動する。サーバ104の制御部(CPU)1041が、メモリ1042に格納されているプログラムを実行することによって、制御部(CPU)1041やデータベース108の制御部10801が送信部、解析部、評価部等の機能を果たす。この時点で、授業映像の撮像が開始され、映像データの撮像と同期して音声・音響を録音する。この時、授業映像データについては、撮像開始時刻及び終了時刻がスタンプされ、音声・音響データについても同様に音声録音開始時刻及び終了時刻がスタンプされる。電子黒板に書き込まれた点列データについては、例えば、電子黒板103上の座標を電子黒板付属のデジタルペンを用いて取得し、デジタルペンが通過した時刻が座標値データのサブデータとしてスタンプされる。授業が終了した時点で録画ボタン及び電子黒板をOFFにすると、サーバ104に送信されていたデータは、音声・音響データセット、電子黒板書込みデータセット等としてサーバ104のデータベース108に格納される。格納された各データセットはデータセットファイルとして格納され、データ蓄積処理は終了する。
CPU1041は、起動されたプログラムに従ってサーバ104における処理を行う。メモリ1042は、起動したプログラムやデータ等を読み込み一時的に格納するDRAM等によって構成される。具体的には、メモリ1042には、サーバが起動されることにより、ハードディスク108003から、システム全体を制御するシステムプログラム1080201を初めとして、データ受信・管理プログラム1080202、授業データ取得プログラム1080203、授業データ解析プログラム1080204、タイプ分類プログラム1080205、コンテンツ評価プログラム1080206、コンテンツタグデータ生成プログラム1080207、コンテンツ選択支援プログラム1080208、及び、授業メニュー設定プログラム1080209等が読み込まれる。データ受信・管理プログラム1080202は、サーバ、データベース、及び各種端末間での各種のデータ・情報の送受信の管理を行う。授業データ取得プログラム1080203は、カメラ/マイク109から送られた映像や音響、及び、電子黒板103から送られた黒板データを取得し、それらの特徴データを授業特徴量としてハードディスク10803に蓄積するために、サーバ104へ送信する。サーバは、授業特徴量を映像データセット及び音響データセットとしてハードディスク10803に蓄積する。蓄積されたデータセットには時刻情報も付加される。
ハードディスク10803は、プログラムやデータ等を記憶し格納する。ハードディスク10803に保持されているデータは、必要に応じてメモリ10802上に読み込まれ、制御部10801によって処理がなされる。
図1の配信システムの各機器を利用して、図2のプログラムをCPU1041上で実行することにより、各プログラムはCPUに次のような各機能を実行させる。授業データ取得プログラム1080203は、CPUを授業状況データ取得ユニットとして機能させ、電子黒板やカメラ/マイクからの情報を授業データ1080301としてハードディスク10803に蓄積する。授業データ解析プログラム1080204は、CPUを授業状況データ解析ユニットとして機能させ、授業データの解析結果を、授業特徴量データ1080302としてハードディスク10803に蓄積する。タイプ分類プログラム1080205は、CPUを、授業特徴量を解析し、授業タイプ、態度タイプとして分類するタイプ分類ユニットとして機能させ、解析結果を、授業タイプデータ1080303、態度タイプデータ1080304に蓄積する。授業タイプは、教師により授業が行われる形式(パターン)であり、この授業タイプには、教師が電子黒板を利用し、一方的に話しながら授業を進める「板書写し」、教師の問いかけに対する生徒の応答(ターン)で授業が進行する「教員/生徒ターン」、教師が設定したテーマについて生徒が自主的にグループ討議を行う「グループ討議」、「レポート作成」等、学科や授業の形態によって種々のタイプがある。態度タイプは、授業中の生徒の反応・態度を示すパターンであり、この態度タイプには、「集中」、「発散」、「傾聴」、「静かに書く」等、授業の形態に対する生徒の応答として、あるべき望ましい応答状態と、あるべき状態からかけ離れた応答状態等、種々のタイプがある。一例として、「集中」は殆どの生徒が授業に興味を示し積極的に参加している状態である。授業タイプが「板書写し」の場合、教師が電子黒板に書き込んだのを受けて全生徒がデジタルペンにより専用紙に書き込みを行っている応答状態であり、「教員/生徒ターン」の場合は、教師の問いかけ毎に多くの生徒が活発に応答するような状態である。逆に、「発散」は大多数の生徒が授業に関心を示さず、私語も多いような状態である。
