JP2021009185A - プログラミング学習装置および学習プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】実践的なプログラミングの学習に適した学習支援を実現する。【解決手段】プログラムを構成する命令を蓄積した命令情報データベース（１０２）を参照し、命令のリストを作成する命令リスト提示部（１０３）と、作成された命令のリストからユーザが選択した命令に基づいて、プログラムのフローチャートを組み立てる実行ステップ設定部（１０４）と、組み立てられたプログラムのフローチャートをプログラムコードに展開するとともに、ユーザの編集指示に基づいて、プログラムコードを編集するコード編集部（１０５）と、展開されたプログラムコードの形式を変換するコード実行部（１０６）と、変換されたプログラムコードを実行する実行結果処理部１０７と、命令のリスト、プログラムのフローチャート、プログラムコード、および実行結果処理部（１０７）の実行結果を表示する制御を行う表示制御部（１０８）とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、プログラミングの学習に関するものである。

近年のソフトウェア開発では、多くの場面でＵＭＬ（Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ）を用いて設計する。プログラムを設計する設計ツールによっては、プログラムコードを自動で生成することが可能であるが、用いるプログラミング言語の学習は必要である。プログラミング言語の学習では、言語仕様またはＵＭＬによる設計手法を習得する必要があり、長い時間と大きな労力を費やす必要がある。そのため、プログラミング言語を効率的に学習するための支援技術が求められている。

例えば、特許文献１には、表示手段に表示されている流れ図記号と流れ線とから指示入力手段から入力される指示に応じて所望の流れ図を作成し、作成された流れ図により表現されるアルゴリズムを検証し、かつその検証結果を表示手段に表示し、効率的に学習を支援するアルゴリズム教育支援システムが記載されている。

特開平０８−１１０７５４号公報

しかし、特許文献１に開示されたアルゴリズム教育支援システムでは、簡単なプログラミングの学習支援、例えばフローチャートからプログラムコードを作成する、作成されたプログラムコードを編集するとフローチャートに反映する、プログラム実行時にどのステップを実行しているかを図示する、または関数を単純に挿入する支援、には対応することができるが、複数の関数の組み合わせる、または複数のオブジェクトの組み合わせ等、複雑で実践的なプログラミングの学習には適していないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、実践的なプログラミングの学習に適した学習支援を実現することを目的とする。

この発明に係るプログラミング学習装置は、プログラムを構成する命令を蓄積した命令情報データベースを参照し、命令のリストを作成する命令リスト提示部と、命令リスト提示部が作成した命令のリストからユーザが選択した命令に基づいて、プログラムのフローチャートを組み立てる実行ステップ設定部と、実行ステップ設定部が組み立てたプログラムのフローチャートをプログラムコードに展開するとともに、ユーザの編集指示に基づいて、プログラムコードを編集するコード編集部と、コード編集部が展開したプログラムコードの形式を変換するコード実行部と、コード実行部が変換したプログラムコードを実行する実行結果処理部と、命令のリスト、プログラムのフローチャート、プログラムコード、および実行結果処理部の実行結果を表示する制御を行う表示制御部とを備えるものである。

この発明によれば、実践的なプログラミングの学習に適した学習支援を実現することができる。

実施の形態１に係るプログラミング学習装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置の命令情報データベースの構成例を示す図である。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置の命令リスト提示部による命令リストの提示例を示す図である。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置の実行ステップ設定部が組み立てたプログラムのフローチャートの提示例を示す図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、実施の形態１に係るプログラミング学習装置の実行ステップ設定部がフローチャートを蓄積する場合の提示例を示す図である。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置のコード編集部が展開したプログラムコードの提示例を示す図である。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置の実行結果処理部による実行結果の提示例を示す図である。 図８Ａおよび図８Ｂは、実施の形態１に係るプログラミング学習装置のハードウェア構成例を示す図である。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置の表示例を示す図である。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置の実行ステップ設定部が組み立てたフローチャートの一例を示す図である。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置のコード編集部の視覚的表現を示す図であり、プログラムコード中の変数のスコープを示す図である。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置のコード編集部の視覚的表現を示す図であり、プログラムコード中のｗｈｉｌｅ文のスコープを示す図である。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置の命令リスト提示部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置の実行ステップ設定部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置のコード編集部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置のコード編集部によるスコープの表示処理の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るプログラミング学習装置のコード実行部および実行結果処理部の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００の構成を示すブロック図である。
プログラミング学習装置１００は、入力受付部１０１、命令情報データベース１０２、命令リスト提示部１０３、実行ステップ設定部１０４、コード編集部１０５、コード実行部１０６、実行結果処理部１０７および表示制御部１０８を備える。
また、プログラミング学習装置１００は、入力装置２００および出力装置３００と接続される。入力装置２００は、タッチパネル、マウスまたはキーボード等で構成される。出力装置３００は、ディスプレイ等で構成される。

