JP2014145893A - 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】手書き入力機能によって時系列に得られる手書き入力データの特性を活かして効率的な学習支援を行うこと等を実現した情報処理装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、情報処理装置は、受信手段と、表示手段と、記録手段と、フィードバック手段と、送信手段とを具備する。受信手段は、外部デバイスから教材データを受信する。表示手段は、前記教材データを用いて、タッチスクリーンディスプレイ上に問題を表示する。記録手段は、前記タッチスクリーンディスプレイ上で問題に関連して手書きされた軌跡を示すストロークデータを記録する。フィードバック手段は、前記教材データおよび前記ストロークデータに基づく、前記問題に関連する記入内容の評価結果を前記タッチスクリーンディスプレイ上に表示する。送信手段は、前記問題に関連する記入内容についての情報を示す評価データを外部デバイスに送信する。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、手書き入力機能を備えた情報処理装置に好適な情報処理技術に関する。

近年、タブレット端末、ＰＤＡ（Personal digital assistant）、スマートフォンといったバッテリ駆動可能で携行容易な情報処理装置が種々開発されている。この種の情報処理装置の多くは、ユーザによる入力操作を容易にするために、タッチスクリーンディスプレイを備えている。

ユーザは、タッチスクリーンディスプレイ上に表示されるメニューまたはオブジェクトを指などでタッチすることにより、これらメニューまたはオブジェクトに関連づけられた機能の実行を情報処理装置に指示することができる。

また、タッチスクリーンディスプレイを使った入力操作は、情報処理装置に対して動作指示を与えるに止まらず、手書きで文書を入力する用途にも使われている。この手書き入力機能に着目して、最近では、この種の情報処理装置を学習支援に活用することが提案され始めている。

特開２００９−１６３２５３号公報

しかしながら、これまでに提案された手法では、この種の情報処理装置に、手書き入力された（問題に対する最終的な解答である）数字や文字を認識させ、その正否を判定させるといった程度の処理を行わせているに過ぎない。例えば、解答を導き出すまでのプロセスを分析させて、学習者の思考過程に沿った適切な助言を行わせるといった発想は全く存在しない。

また、例えば、個々の学習者の理解度や学習の進捗状況、学習者全体の理解度や学習の進捗状況を指導者が容易に把握でき、その時々で適切な指導を行えるようにするための各種データの集計・解析に関しても全く考慮されていない。

本実施形態は、手書き入力機能によって時系列に得られる手書き入力データの特性を活かして効率的な学習支援を行うこと等を実現した情報処理装置、情報処理方法およびプログラムを提供することを目的とする。

実施形態によれば、情報処理装置は、タッチスクリーンディスプレイと、受信手段と、表示手段と、記録手段と、フィードバック手段と、送信手段とを具備する。受信手段は、外部デバイスから教材データを受信する。表示手段は、前記教材データを用いて、前記タッチスクリーンディスプレイ上に問題を表示する。記録手段は、前記タッチスクリーンディスプレイ上で問題に関連して手書きされた軌跡を示すストロークデータを記録する。フィードバック手段は、前記教材データおよび前記ストロークデータに基づく、前記問題に関連する記入内容の評価結果を前記タッチスクリーンディスプレイ上に表示する。送信手段は、前記問題に関連する記入内容についての情報を示す評価データを外部デバイスに送信する。

実施形態の学習支援システムの概要を説明するための図。 実施形態の学習支援システムに適用されるタブレット（情報処理装置）のシステム構成を示す図。 実施形態の学習支援システムに適用されるタブレット（情報処理装置）上で動作する学習支援アプリケーションプログラムの機能ブロック図。 実施形態の学習支援システムに適用されるタブレット（情報処理装置）のタッチスクリーンディスプレイ上に手書きされる手書き文書の例を示す図。 実施形態の学習支援システムに適用されるタブレット（情報処理装置）によって記憶媒体に保存されるストロークデータを説明するための図。 実施形態の学習支援システムに適用されるタブレット（情報処理装置）上で動作する学習支援アプリケーションプログラムがタッチスクリーンディスプレイ上に表示する問題用紙選択画面の例を示す図。 実施形態の学習支援システムに適用されるタブレット（情報処理装置）上で動作する学習支援アプリケーションプログラムがタッチスクリーンディスプレイ上に表示する問題用紙および当該問題用紙への記入内容に基づくフィードバックの例を示す図。 実施形態の学習支援システムに適用されるタブレット（情報処理装置）上で動作する学習支援アプリケーションプログラムが送信する評価データを用いた集計・解析結果の一例を示す図。 実施形態の学習支援システムに適用されるサーバ（情報処理装置）の機能ブロック図。 実施形態の学習支援システムに適用されるタブレット（情報処理装置）上で動作する学習支援アプリケーションプログラムの動作手順を示すフローチャート。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の学習支援システムの概要を説明するための図である。