コンテンツ評価プログラム1080206は、CPUをコンテンツ評価ユニットとして機能させ、コンテンツ評価結果を、コンテンツ評価データ1080306としてハードディスク10803に蓄積する。コンテンツタグデータ生成プログラム1080207は、CPUをコンテンツタグデータ生成ユニットとして機能させ、解析・評価された各コンテンツに関するタイプ分類・評価の結果をクラスタイプデータとセットにしたコンテンツタグデータを生成し、コンテンツタグデータ1080307としてハードディスク10803に蓄積する。授業メニュー設定プログラム1080209は、CPUをユーザがGUIにより授業メニューを設定する際に必要なメニュー画面を提示する授業メニュー設定ユニットとして機能させ、設定された授業メニューをコンテンツ利用時間テーブル1080308としてハードディスク10803に蓄積する。
コンテンツ選択支援プログラム1080208は、CPUを、ユーザがGUIにより授業メニューを設定するために学習コンテンツを選択する際に、前記メニュー画面で設定された前記授業メニューに対して、前記コンテンツタグデータ1080307に基づいて候補となる複数の学習コンテンツの情報を生成し、ユーザに提示するコンテンツ選択支援ユニットとして機能させる。
なお、学習コンテンツの構造化を行うに際して、各種データの解析やコンテンツの評価に必要なパラメータや判定条件(閾値)は、予めシステムに設定されている。例えば、タイプ分類・評価プログラム1080205が授業特徴量に基づき、授業タイプ、態度タイプの判定処理を行うのに必要なパラメータや、授業タイプと態度タイプの関係からコンテンツの評価を行うために必要な判定条件(閾値)が予め設定されている。コンテンツの評価は、多段階、例えば4〜5段階程度のランクに評価される。
図3に、授業用(学習)コンテンツの構成例を示す。
この例の授業用コンテンツ300は、その構成として、コンテンツ番号、科目、学年、単元、コンテンツタイプ、所要時間を含んでいる。例えば、コンテンツ番号1[0][0]の科目は理科であり、1学年を対象とし、単元は「風の向き[1]」、コンテンツタイプは静止画である。コンテンツが動画の場合は、その再生の所要時間が記録される。
なお、授業用コンテンツには、映像コンテンツと対応付いている電子化された授業教科書等の授業用テキストも含まれる。
次に、図4を参照しながら、コンテンツタグ生成フローの一例を説明する。
まず、ユーザ(教師)が、電子黒板103、クライアントPC105を起動する(S101)。これを受けて、システム(サーバ104)が、クライアントPC105に授業アプリアイコンを表示する(S201)。ユーザが授業アプリを起動すると(S102)、クライアントPC105にログイン画面が表示される(S202)。ユーザがログインすると(S103)、クライアントPC105に、ユーザによる設定済みの授業フロー、或いは単独コンテンツの選択画面が表示される(S203)。ユーザが設定済みの授業フロー、或いは単独コンテンツを選択すると(S104)、クライアントPC105に、利用授業フロー・コンテンツのアイコンが表示される(S204)。ユーザが利用授業フロー・コンテンツアイコンを選択すると(S105)、システム(サーバ104)は、電子黒板103に、利用授業フロー・コンテンツを表示する(S205)。
授業用コンテンツの提示に伴う教師や受講者の状況は、授業データとして取得され、サーバに蓄積される(S206)。これらの処理は、授業データ取得プログラム1080203によって実行される。まず、システム(サーバ104)は、コンテンツ利用開始・終了時刻を取得してサーバに蓄積する。さらに、利用中の音声情報(教員/受講者)、映像情報を取得しサーバに蓄積する。また、利用中のTablet PC情報、デジペン情報を取得しサーバに蓄積する。さらに、テストが設定されている場合はテスト解答・結果を取得しサーバに蓄積する。これらの処理は、授業に使用されるコンテンツの数だけ繰り返される。
図5は、授業中における授業用コンテンツの提示と、それに伴う教師や受講者の状況、特徴量抽出、タイプ分類、評価の例を示す図である。
図5の上段には、教室内での授業中における授業用コンテンツの提示と、それに伴う教師や受講者の状況の、時系列情報を示している。この例では、授業用コンテンツA,B,C,Dを順次利用しながら授業がなされている。授業用コンテンツAを利用した授業では、電子黒板への書き込み情報、すなわち教師による電子黒板への書き込みの時間が長く、教師の説明である音声情報が流れる時間も長い。逆に、各生徒は、デジタルペンによるデジタルペン専用紙への入力(又はタブレットPCによる入力)にその多くの時間を費やしていることがわかる。受講者の音声情報や会話ターン・ノイズレベルは皆無である。なお、図5では、デジタルペン専用紙への書き込み領域、書き込み内容、書き込み速度の具体的な内容の表示は省略されている。次の授業用コンテンツBを利用した授業では、電子黒板への書き込み情報が離散的であり、教師の音声情報が流れる時間も離散的である。教師の音声情報に追随する形での受講者の音声情報もあるが、会話ターンは少ない。