入力受付部１０１は、入力装置２００を介して入力されたユーザ入力を受け付ける。入力受付部１０１は、受け付けた入力情報を命令リスト提示部１０３、実行ステップ設定部１０４、コード編集部１０５または実行結果処理部１０７に出力する。

命令情報データベース１０２は、予め設定された命令情報を蓄積するデータベースである。
図２は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００の命令情報データベース１０２の構成例を示す図である。
命令情報データベース１０２は、キャプション１０２ａ、命令／パラメータ１０２ｂ、型１０２ｃ、言語１０２ｄ、引数１０２ｅおよび戻り値１０２ｆで構成される。キャプション１０２ａは、命令リスト提示部１０３が出力装置３００に表示するテキスト情報である。命令／パラメータ１０２ｂは、プログラミング言語に対応付けられる命令または変数等のパラメータである。型１０２ｃは、プログラミング言語で用いられるデータ型を示す情報である。言語１０２ｄは、プログラミング言語を示す情報である。

命令リスト提示部１０３は、命令情報データベース１０２を参照し、キャプション１０２ａで示されたテキスト情報を取得する。命令リスト提示部１０３は、取得したテキスト情報を用いて命令リストを作成する。命令リスト提示部１０３は、作成した命令リストを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に出力する。
図３は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００の命令リスト提示部１０３による命令リストの提示例を示す図である。
出力装置３００の表示領域３０２には、種々の命令３０２ａで構成された命令リストが表示される。ユーザは、出力装置３００に表示された命令リストの中から、所望の命令３０２ａを指定する入力を、入力装置２００を介して行う。

実行ステップ設定部１０４は、入力受付部１０１を介して入力された命令の選択情報に基づいて命令情報データベース１０２を参照し、ユーザが所望する処理動作となるようにプログラムのフローチャートを組み立てる。実行ステップ設定部１０４は、組み立てたプログラムのフローチャートを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に出力する。
図４は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００の実行ステップ設定部１０４が組み立てたプログラムのフローチャートの提示例を示す図である。
出力装置３００の表示領域３０３には、組み立てたプログラムのフローチャート３０３ａが表示される。ユーザは、入力装置２００を介して、出力装置３００に表示されたフローチャート３０３ａを編集する指示を入力する。実行ステップ設定部１０４は、入力受付部１０１を介して入力されたフローチャートの編集情報に基づいてプログラムのフローチャートを再度組み立てる。
実行ステップ設定部１０４は、作成したプログラムのフローチャートの情報、または編集したプログラムフローチャートの情報をコード編集部１０５に出力する。

また、ユーザは、入力装置２００を介して、出力装置３００に表示されたフローチャートを、関数またはクラスとして命令情報データベース１０２に蓄積させる入力を行う。実行ステップ設定部１０４は、入力受付部１０１を介して入力されたフローチャートの蓄積指示に基づいて、表示されたフローチャート３０３ａを関数またはクラスとして命令情報データベース１０２に蓄積させる。
図５は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００の実行ステップ設定部１０４がフローチャートを蓄積する場合の提示例を示す図である。
図５Ａは、フローチャートの蓄積領域の指定例を示す図である。
ユーザは、入力装置２００を用いて、関数またはクラスとして登録する蓄積領域３０３ｂを選択する。登録する蓄積領域３０３ｂが選択されると、実行ステップ設定部１０４は蓄積領域３０３ｂを関数またはクラスとして登録するダイアログ３０３ｃを表示する制御を行う。ユーザは、入力装置２００を用いて例えば「クラス名」を入力し、「登録」ボタンを押下する。これにより、蓄積領域３０３ｂに含まれるフローチャートが、指定されたクラス名で命令情報データベース１０２に蓄積される。

図５Ｂは、実行ステップ設定部１０４のフローチャートの蓄積処理により更新された命令リストの提示例を示す図である。
出力装置３００の表示領域３０２には、予め蓄積されていた命令３０２ａに加えて、新たに蓄積された命令３０２ｂが追加された命令リストが表示される。