図１に示すように、本実施形態の学習支援システムは、例えば、学校、学習塾等の教育現場に構築されるシステムであり、学習支援サーバ１、学習者用タブレット２ａ、指導者用タブレット２ｂ、指導者用ＰＣ（Personal computer）３がネットワーク４を介して接続される。タブレット２ａおよびタブレット２ｂは、無線通信機能を有し、ケーブルレスでネットワーク４と接続される。タブレット２ａとタブレット２ｂとの間で無線通信を行うことも可能である。また、言うまでも無いが、タブレット２ａおよびタブレット２ｂは、手書き入力のためのタッチスクリーンディスプレイを備えている。

学習支援サーバ１は、様々な学習レベルの教材データ（ｙ１）を管理している。指導者は、タブレット２ｂを使って、学習者に適用する教材データを選択する（ａ１）。教材データの選択は、例えば教室内の学習者全体について一括して行ってもよいし、個々の学習者について個別に行ってもよい。学習者は、タブレット２ａを使って、指導者によって選択された教材データを学習支援サーバ１から取得する（ａ２）。なお、ここでは、学校、学習塾等の教育現場に構築されるシステムを前提としているので、学習者に適用する教材データを指導者が選択することを想定しているが、例えばｅラーニングなどと称される学習形態の場合においては、自宅等で独学する学習者自身が教材データを選択することも可能である。

教材データを取得したタブレット２ａは、当該教材データに基づき、問題用紙をタッチスクリーンディスプレイに表示する。学習者は、あたかも問題用紙の解答欄に解答を記入するかのように、出題された問題の解答をタッチスクリーンディスプレイ上で手書き入力する。タブレット２ａは、当該手書きされた軌跡を示すストロークデータ（ｘ１）を記録し、このストロークデータを使って、解答の正誤、採点を含む記入内容の評価を行う。ストロークデータは手書き入力された順に時系列に記録されるので、例えば漢字の書き取り問題であれば、最終的に筆記された漢字の正誤だけでなく、ストロークデータの順序関係と位置関係とから、途中経過の筆記順の正誤についても評価することができる。（筆記された漢字の最終形は正しいが）筆記順が間違っている場合、不正解である旨を学習者にフィードバックすることができ、かつ、不正解となった理由を学習者にフィードバックすることができる。

また、四則計算の問題であれば、例えば解答が記入される直前に余白等に記入された数値は、その解答を導き出す途中経過で算出された数値であると判断し、その数値を基に加算（+）、減算（−）、乗算（×）、除算（÷）を正しい順序で行っているかを評価することができる。間違った順序で計算を行っていると推測される場合、最終的な解答が不正解である旨を学習者にフィードバックすることに加えて、どこで間違えたのかを学習者にフィードバックすることができる。解答欄近くの余白に記入された数値を、当該解答欄に記入するであろう解答を導き出す途中経過で算出された数値であると判断し、その数値を基に計算中（解答記入前）に助言を学習者にフィードバックすることも可能である。

その他、時系列に得られるストロークデータの特性を活かせば、ストロークデータを時系列に追跡することによって、最終的な解答に対する評価のみならず、途中経過に対する様々な評価を行い得る。

なお、タブレット２ａの手書き入力機能は、手書き入力した軌跡の部分的な消去もサポートする（消しゴム機能）。従って、余白に記入を行った場合でも、学習者は、これを消去して、最終的に、問題用紙は、解答欄に解答が記入されているだけの状態になるものと考えられる。しかしながら、消去された軌跡に関するストロークデータは、消去されたという属性が付されるのみで記録から消去されることはない。よって、このストロークデータを使って、前述したような途中経過の評価を行うことができる。最終的に問題用紙の解答欄に記入された内容のみを対象にしたのでは、このような途中経過を含む評価を行うことは不可能である。