教師や受講者の音声情報の後に、デジタルペンによるデジタルペン専用紙への入力(又はタブレットPCによる入力)がなされているが、一部の生徒は、タブレットPCによる入力を行っていない。次に、授業用コンテンツCを利用した授業では、電子黒板への書き込み情報が冒頭にあり、それを受けて、受講者の活発な音声情報が続き、デジタルペンによるデジタルペン専用紙への入力も行われている。しかし、会話ターンは無くノイズレベルがある。また、一部の生徒は、タブレットPCによる入力を全く行っていない。さらに、授業用コンテンツDを利用した授業では、電子黒板への書き込み情報が冒頭にあり、それを受けて、受講者デジタルペンによるデジタルペン専用紙への入力を全員が行っていることがわかる。一方、教師、受講者共に、音声情報、会話ターン・ノイズレベルは皆無である。
上記授業中の各種の入力データ等は、図6に示したデータ構造600としてサーバに蓄積される。すなわち、授業用コンテンツデータ、受講者番号、端末(電子黒板/Tablet PC/デジタルペンシステム)への入力、音声入力、映像等の情報が、コンテンツデータの番号(シーンナンバー)単位で記録される。このデータ構造には、各コンテンツデータの利用時間(開始時刻と終了時刻)、教員や各受講者による端末への入力時間(開始時刻と終了時刻)、教員や各受講者の発生時間(開始時刻と終了時刻)及び発生内容、教員や各受講者のカメラ映像のデータが含まれる。
図4に戻って、授業が終了すると、ユーザ(教師)が終了コマンドを押すと(S106)、それを受けて、システム(サーバ104)は、コンテンツ毎の音声ターン抽出し(S207)、コンテンツ毎のTablet PC/デジペン情報から筆記量/筆記時間を抽出し(S208)、コンテンツ提示時間の映像情報を切り出し(S209)、テスト解答・結果からの成績データ抽出を行う(S210)。さらに、クラスタイプ情報を呼び出す(S211)。
図7に、学校/年度/学年/クラス/受講者情報データ1080305として保持されたクラスタイプ情報700の例を示す。このクラスタイプ情報700は、学校/年度/学年/クラス情報で構成され、学校/年度/学年等の一般的な情報に加えて、クラスタイプの情報として、授業が実施された教室の大きさXm、受講した人数n、各人の学籍番号、各人の教科別成績等のデータが、単元別に生成されたものが含まれている。
次に、システム(サーバ104)は、授業データ解析プログラム1080204、タイプ分類プログラム1080205により、取得・抽出データを用いた、コンテンツ解析・分類を行う(S212)。
まず、授業データ解析プログラム1080204により、時系列情報から特徴量の抽出がなされる。図5の中段には、特徴量の抽出結果が示されている。授業用コンテンツAに関しては、電子黒板への書き込み(時間)が授業時間の80%、教員の音声(時間)が90%、受講者の音声が5%以下となっている。一方、受講者入力(時間)は90%であり、電子黒板に追随するタイミングでの書き込みが行われている。そして、この解析結果を受けたタイプ分類プログラム1080205によるタイプ分類によれば、授業用コンテンツAに関して、授業タイプは「板書写し」、態度タイプは「集中」と分類される。さらに、コンテンツ評価プログラム1080206によるコンテンツAの評価は、最も高い二重丸印となっている。
また、授業用コンテンツBに関しては、電子黒板への書き込み(時間)が授業時間の30%以下、教員の音声(時間)が50%、受講者の音声が30%となっている。また、受講者入力(時間)は70%である。ただ、教師の音声情報に応答する受講者の音声情報、すなわち音声ターンは少なく、音声ボリュームも減少している。この解析結果を受けたタイプ分類プログラム1080205によるタイプ分類によれば、授業用コンテンツBに関して、授業タイプは「教員/受講者ターン」、態度タイプは「傾聴」と分類される。教員の問いかけに対する受講者の応答が良くないことや、一部の生徒がタブレットPCによる入力を行っていない、換言すると授業に参加していないと見られることから、コンテンツ評価プログラム1080206によるこのコンテンツBの評価は、かなり低い△印となっている。
また、授業用コンテンツCに関しては、電子黒板への書き込み(時間)が授業時間の5%以下、教員の音声(時間)が10%以下、受講者の音声が90%となっている。また、受講者入力(時間)は90%である。音声ターンは無く、受講者入力はグループ数のみの入力となっている。後半の時間帯は、一部の生徒がタブレットPCによる入力を行っていない。この解析結果を受けたタイプ分類プログラム1080205によるタイプ分類によれば、コンテンツCに関して、授業タイプは「グループ討議」、態度タイプは、前半が「発散」、後半が「傾聴」に分類されている。コンテンツ評価プログラム1080206によるこのコンテンツCの評価は、前半は高い○印となっているものの、後半は討議が低調でかつタブレットPCも活発で無いため、評価が最も低い×印となっている。