コード編集部１０５は、実行ステップ設定部１０４から入力されたプログラムのフローチャートの情報に基づいて、フローチャートをプログラムコードに展開する。プログラミング言語は、例えばＣ＃、Ｃ、Ｖｉｓｕａｌ ＢＡＳＩＣ（登録商標）、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｐｙｔｈｏｎ（登録商標）、Ｒｕｂｙ、ＦＯＲＴＲＡＮ、ＣＯＢＯＬである。コード編集部１０５は、展開したプログラムコードを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に出力する。
図６は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００のコード編集部１０５が展開したプログラムコードの提示例を示す図である。
出力装置３００の表示領域３０４には、展開したプログラムコードが表示される。ユーザは、必要であれば、入力装置２００を介して、表示領域３０４に表示されたプログラムコードを修正する指示を入力する。

コード編集部１０５は、入力受付部１０１を介して入力されたプログラムコードの修正指示に基づいて、プログラムコードを修正する。コード編集部１０５は、修正したプログラムコードを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に出力する。また、コード編集部１０５は、展開または修正が終了したプログラムコードをコード実行部１０６に出力する。

コード実行部１０６は、コード編集部１０５から入力されたプログラムコードを、実行結果処理部１０７が実行可能な形式に変換する処理を行う。コード実行部１０６は、プログラミング言語に対応した、例えばコンパイラ、インタープリンタである。コード実行部１０６は、変換したプログラムコードを実行結果処理部１０７に出力する。

実行結果処理部１０７は、入力受付部１０１を介して入力されたプログラムコードの実行指示に基づいて、プログラムコードを実行する。実行結果処理部１０７は、プログラムコードの実行結果を、表示制御部１０８を介して出力装置３００に出力する。
図７は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００の実行結果処理部１０７による実行結果の提示例を示す図である。
出力装置３００の表示領域３０５は、実行状態表示エリア３０５Ａ、変数状態表示エリア３０５Ｂ、ボタン表示エリア３０５Ｃで構成される。

ユーザは、ボタン表示エリア３０５Ｃに設けられた実行ボタン３０５ａ、ステップ実行ボタン３０５ｂ、一時停止ボタン３０５ｃまたは停止ボタン３０５ｄのうちのいずれかのボタンを選択する。ユーザが、例えば実行ボタン３０５ａを押下する入力を行うと、実行結果処理部１０７はプログラムコードを実行し、実行結果を実行状態表示エリア３０５Ａに表示する制御を行う。図７の提示例では、実行結果として四角形３０５ｅを示している。また、実行結果処理部１０７は、変数状態表示エリア３０５Ｂに実行結果の変数の値を表示する制御を行う。図７の提示例では、四角形３０５ｅの４つの変数の値３０５ｆを示している。
同様に、ユーザが、ステップ実行ボタン３０５ｂ、一時停止ボタン３０５ｃまたは停止ボタン３０５ｄのうちのいずれかのボタンを選択することにより、実行結果処理部１０７はプログラムコードの実行、プログラムコードの実行を一時停止する、プログラムコードの実行を停止する、またはプログラムコードの実行を再開する等の処理を行う。

さらに、ユーザは、実行状態表示エリア３０５Ａに表示された四角形３０５ｅを、矢印キー（図示しない）を用いて、移動させる操作を行うことも可能である。実行結果処理部１０７は、当該操作に基づいて、四角形３０５ｅを実行状態表示エリア３０５Ａ内で移動させる処理を行う。また、実行結果処理部１０７は、四角形３０５ｅの移動に伴って、変数の値３０５ｆを変更する処理を行う。

次に、プログラミング学習装置１００のハードウェア構成例を説明する。
図８Ａおよび図８Ｂは、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００のハードウェア構成例を示す図である。
プログラミング学習装置１００における入力受付部１０１、命令リスト提示部１０３、実行ステップ設定部１０４、コード編集部１０５、コード実行部１０６、実行結果処理部１０７および表示制御部１０８の各機能は、処理回路により実現される。即ち、プログラミング学習装置１００は、上記各機能を実現するための処理回路を備える。当該処理回路は、図８Ａに示すように専用のハードウェアである処理回路１００ａであってもよいし、図８Ｂに示すようにメモリ１００ｃに格納されているプログラムを実行するプロセッサ１００ｂであってもよい。

図８Ａに示すように、入力受付部１０１、命令リスト提示部１０３、実行ステップ設定部１０４、コード編集部１０５、コード実行部１０６、実行結果処理部１０７および表示制御部１０８が専用のハードウェアである場合、処理回路１００ａは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。入力受付部１０１、命令リスト提示部１０３、実行ステップ設定部１０４、コード編集部１０５、コード実行部１０６、実行結果処理部１０７および表示制御部１０８の各部の機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。