また、仕様によっては、データ量削減のため、例えば所定のタイミングで、消去された軌跡に関するストロークデータを記録から消去するようにしてもよい。

タブレット２ａで記録されたストロークデータは、学習支援サーバ１に送信される（ａ３）。学習支援サーバ１は、このストロークデータ（ｙ２）を管理する。指導者は、タブレット２ｂを使って、任意の学習者のストロークデータを取得し（ａ４）、問題用紙に対する筆記過程を再現することにより、例えば、その学習者の解答プロセスを確認することができる。なお、前述したように、タブレット２ａとタブレット２ｂとの間で無線通信を行うことが可能であるので、指導者は、任意の学習者のタブレット２ａからストロークデータを取得するようにしてもよい。

また、タブレット２ａで行われた評価の結果を示す評価データも、学習支援サーバ１に送信される（ａ５）。学習支援サーバ１は、全学習者の評価データ（ｙ３）を含む学習者情報を管理する。学習支援サーバ１は、指導者用ＰＣ３からのリクエストに応じて、管理する評価データについて様々な集計・解析を実行し、その結果を指導者用ＰＣ３に返送する（ａ６）。これにより、指導者は、例えば学習者の理解度や学習の進捗状況等を容易に把握することができる。よって、指導者は、例えば次に学習者に適用すべき教材データを適切に判断することが可能となる。当然ながら、同じ教材データを選択して、学習者に反復学習させることも可能である。

なお、タブレット２ａから学習支援サーバ１へのストロークデータの送信は、手書き入力された際にリアルタイムに行ってもよいし、予め定められたタイミングで一括して行ってもよい。また、評価データの送信と時間的に前後してもよい（評価データの送信後にストロークデータの送信を行ってもよい）。さらに言えば、ストロークデータの送信は必須ではない。

このように、本実施形態の学習支援システムは、手書き入力機能によって時系列に得られる手書き入力データ（ストロークデータ）の特性を活かして効率的な学習支援を行うこと等を実現する。

図２は、タブレット２ａのシステム構成を示す図である。

図２に示すように、タブレット２ａは、ＣＰＵ１１、システムコントローラ１２、主メモリ１３、グラフィクスコントローラ１４、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１５を備える。また、タブレット２ａは、不揮発性メモリ１６、タッチスクリーンディスプレイ１７、無線通信デバイス１８、ＥＣ（Embedded controller）１９を備える。

ＣＰＵ１１は、タブレット２ａ内の各種コンポーネントの動作を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、各種ソフトウェアを不揮発性メモリ１６から主メモリ１３にロードして実行する。これらソフトウェアには、オペレーティングシステム（ＯＳ）１００や当該ＯＳ１００の制御下で動作する各種アプリケーションプログラムが含まれている。各種アプリケーションプログラムには、学習支援アプリケーションプログラム２００が含まれている。学習支援アプリケーションプログラム２００は、前述した学習支援のための各種処理を実行するプログラムである。

また、ＣＰＵ１１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１５に格納された基本入出力システム（ＢＩＯＳ：Basic input/output system）も実行する。ＢＩＯＳは、ハードウェア制御のためのプログラムである。

システムコントローラ１２は、ＣＰＵ１１のローカルバスと各種コンポーネントとの間を接続するデバイスである。システムコントローラ１２には、主メモリ１３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、システムコントローラ１２は、ＰＣＩ ＥＸＰＲＥＳＳ規格のシリアルバスなどを介してグラフィクスコントローラ１４との通信を実行する機能も有している。

グラフィクスコントローラ１４は、タブレット２ａのディスプレイモニタとして使用されるＬＣＤ（Liquid crystal display）１７Ａを制御する表示コントローラである。前述したように、タブレット２ａは、タッチスクリーンディスプレイ１７を有している。タッチスクリーンディスプレイ１７には、フラットパネルディスプレイと、フラットパネルディスプレイの画面上のペンまたは指の接触位置を検出するように構成されたセンサとが組み込まれている。ＬＣＤ１７Ａは、このフラットパネルディスプレイとして用いられるデバイスである。このグラフィクスコントローラ１４によって生成される表示信号はＬＣＤ１７Ａに送られる。ＬＣＤ１７Ａは、表示信号に基づいて画面イメージを表示する。

また、タッチスクリーンディスプレイ１７に組み込まれるセンサとして、静電容量方式のタッチパネル１７Ｂおよび電磁誘導方式のデジタイザ１７Ｃが使用される。タッチパネル１７Ｂおよびデジタイザ１７Ｃは、ＬＣＤ１７Ａ上に配置される。指が接触される画面上の接触位置および接触位置の動き等はタッチパネル１７Ｂによって検出され、また、スタイラスなどと称されるペンが接触される画面上の接触位置および接触位置の動き等はデジタイザ１７Ｃによって検出される。