さらに、授業用コンテンツDに関しては、電子黒板への書き込み(時間)が5%以下、教員の音声(時間)が10%以下、受講者の音声がほぼ0%となっている。また、受講者入力(時間)は5%以下、音声ターンは無く、受講者入力は全員の入力となっている。この解析結果を受けたタイプ分類プログラム1080205によるタイプ分類によれば、授業用コンテンツDに関して、授業タイプは「レポート作成」、態度タイプは「静かに書く」となっている。受講者の、全員が入力を行っていることから、コンテンツ評価プログラム1080206によるコンテンツの評価は、高い○印となっている。
次に、システム(サーバ104)は、コンテンツタグデータ生成プログラム1080207により、コンテンツタグデータとして、分類結果・クラスタイプ情報・評価・映像情報を生成し、データベースに格納する(S213)。
まず、授業用コンテンツ毎に、図8に示すような、コンテンツタグデータ(コンテンツタグ情報)を含んだコンテンツタグ800が付与される。すなわち、各授業用コンテンツには、各々、授業の結果を踏まえて生成されたコンテンツタグ800が付与され、学習コンテンツの構造化が完了する。コンテンツタググデータには、次のようなタグ情報が含まれている。
<仕様>
静止画/動画/音声/入力箇所有り/ 等の区分
(なお、動画/音声の場合は、再生時間を格納する)
<利用回数>
コンテンツの利用回数
<各回のクラスデータ>
学校、年度、学年、クラス
(注:学校名のユーザへの表示はしない)
<時間>
コンテンツ利用時間、又は
コンテンツ利用時間/授業時間
<ユーザ構成>
利用したクラスの構成(人数、全体及び個別成績、成績分布=クラスデータ)
該当コンテンツの利用文脈(授業時間内の位置、前後コンテンツとの位置関係)
<授業タイプ情報>
教員スピーチ:板書写し
演習:レポート作成
演習:グループ討議
インタラクション:教員/受講者ターン 等
<利用結果情報>
コンテンツ提示時間内のパフォーマンス情報
電子黒板への書き込みに対する反応時間(Tablet PC,デジタルペン)
会話ターン数
ノイズレベル
コンテンツに関連する成績
(例えば、理科 ⇒(個人の)成績 等)
<評価情報>
利用コンテンツ毎の評価。
このように、学習コンテンツと、それを用いた授業の結果を踏まえて生成されたコンテンツタグと、学年、教科等の情報も含むクラスタイプデータとを関係づけることで、図9に示すような、コンテンツの評価結果(履歴データ)を含んだ授業用コンテンツ情報テーブル900が生成される。
授業用コンテンツ情報テーブル900は、学年、教科毎に、単元番号、静止画、動画、音声等の項目が設けられている。例えば、1学年の理科の単元番号1の3に関して、コンテンツAは、静止画を使用したものであり、授業タイプが「板書写し」である。1回目の授業では20分かかり、態度タイプが「集中」、クラスタイプとしてユーザ(生徒)は15名で成績は中程度のグループである。この場合の評価は二重丸の高評価になっている。2回目の授業では、クラスタイプとしてユーザ(生徒)が20名で成績が比較的低いグループである。この場合の評価は×印となっている。また、同じ単元番号1の3に関して、コンテンツBも静止画を使用したものであり、授業タイプが「板書写し」である。1回目の授業では10分で終了したものの、ユーザ(生徒)の成績が比較的高いグループであり、態度タイプが「発散」で、評価は○印となっている。同じコンテンツを使用した2回目の授業では、クラスタイプとしてユーザ(生徒)の成績がかなり高いグループであり、評価は×印となっている。
このように、同じコンテンツを使用しても、クラスタイプによって、学習上の効果が異なっていることが分かる。従って、教師は、授業用コンテンツ情報テーブル900を基に、単元番号毎に、評価済のクラスタイプのデータから、授業を行う予定のクラスタイプの構成に近いものを参照し、その中で評価の高いコンテンツを知ることで、自己の教育計画にどのコンテンツを採用したら良いかの支援を受けることができる。
この評価済みの授業用コンテンツ情報テーブル900は、学年、学科毎に作成・蓄積され、データベース108に、授業特徴量データ1080302、授業タイプデータ1080303、態度タイプデータ1080304、クラスタイプのデータ1080305、コンテンツ評価データ1080306及び、コンテンツタグデータ1080307等の形式で蓄積される。また、同じ授業用コンテンツが使用される可能性のある期間、複数年にわたって、情報が蓄積される。さらに、同一の市町村内の学校の授業を対象に、同じ授業用コンテンツの利用に関する情報が蓄積される。
なお、蓄積された情報において、過去の実績としていずれのクラスタイプでも評価の低かった情報コンテンツは、授業用コンテンツ情報テーブル900のリストから順次削除され、いずれかのクラスタイプで高い評価を得たコンテンツのみがリストに残される。その結果、いずれのクラスタイプでも評価の低かったコンテンツは、ユーザ(教師)の選択支援の対象から除外されるので、教師の負担を軽減できる。
次に、図10により、コンテンツ選択プログラム1080208による、評価済み授業用コンテンツの選択フローの一例を説明する。
まず、ユーザ(教師)が、教師用タブレットPC106を介してクライアントPC105の画面上のコンテンツ選択ツールを起動する(S301)。これを受けて、システム(サーバ104)が、クライアントPC105又は教師用タブレットPC106(端末)の画面に学年・科目・単元のプルダウンメニューを表示する(S401)。ユーザ(教師)が学年・科目・単元を選択すると(S302)、端末の画面に授業フロー設定画面が表示される(S402)。ユーザ(教師)が、該設定画面で単元中のサブ情報・利用希望時間を設定すると(S303)、次に、端末の画面に教員/クラスタイプ情報設定画面が表示されるので(S403)、ユーザ(教師)は、担当する教員情報/クラスタイプ情報を設定する(S304)。この設定は最初に行っても良い。
図11に、教員用GUIによりユーザ登録を行う時のユーザ登録画面1061の一例を示す。教師はこの画面から、授業を受けるユーザ(受講者)の登録を行う。入力項目としては、学校名、学年、クラス、人数がある。なお、学校名を入力するのは、この評価済み授業用コンテンツの利用対象者が、例えば同じ市町村内の複数の学校の教師により利用されることを想定しているためである。教師が「次へ」ボタンを選択すると次画面に遷移する。
教師は、続いて、図12に示した端末の受講者登録画面1062により、受講者登録を行う。すなわち、ユーザ(受講者)全員の識別番号若しくは指名コードを登録する。また、図13に示した受講者登録画面1063により、各受講者の科目別の成績や授業態度等の登録を行う。これにより、クラスタイプの入力が完了する。
教師は、さらに、図14に示した条件設定画面1064により、授業コンテンツの利用に関する条件を設定する。例えば、科目として理科を選択した場合、次に、理科の中の「花粉の飛散」を選定し、コンテンツの利用シーンとして、「グループ討議」、メディアタイプとして「静止画」を設定する。これを受けて、システム(サーバ104)が、授業用コンテンツ情報テーブル900等を参照して、授業時間情報、教員情報(話す速度等)/クラスタイプ情報(成績分布、人数、教室の大きさ)と各コンテンツに付加されているタグ情報とを照合して最適値コンテンツ及び周辺候補を抽出する(S404)。そして、サーバ104は、最適値コンテンツ及び周辺候補を端末の条件設定画面に表示する(S405)。
図14に、教員用GUIによる条件設定画面1064の一例を示す。教師が端末の画面1064で科目設定メニュー1065の欄を選択操作し、例えば、[理科]=>「花粉の飛散」=>「グループ討議」=>「静止画」等の条件設定を行うと、設定された条件に対応する最適値コンテンツ及び周辺コンテンツが「候補一覧」1066に表示される(S305)。教師が1つのコンテンツを選択した場合、そのコンテンツに関する「授業映像」1067が表示さ教師は、さらに、選択したコンテンツに関する「コンテンツ情報」1068として、図9に示したような評価済みのタグ情報も併せて見ることができる。これらの情報から、教師は、選択したコンテンツの質や善し悪しを推定し、そのコンテンツが計画中の授業に適しているか否かを判定し易くなる。
教師は、表示されたコンテンツ及びタグ情報(授業タイプ、態度タイプ、評価等)を用いて最適値コンテンツ及び周辺候補から、例えば「コンテンツC」を選択する(S306)。これを受けて、システム(サーバ104)が、授業フロー設定画面を端末の画面に表示して、授業フローを確定する(S406)。続いて、システム(サーバ104)は、端末の画面に利用日時設定画面を表示する(S407)。教師は、コンテンツの利用日時を設定する(S307)。
図15に、教員用GUIによるコンテンツの時間設定画1069の一例を示す。時間設定画1069には、選択された一連の授業コンテンツ1069−1と、各授業コンテンツの利用予定時間1069−1セットとして表示される。
システム(サーバ104)は、選択された授業コンテンツ、例えば「コンテンツC」と設定された利用日時とをコンテンツ利用時間データ1080308としてメモリ若しくはデータベースに格納する(S407)。そして、教師が終了コマンドを押すと(S308)、システムは動作を終了する(S408)。教師は、このようにして準備した授業コンテンツを利用して、自らの授業を実施する。また、この授業の結果に基づくコンテンツの新たな評価結果が、コンテンツタグデータ1080307に追加される。
本実施例によれば、学習コンテンツの実際の利用状況のデータをもとに、学習コンテンツの選択を支援する、学習コンテンツの構造化装置を提供することができる。また、この構造化装置をすることで、高い学習効果を期待できる学習コンテンツの選択を支援するシステムや方法を提供することができる。