無線通信デバイス１８は、無線ＬＡＮまたは３Ｇ移動通信などの無線通信を実行するように構成されたデバイスである。ＥＣ１９は、電力管理のためのエンベデッドコントローラを含むワンチップマイクロコンピュータである。ＥＣ１９は、ユーザによるパワーボタンの操作に応じてタブレット２ａを電源オン／電源オフする機能を有している。

図３は、タブレット２ａ上で動作する学習支援アプリケーションプログラム２００の機能ブロック図である。

図３に示すように、学習支援アプリケーションプログラム２００は、通信制御部２０１、教材データ取得部２０２、教材データ格納部２０３、問題用紙表示部２０４、表示処理部２０５を有している。また、学習支援アプリケーションプログラム２００は、ストロークデータ入力部２０６、ストロークデータ格納部２０７、評価部２０８、フィードバック部２０９を有している。

通信制御部２０１は、無線通信デバイス１８による無線通信を制御するモジュールである。教材データ取得部２０２は、通信制御部２０１を介して学習支援サーバ１から教材データを取得するモジュールである。教材データ格納部２０３は、教材データ取得部２０２によって取得された教材データをタブレット２ａ内の記憶媒体（不揮発性メモリ１６）に格納するモジュールである。

問題用紙表示部２０４は、教材データ格納部２０３によって格納された教材データに基づき、表示処理部２０５を介してタッチスクリーンディスプレイ１７（ＬＣＤ１７Ａ）上に問題用紙を表示するモジュールである。表示処理部２０５は、ＬＣＤ１７Ａによる画像表示を制御するモジュールである。

問題用紙表示部２０４によって問題用紙がタッチスクリーンディスプレイ１７（ＬＣＤ１７Ａ）に表示されると、学習者による手書き入力が行われる。前述したように、タッチスクリーンディスプレイ１７は、画面に対するタッチ操作をタッチパネル１７Ｂまたはデジタイザ１７Ｃで検出する。ストロークデータ入力部２０６は、このタッチパネル１７Ｂまたはデジタイザ１７Ｃから出力される検出信号を入力するモジュールである。ストロークデータ格納部２０７は、ストロークデータ入力部２０６によって入力された検出信号をストロークデータとしてタブレット２ａ内の記憶媒体（不揮発性メモリ１０６）に格納するモジュールである。

ここで、図４および図５を参照して、ストロークデータ入力部２０６によって入力されて、ストロークデータ格納部２０７によって格納されるストロークデータについて説明する。図４は、例えばペンを使用してタッチスクリーンディスプレイ１７上に手書きされる手書き文書（手書き文字列）の例を示している。

手書き文書では、一旦手書きされた文字や図形などの上に、さらに別の文字や図形などが手書きされるというケースも多い。図４においては、「ＡＢＣ」の手書き文字列が「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の順番で手書きされ、この後に、手書きの矢印が、手書き文字「Ａ」のすぐ近くに手書きされた場合が想定されている。

手書き文字「Ａ」は、ペンなどを使用して手書きされる２つのストローク（「∧」形状の軌跡、「−」形状の軌跡）によって、つまり２つの軌跡によって表現される。最初に手書きされる「∧」形状のペンの軌跡は例えば等時間間隔でリアルタイムにサンプリングされ、これによって「∧」形状のストロークの時系列座標ＳＤ１１、ＳＤ１２、…、ＳＤ１ｎが生成される。同様に、次に手書きされる「−」形状のペンの軌跡もサンプリングされ、これによって「−」形状のストロークの時系列座標ＳＤ２１、ＳＤ２１、…、ＳＤ２ｎが生成される。

手書き文字「Ｂ」は、ペンなどを使用して手書きされた２つのストローク、つまり２つの軌跡によって表現される。手書き文字「Ｃ」は、ペンなどを使用して手書きされた手書きされた１つのストローク、つまり１つの軌跡によって表現される。手書きの「矢印」は、ペンなどを使用して手書きされた手書きされた２つのストローク、つまり２つの軌跡によって表現される。

図５は、図４の手書き文書に対応する手書きデータ２００を示している。手書きデータ２００は、複数のストロークデータＳＤ１、ＳＤ２、…、ＳＤ７を含む。手書きデータ２００内においては、これらストロークデータＳＤ１、ＳＤ２、…、ＳＤ７は、筆跡順に、つまり複数のストロークが手書きされた順に時系列に並べている。