本発明は、教師の行う学校の授業のみならず、講師が企業等で講演を行うような場合にも適用できる。例えば英会話教室やIT関連の教育等のように、予めクラスタイプに関する情報、すなわち、講演を行う講習室などのサイズ、受講生(生徒)の人数や能力分布等に関する情報が得られており、一連のカリキュラムに従って、複数の授業用コンテンツが提供され、講師がそれらの中から適当なものを選んで自己の講義を計画し実行するような場も含まれる。この場合、図1に示した例と同様に、講習室等の教室に相当する空間と、その中に設置された電子黒板に相当するGUI機能付きの大型の表示画面や、講師用端末、受講生用端末、クライアントPC、講演中の講師や受講生の様子を撮影する授業映像撮像カメラ/マイクが必要となる。なお、カメラの仕様が制限される環境下では、マイクのみで講演中の情報を収集することもできる。また、社会人や企業向けの教育のために一連のカリキュラムが組まれているような場合には、クラスタイプに関する情報として、テストなどの客観的な能力判定に代えて、受講者の経験年数や理解レベの程度等を採用することで、本発明を適用できる。評価済みのコンテンツ情報テーブルが、クラスタイプや講義の科目毎に作成・蓄積され、講師は、コンテンツ選択プログラムにより、評価済みコンテンツの選択を行うこともできる。
本実施例においても、教師自身の授業計画に適し、かつ、高い学習効果を期待できる学習コンテンツの構造化装置を提供することができる。また、その構造化装置を用いることで、高い学習効果を期待できる学習コンテンツの選択を支援するシステムや方法を提供することができる。
実施例1、2では、コンテンツを利用しながらコンテンツ情報テーブルを生成すると共に、同時に、その結果を、次の授業や講演のコンテンツ選択に反映させるように、新規のデータも蓄積するものである。
しかし、コンテンツの種類によっては、ある程度の回数の授業や講演を重ねてデータが蓄積されたコンテンツ情報は、その後の授業や講演にそのまま繰り返し使用できる場合もある。本実施例は、実施例1、2で生成され構造化された学習コンテンツに関する情報を利用する。データベース108は、制御部10801、メモリ10802、ハードディスク10803を備えており、ハードディスク10803には、授業データ取得プログラム1080203によって蓄積された授業データ1080301等が格納されている。
本実施例では、図1の配信システムの各機器を利用して、図2のプログラムをCPU1041上で実行することにより、各プログラムはCPUに次のような機能を実行させる。コンテンツ選択支援プログラム1080208は、CPUを、ユーザがコンテンツを選択する際に、コンテンツタグデータ1080307に基づいて候補コンテンツを生成しユーザに提示するコンテンツ選択支援ユニットとして機能させる。授業メニュー設定プログラム1080209は、CPUをユーザがGUIにより授業メニューを設定する際に必要なメニュー画面を提示する授業メニュー設定ユニットとして機能させ、設定された授業メニューをコンテンツ利用時間テーブル1080308としてハードディスク10803に蓄積する。
教師は、コンテンツ選択プログラム1080208による支援を受けて、評価済み授業用コンテンツの選択を行い、コンテンツの利用日時を設定する。本実施例では、新たなデータを取得し・蓄積するための授業映像撮像カメラ/マイク等は不要である。
本実施例においても、教師自身の授業計画に適し、かつ、高い学習効果を期待できる学習コンテンツの構造化装置を提供することができる。また、その構造化装置を用いることで、高い学習効果を期待できる学習コンテンツの選択を支援するシステムや方法を提供することができる。
101…デジタルペン、102…デジタルペン専用紙、103…電子黒板、104…サーバ、105…クライアントPC、106…教師用タブレットPC、107…第1のネットワーク、108…データベース、109…授業映像撮像カメラ/マイク、110…第2のネットワーク、111…無線通信装置、…、112…生徒用タブレットPC、…タブレットPC、113…無線通信装置、114…教室、…、300…授業用コンテンツ、600…データ構造、700…クラスタイプ情報、800…コンテンツタグ、900…授業用コンテンツ情報テーブル、1041…制御部(CPU)、1042…メモリ、1043…コントローラ、1044…インタフェース、1061…ユーザ登録を行う時の画面、1062…受講者登録画面、1063…受講者登録画面、1064…条件設定画面、1065…科目設定メニュー、1066…候補一覧、1067…授業映像、1068…コンテンツ情報、1069…コンテンツの時間設定画、10801…制御部、10802…メモリ、10803…ハードディスク、1080201…システムプログラム、1080202…データ受信・管理プログラム、1080203…授業データ取得プログラム、1080204…授業データ解析プログラム、1080205…タイプ分類プログラム、1080206…コンテンツ評価プログラム、1080207…コンテンツタグデータ生成プログラム、1080208…コンテンツ選択支援プログラム、1080209…授業メニュー設定プログラム、1080301…授業データ、1080302…授業特徴量データ、1080303…授業タイプデータ、1080304…態度タイプデータ、1080305…学校/年度/学年/クラス(教室の大きさXm、人数n等)/受講者情報(教科別成績等)データ(クラスタイプデータ)、1080306…コンテンツ評価データ、1080307…コンテンツタグデータ、1080308…コンテンツ利用時間テーブル。