手書きデータ２００において、先頭の２つのストロークデータＳＤ１、ＳＤ２は、手書き文字「Ａ」の２つのストロークをそれぞれ示している。３番目と４番目のストロークデータＳＤ３、ＳＤ４は、手書き文字「Ｂ」を構成する２つのストロークをそれぞれ示している。５番目のストロークデータＳＤ５は、手書き文字「Ｃ」を構成する１つのストロークを示している。６番目と７番目のストロークデータＳＤ６、ＳＤ７は、手書き「矢印」を構成する２つのストロークをそれぞれ示している。

各ストロークデータは、一つのストロークに対応する時系列座標、つまり一つのストロークに対応する複数の座標を示す。各ストロークデータにおいては、複数の座標はストロークが書かれた順に時系列に並べられている。例えば、手書き文字「Ａ」に関しては、ストロークデータＳＤ１は、手書き文字「Ａ」の「∧」形状のストロークの時系列座標、つまりｎ個の座標データＳＤ１１、ＳＤ１２、…ＳＤ１ｎを含む。ストロークデータＳＤ２は、手書き文字「Ａ」の「−」形状の時系列座標、つまりｎ個の座標データＳＤ２１、ＳＤ２２、…ＳＤ２ｎを示す。なお、座標データの数はストロークデータ毎に異なっていてもよい。

各座標データは、対応する軌跡内のある１点に対応するＸ座標およびＹ座標を示す。例えば、座標データＳＤ１１は、「∧」形状のストロークの始点に対応するＸ座標（Ｘ１１）およびＹ座標（Ｙ１１）を示す。ＳＤ１ｎは、「∧」形状のストロークの終点に対応するＸ座標（Ｘ１ｎ）およびＹ座標（Ｙ１ｎ）を示す。

また、各座標データは、タイムスタンプ情報Ｔを含んでいる。タイムスタンプ情報Ｔは、対応する点が手書きされた時間を示す。手書きされた時間は絶対時間（例えば、年月日時分秒）またはある時点を基準とした相対時間のいずれであってもよい。例えば、各ストロークデータに、ストロークが書き始められた絶対時間（例えば、年月日時分秒）を付加し、さらに、ストロークデータ内の各座標データに、絶対時間との差分を示す相対時間をタイムスタンプ情報Ｔとして付加してもよい。

さらに、各座標データには、筆圧を示す情報（Ｚ）を追加してもよい。

図５で説明したような構造を有する手書きデータ２００は、個々のストロークの筆跡だけでなく、文字又は図形が手書きされた筆順も表すことができる。したがって、この手書きデータ２００を使用することにより、図４に示すように、たとえ手書き「矢印」の先端部が手書き文字「Ａ」上に重ねてまたは手書き文字「Ａ」に近接して書かれたとしても、手書き文字「Ａ」と手書き「矢印」の先端部とを異なる文字または図形として扱うことが可能となる。

いま、図４に破線の四角で示されているように、画面上のある範囲が指定された場合を想定する。破線の四角によって示される指定範囲には、手書き文字「Ａ」の２つのストロークと、手書き「矢印」の先端部に対応する１つのストロークが含まれている。通常であれば、手書き文字「Ａ」の２つのストロークのみならず、手書き「矢印」の先端部に対応する１つのストロークも、処理対象として選択されてしまう可能性がある。

しかし、本実施形態では、手書きデータ２００を使用することにより、手書き「矢印」の先端部を処理対象から除外することができる。すなわち、本実施形態では、手書きデータ２００が解析され、これによって手書き文字「Ａ」の２つのストローク（ストロークデータＳＤ１、ＳＤ２）については連続的に手書きされたものと判定され、さらに、手書き「矢印」の先端部（ストロークデータＳＤ７）の手書きタイミングは、手書き文字「Ａ」の２つのストロークの手書きタイミングと不連続であることが判定される。したがって、手書き「矢印」の先端部（ストロークデータＳＤ７）を処理対象から除外することができる。

さらに、本実施形態の手書きデータ２００においては、前述したように、ストロークデータＳＤ１、ＳＤ２、…、ＳＤ７の並びは手書き文字の筆順を示す。例えば、ストロークデータＳＤ１およびＳＤ２の並びは、最初に「∧」形状のストロークが手書きされ、次に「−」形状のストロークが手書きされたことを表す。したがって、たとえ２つの手書き文字の筆跡同士が互いに類似していても、それら２つの手書き文字の筆順が互いに異なる場合には、それら２つの手書き文字を異なる文字として区別することができる。

さらに、本実施形態では、前述したように、手書き文書は、イメージまたは文字認識結果ではなく、時系列のストロークデータの集合から構成される手書きデータ２００として記憶されるので、手書き文字の言語に依存せずに手書き文字を扱うことができる。よって、本実施形態の手書きデータ２００の構造は、使用言語の異なる世界中の様々な国で共通に使用できる。

再び、図３を参照する。

ストロークデータ入力部２０６によって入力された検出信号は、表示処理部２０５にも供給される。表示処理部２０５は、この検出信号に基づき、手書きされた各ストロークの軌跡（筆跡）をタッチスクリーンディスプレイ１７（ＬＣＤ１７Ａ）に表示する。例えば学習者が、問題用紙の解答欄に解答を記入すると、その記入内容がリアルタイムに解答欄に表示されることになる。なお、ストロークデータ格納部２０７によって格納されたストロークデータは、（リアルタイムを含む）所定のタイミングで、通信制御部２０１を介して学習支援サーバ１に送信される。

評価部２０８は、教材データ取得部２０２によって格納された教材データと、ストロークデータ格納部２０７によって格納されたストロークデータとに基づき、問題用紙表示部２０４によって表示された問題用紙への記入内容を評価するモジュールである。評価部２０８は、前述したように、最終的な解答に対する評価のみならず、途中経過に対する様々な評価を行い得る。評価部２０８による評価結果は、フィードバック部２０９に供給される。また、評価部２０８は、評価結果を示す評価データを、所定のタイミングで、通信制御部２０１を介して学習支援サーバ１に送信する。

そして、フィードバック部２０９は、評価部２０８による評価結果を、表示処理部２０５を介してタッチスクリーンディスプレイ１７（ＬＣＤ１７Ａ）に表示するモジュールである。

図６は、学習者が使用するタブレット２ａのタッチスクリーンディスプレイ１７に表示される問題用紙選択画面の例を示す図である。

ここでは、初等教育の現場において、先生（指導者）が複数の生徒（学習者）を対象に算数の授業を行っているものと想定する。また、先生は、タブレット２ｂを使って、２桁または３桁の加算（＋）または減算（−）の問題集を、今回の授業で使用する教材データとして選択したものと想定する。

タブレット２ａ上で動作する学習支援アプリケーションプログラム２００は、この教材データを教材データ取得部２０２によって学習支援サーバ１から取得し、教材データ格納部２０３によって不揮発性メモリ１６に格納する。そして、問題用紙表示部２０４が、この教材データに基づき、図６に示すような問題用紙選択画面をタッチスクリーンディスプレイ１７に表示する。

タブレット２ａのタッチスクリーンディスプレイ１７に問題用紙選択画面が表示された後、生徒は、タッチスクリーンディスプレイ１７上でのタッチ入力により、複数の問題用紙の中から目的の問題用紙を選択することができる。このタッチ入力が行われると、問題用紙表示部２０４は、選択された問題用紙をタッチスクリーンディスプレイ１７に表示する。図７に、問題用紙表示部２０４によるタッチスクリーンディスプレイ１７への問題用紙の一表示例を示す。

図７中、（Ａ）が、問題用紙表示部２０４によって問題用紙がタッチスクリーンディスプレイ１７に表示された状態を示している。なお、学習支援アプリケーションプログラム２００は、起動された際、図７（Ａ）に示されるアイコンｃ１をタッチスクリーンディスプレイ１７に表示する。そして、このアイコンｃ１に対するタッチ入力が行われると、教材データ取得部２０２による教材データの取得が実行されて、問題用紙表示部２０４による（図６に示したような）問題用紙選択画面の表示が実行される。

問題用紙の解答欄に解答を記入するように、生徒がタッチスクリーンディスプレイ１７上で手書き入力を行うと、ストロークデータ入力部２０６によってストロークデータが入力され、ストロークデータ格納部２０７によって記録される。また、このストロークデータに対応する軌跡がタッチスクリーンディスプレイ１７に表示される。

例えば問題用紙の解答欄に解答を記入し終えると、生徒は、図７（Ａ）に示されるアイコンｃ２に対するタッチ入力を行う。このタッチ入力が行われると、（教材データ格納部２０３によって格納された教材データおよびストロークデータ格納部２０７によって格納されたストロークデータに基づく）評価部２０８による問題用紙への記入内容の評価が実行される。そして、フィードバック部２０９によって、その評価結果がタッチスクリーンディスプレイ１７に表示される。図７中、（Ｂ）は、フィードバック部２０９によって評価結果がタッチスクリーンディスプレイ１７に表示された状態を示している。