Claims (15)

  1. 学習コンテンツを表示する電子黒板と、
    前記電子黒板を用い前記学習コンテンツを表示して行われた授業の状況のデータを取得する授業状況データ取得ユニットと、
    ネットワークを介して前記電子黒板、授業状況データ取得ユニット、及びデータベースに接続されたサーバとを備え、
    前記サーバが、
    前記授業状況データから前記授業の特徴量を抽出する授業状況データ解析ユニットと、
    前記授業の特徴量を解析し、授業タイプ、態度タイプとして分類するタイプ分類ユニットと、
    前記授業の特徴量から前記学習コンテンツの評価を行うコンテンツ評価ユニットと、
    前記学習コンテンツに前記解析・評価結果に基づいたコンテンツタグデータを含むコンテンツタグを付与して該学習コンテンツの構造化を図るコンテンツタグデータ生成ユニットとを有する
    ことを特徴とする学習コンテンツの構造化装置。
  2. 請求項1において、
    前記授業タイプは、教師により授業が行われる形式であり、
    前記態度タイプは、授業中の生徒の反応・態度を示すパターンであり、
    前記授業タイプと前記態度タイプの関係から前記学習コンテンツの評価を行うために必要な判定条件が予め設定されており、
    前記授業の特徴量から得られた前記授業タイプと前記態度タイプの関係に基づいて、前記学習コンテンツの評価を行う
    ことを特徴とする学習コンテンツの構造化装置。
  3. 請求項2において、
    前記ネットワークを介して前記サーバに接続された教師用端末を有し、
    前記教師用端末は前記サーバに、前記授業に関するデータとして、前記授業の対象となったクラスの人数や成績を含むクラスタイプデータを与える機能を有し、
    前記コンテンツタグデータ生成ユニットは、前記各コンテンツに関するタイプ分類・評価の結果を前記クラスタイプデータとセットにして構造化されたコンテンツタグデータを生成する
    ことを特徴とする学習コンテンツの構造化装置。
  4. 請求項3において、
    前記ネットワークに接続されたカメラ及びマイクを有し、
    前記授業状況データ取得ユニットは、前記電子黒板や前記カメラ/マイクからの情報を前記授業データとして前記データベースに蓄積し、
    前記授業データ解析ユニットは、前記授業データを解析して特徴量を抽出し、その結果を授業特徴量データとして前記データベースに蓄積する
    ことを特徴とする学習コンテンツの構造化装置。
  5. 請求項4において、
    授業タイプ、態度タイプの判定処理を行うのに必要なパラメータが予め設定されており、
    前記タイプ分類ユニットは、前記授業特徴量を解析し、前記パラメータに基づき、前記授業タイプ及び前記態度タイプを分類し、その結果を、前記授業タイプデータ、前記態度タイプデータとして前記データベースに蓄積する
    ことを特徴とする学習コンテンツの構造化装置。
  6. 請求項5において、
    前記コンテンツ評価ユニットは、前記判定条件に基づき前記学習コンテンツの評価を行いその結果を、前記コンテンツ評価結果として前記データベースに蓄積する
    ことを特徴とする学習コンテンツの構造化装置。
  7. 請求項6において、
    前記ネットワークを介して前記サーバに接続された生徒用端末を有し、
    前記コンテンツタググデータは、
    利用結果情報として、前記学習コンテンツを前記電子黒板に提示している時間内の前記生徒用端末の反応時間、会話ターン数、及び、ノイズレベルに関連する成績情報を含んでいる
    ことを特徴とする学習コンテンツの構造化装置。
  8. 請求項6において、
    前記教師用端末のユーザがGUIにより授業メニューを設定する際に必要なメニュー画面を提示し、設定された前記授業メニューをコンテンツ利用時間テーブルとして前記データベースに蓄積する授業メニュー設定ユニットと、
    前記GUIにより授業メニューを設定する際に、前記授業メニューに対して、前記コンテンツタグデータに基づいて候補となる少なくとも1つの前記学習コンテンツの情報を生成し前記メニュー画面に提示するコンテンツ選択支援ユニットとを備えた