ここでは、解答欄に記入された文字（数字）を認識し、その正誤を判定して、採点した結果をフィードバックする例を示している。この場合、採点という指導者の労力を軽減することができる。勿論、評価部２０８による問題用紙への記入内容の評価は、アイコンｃ２に対するタッチ入力を契機として実行するのみならず、例えばストロークデータが入力される毎に実行可能である。即ち、前述したように、途中経過を評価し、解答中にヒントをフィードバックすること等が可能である。

また、評価部２０８は、評価結果を示す評価データを学習支援サーバ１に送信する。学習支援サーバ１は、タブレット２ａから送信される評価データを管理し、指導者用ＰＣ３からのリクエストに応じて、当該管理する評価データについて様々な集計・解析を実行する。その結果は、指導者用ＰＣ３に返送されて、指導者用ＰＣ３のディスプレイに表示される。図８に、指導者用ＰＣ３に表示される学習進捗状況の一例を示す。

タブレット２ａ上で動作する学習支援アプリケーションプログラム２００が、学習支援サーバ１に対して評価データを送信する機能を有することにより、本実施形態の学習支援システムにおいては、個々の学習者の理解度や学習の進捗状況、学習者全体の理解度や学習の進捗状況を指導者が容易に把握でき、その時々で適切な指導を行えるようになる。即ち、指導支援が実現される。

図９は、学習支援サーバ１の機能ブロック図である。

図９に示すように、学習支援サーバ１は、通信制御部３０１、教材データ格納部３０２、ストロークデータ格納部３０３、評価データ格納部３０４および解析部３０５を有している。

通信制御部３０１は、学習者用タブレット２ａ、指導者用タブレット２ｂ、指導者用ＰＣ３との間の通信を実行するモジュールである。ストロークデータ格納部３０３は、学習者用タブレット２ａから送信されるストロークデータを学習支援サーバ１内の記憶媒体に格納するモジュールである。ストロークデータ格納部３０３によって格納されたストロークデータは、指導者用タブレット２ｂからのリクエストに応じて、当該指導者用タブレット２ｂに送信される。なお、ストロークデータ格納部３０３は、必須ではない。

評価データ格納部３０４は、学習者用タブレット２ａから送信される評価データを学習支援サーバ１内の記憶媒体に格納するモジュールである。そして、解析部３０５は、指導者用ＰＣ３からのリクエストに応じて、評価データ格納部３０４によって格納された評価データについて様々な集計・解析を実行し、その結果を指導者用ＰＣ３に返送する。解析部３０５による解析は、その結果が指導支援に役立つものであれば、如何なる手法も適用可能である。

図１０は、タブレット２ａ上で動作する学習支援アプリケーションプログラム２００の動作手順を示すフローチャートである。

学習支援アプリケーションプログラム２００は、まず、教材データ取得部２０２が、学習支援サーバ１から教材データを取得する（ブロックＡ１）。取得されたデータは、教材データ格納部２０３によって格納される。

問題用紙表示部２０４は、教材データ格納部２０３によって格納された教材データに基づき、問題用紙をタッチスクリーンディスプレイ１７に表示する（ブロックＡ２）。問題用紙の解答欄に解答を記入するための手書き入力が行われると、ストロークデータ入力部２０６およびストロークデータ格納部２０７によってストロークデータが記録される（ブロックＡ３）。

評価部２０８は、教材データ格納部２０３によって格納された教材データおよびストロークデータ格納部２０７によって格納されたストロークデータに基づき、問題用紙への記入内容を評価する（ブロックＡ４）。フィードバック部２０９は、評価部２０８による評価結果をタッチスクリーンディスプレイ１７に表示する（ブロックＡ５）。また、評価部２０８は、問題用紙への記入内容に対する評価結果を示す評価データを学習支援サーバ１に送信する（ブロックＡ６）。

以上のように、本実施形態の学習支援システムは、手書き入力機能によって時系列に得られる手書き入力データ（ストロークデータ）の特性を活かして効率的な学習支援を行うこと等を実現する。

なお、本実施形態の文字向き検出処理の手順は全てソフトウェアによって実現することができるので、このソフトウェアをコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じて通常のコンピュータに導入することにより、本実施形態と同様の効果を容易に実現することができる。

また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…学習支援サーバ、２ａ…学習者用タブレット、２ｂ…指導者用タブレット、３…指導者用ＰＣ、４…ネットワーク、７…ＳＤ、１１…ＣＰＵ、１２…システムコントローラ、１３…主メモリ、１４…グラフィクスコントローラ、１５…ＢＩＯＳ−ＲＯＭ、１６…不揮発性メモリ、１７…タッチスクリーンディスプレイ、１７Ａ…ＬＣＤ、１７Ｂ…タッチパネル、１７Ｃ…デジタイザ、１８…無線通信デバイス、１９…ＥＣ、６１…ストロークデータ入力部、１００…オペレーティングシステム（ＯＳ）、２００…学習支援アプリケーションプログラム、２０１…通信制御部、２０２…教材データ取得部、２０３…教材データ格納部、２０４…問題用紙表示部、２０５…表示処理部、２０６…ストロークデータ入力部、２０７…ストロークデータ格納部、２０８…評価部、２０９…フィードバック部、３０１…通信制御部、３０２…教材データ格納部、３０３…ストロークデータ格納部、３０４…評価データ格納部、３０５…解析部。

Claims (10)

1. タッチスクリーンディスプレイと、
   外部デバイスから教材データを受信する受信手段と、
   前記教材データを用いて、前記タッチスクリーンディスプレイ上に問題を表示する表示手段と、
   前記タッチスクリーンディスプレイ上で前記問題に関連して手書きされた軌跡を示すストロークデータを記録する記録手段と、
   前記教材データおよび前記ストロークデータに基づく、前記問題に関連する記入内容の評価結果を前記タッチスクリーンディスプレイ上に表示するフィードバック手段と、
   前記問題に関する記入内容についての情報を示す評価データを外部デバイスに送信する送信手段と、
   を具備する情報処理装置。
2. 前記評価手段は、前記ストロークデータにより特定される前記問題に関連して手書きされた軌跡の順番に基づき、前記問題の解答プロセスを認識する請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記フィードバック手段は、前記解答プロセスに応じた支援メッセージを前記タッチスクリーンディスプレイ上に表示する請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記評価結果は、前記問題に関連して手書きされた軌跡の順序関係または位置関係の少なくとも一方を用いて生成される請求項１に記載の情報処理装置。
5. 前記送信手段は、前記ストロークデータを外部デバイスに送信する請求項２に記載の情報処理装置。
6. 教材データを格納する第１の格納手段と、
   前記教材データを送信する第１の送信手段と、
   前記教材データを用いて表示される問題への記入内容に関連する情報を外部デバイスから受信する受信手段と、
   前記問題に関連する記入内容の評価結果を格納する第２の格納手段と、
   前記評価結果の解析結果を外部デバイスに送信する第２の送信手段と、
   を具備する情報処理装置。
7. 前記問題に関連して手書きされた軌跡を示すストロークデータを外部デバイスから受信する第２の受信手段と、
   前記ストロークデータを格納する第３の格納手段と、
   を具備する請求項６に記載の情報処理装置。
8. 前記ストロークデータを外部デバイスに送信する第３の送信手段を具備する請求項７に記載の情報処理装置。
9. 情報処理装置の情報処理方法であって、
   外部デバイスから教材データを受信し、
   前記教材データを用いて、タッチスクリーンディスプレイ上に問題を表示し、
   前記タッチスクリーンディスプレイ上で前記問題に関連して手書きされた軌跡を示すストロークデータを記録し、
   前記教材データおよび前記ストロークデータに基づく、前記問題に関連する記入内容の評価結果を前記タッチスクリーンディスプレイ上に表示し、
   前記問題に関連する記入内容についての情報を示す評価データを外部デバイスに送信する、
   情報処理方法。
10. コンピュータを、
    外部デバイスから教材データを受信する受信手段、
    前記教材データを用いて、タッチスクリーンディスプレイ上に問題を表示する表示手段、
    前記タッチスクリーンディスプレイ上で前記問題に関連して手書きされた軌跡を示すストロークデータを記録する記録手段、
    前記教材データおよび前記ストロークデータに基づく、前記問題に関連する記入内容の評価結果を前記タッチスクリーンディスプレイ上に表示するフィードバック手段、
    前記問題に関連する記入内容についての情報を示す評価データを外部デバイスに送信する送信手段、
    として機能させるためのプログラム。

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