    ことを特徴とする学習コンテンツの構造化装置。
  9. ネットワークを介してデータベース及び教師用端末に接続されたサーバを備え、
    前記データベースは、学習コンテンツの解析・評価結果に基づいたコンテンツタグデータを含むコンテンツタグが付与され構造化された学習コンテンツ構造の情報を備えており、
    前記教師用端末のGUIにより授業メニューが設定される際に必要なメニュー画面を提示し、設定された前記授業メニューをコンテンツ利用時間テーブルとして前記データベースに蓄積する授業メニュー設定ユニットと、
    前記GUIにより授業メニューが設定される際に、前記授業メニューに対して、前記コンテンツタグデータに基づいて候補となる複数の評価済の前記学習コンテンツの情報を生成し前記メニュー画面に提示するコンテンツ選択支援ユニットとを有する
    ことを特徴とする学習コンテンツ選択支援システム。
  10. 請求項9において、
    前記コンテンツタグデータは、前記学習コンテンツの授業タイプ、態度タイプ、及び評価に関する情報を含んでおり、
    前記授業タイプは、教師により授業が行われる形式であり、
    前記態度タイプは、授業中の生徒の反応・態度を示すパターンであり、
    前記授業の特徴量から得られた前記授業タイプと前記態度タイプの関係に基づいて、前記学習コンテンツの評価がなされており、
    前記GUIにより前記候補となる複数の評価済学習コンテンツの何れかが選択された場合、該選択された評価済学習コンテンツの前記授業タイプ、前記態度タイプ、及び前記評価に関する情報が前記メニュー画面に提示される
    ことを特徴とする学習コンテンツ選択支援システム。
  11. 請求項10において、
    前記コンテンツタググデータは、前記クラスデータとして、前記学習コンテンツを利用したクラスの人数、全体及び個別成績、成績分布に関する情報を含んでおり、
    前記コンテンツ選択支援ユニットは、前記教師用端末の前記GUIにより授業メニューが設定される際に与えられる前記クラスデータに対応した前記評価済学習コンテンツの情報を生成し前記メニュー画面に提示する
    ことを特徴とする学習コンテンツ選択支援システム。
  12. 請求項11において、
    前記ネットワークを介して前記サーバに接続された電子黒板を備えており、
    前記データベースに授業データが格納されており、
    前記コンテンツ利用時間テーブルの情報に基づき、前記電子黒板に選択された前記評価済の学習コンテンツを表示する
    ことを特徴とする学習コンテンツ選択支援システム。
  13. 学習コンテンツ選択支援システムを用いた学習コンテンツの選択支援方法であって、
    前記学習コンテンツ選択支援システムは、ネットワークを介してデータベース及び教師用端末に接続されたサーバを備え、
    前記データベースは、学習コンテンツの解析・評価結果に基づいたコンテンツタグデータを含むコンテンツタグが付与され構造化された学習コンテンツ構造の情報を備えており、
    前記教師用端末のGUIにより授業メニューが設定される際に、必要なメニュー画面を提示し、
    設定された前記授業メニューをコンテンツ利用時間テーブルとして前記データベースに蓄積し、
    前記GUIにより授業メニューが設定される際に、前記授業メニューに対して、前記コンテンツタグデータに基づいて候補となる複数の評価済の前記学習コンテンツの情報を生成し前記メニュー画面に提示する
    ことを特徴とする学習コンテンツ選択支援方法。
  14. 請求項13において、
    前記コンテンツタグデータは、前記学習コンテンツの授業タイプ、態度タイプ、及び評価に関する情報を含んでおり、
    前記授業タイプは、教師により授業が行われる形式であり、
    前記態度タイプは、授業中の生徒の反応・態度を示すパターンであり、
    前記授業の特徴量から得られた前記授業タイプと前記態度タイプの関係に基づいて、前記学習コンテンツの評価がなされており、
    前記GUIにより前記候補となる複数の評価済学習コンテンツの何れかが選択された場合、該選択された評価済学習コンテンツの前記授業タイプ、前記態度タイプ、及び前記評価に関する情報を前記メニュー画面に提示する
    ことを特徴とする学習コンテンツ選択支援方法。
  15. 請求項14において、
    前記コンテンツタググデータは、前記クラスデータとして、前記学習コンテンツを利用したクラスの人数、全体及び個別成績、成績分布に関する情報を含んでおり、
    前記教師用端末の前記GUIにより授業メニューが設定される際に与えられる前記クラスデータに対応した前記評価済学習コンテンツの情報を生成し前記メニュー画面に提示する
    ことを特徴とする学習コンテンツ選択支援方法。
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