図８Ｂに示すように、入力受付部１０１、命令リスト提示部１０３、実行ステップ設定部１０４、コード編集部１０５、コード実行部１０６、実行結果処理部１０７および表示制御部１０８がプロセッサ１００ｂである場合、各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１００ｃに格納される。プロセッサ１００ｂは、メモリ１００ｃに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、入力受付部１０１、命令リスト提示部１０３、実行ステップ設定部１０４、コード編集部１０５、コード実行部１０６、実行結果処理部１０７および表示制御部１０８の各機能を実現する。即ち、入力受付部１０１、命令リスト提示部１０３、実行ステップ設定部１０４、コード編集部１０５、コード実行部１０６、実行結果処理部１０７および表示制御部１０８は、プロセッサ１００ｂにより実行されるときに、後述する図１３から図１７に示す各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１００ｃを備える。また、これらのプログラムは、入力受付部１０１、命令リスト提示部１０３、実行ステップ設定部１０４、コード編集部１０５、コード実行部１０６、実行結果処理部１０７および表示制御部１０８の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

ここで、プロセッサ１００ｂとは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのことである。
メモリ１００ｃは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically EPROM）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスク、フレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ミニディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクであってもよい。

なお、入力受付部１０１、命令リスト提示部１０３、実行ステップ設定部１０４、コード編集部１０５、コード実行部１０６、実行結果処理部１０７および表示制御部１０８の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、プログラミング学習装置１００における処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

次に、図９から図１２を参照しながら、プログラミング学習装置１００の詳細な処理例について説明する。
図９は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００の表示例を示す図である。
出力装置３００の表示画面３０１は、例えば、表示領域３０２、表示領域３０３、表示領域３０４および表示領域３０５で構成される。表示領域３０２には、例えば図３で示した命令リストが表示される。表示領域３０３には、例えば図４で示したフローチャートが表示される。表示領域３０４には、例えば図６で示したプログラムコードが表示される。表示領域３０５には、例えば図７で示した実行結果が表示される。

ユーザは、表示領域３０２で示された命令リストから指定する命令を選択し、選択した命令を表示領域３０３にドラッグおよびドロップ処理を行う。当該ドラッグおよびドロップ処理により、実行ステップ設定部１０４は、表示領域３０３に、命令情報を組み立てたフローチャート３０３ａを表示する制御を行う。なお、選択した命令を表示領域３０２から表示領域３０３にドラッグおよびドロップ処理に限定されるものではなく、他の選択方法を適用してもよい。
図４で示したフローチャート３０３ａにおいて、「設定」は、繰り返しの初期値を設定する部分、「評価」は、繰り返しの終了条件を設定する部分、「本体」は、繰り返し処理される命令を示す部分である。なお、図４で示したフローチャートの構成は一例であり、適宜設定可能である。

表示領域３０３に表示されたフローチャート３０３ａに対して、ユーザは、入力装置２００を用いてドラッグ操作または矢印キー操作等により、フローチャートの並べ替えを行う。また、表示領域３０３に表示されたフローチャート３０３ａに対して、ユーザは、入力装置２００を用いてダブルクリック操作または右クリック等の所定の操作を行い、設定ウインドを表示させる。ユーザは表示された設定ウインドで命令に与える値等を設定し、フローチャートに対してパラメータの設定を行う。

また、表示領域３０３に表示されたフローチャート３０３ａに対して、ユーザは、図５Ａで示したようにクラスまた関数として登録する蓄積領域３０３ｂを選択する。実行ステップ設定部１０４は、当該選択に基づいて、フローチャート３０３ａを関数またはクラスとして登録するためのダイアログ３０３ｃを表示する制御を行う。ユーザは、表示されたダイアログ３０３ｃに、例えばクラス名「四角形描画クラス」を入力し、「登録」ボタンを押下して蓄積指示を入力する。実行ステップ設定部１０４は、入力された蓄積指示に基づいて、フローチャート３０３ａを四角形描画クラスとして命令情報データベース１０２に蓄積させる。

実行ステップ設定部１０４の処理をより具体的に説明する。
図１０は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００の実行ステップ設定部１０４が組み立てたフローチャートの一例を示す図である。
ユーザは、例えば図５Ｂの表示領域３０２に表示された命令リストから、命令「変数」を選択し、表示領域３０３にドラッグおよびドロップ処理を行う。実行ステップ設定部１０４は、命令「変数」に基づいて、ｘ，ｙ，ｗ，ｈの４つの変数を作成する。実行ステップ設定部１０４は、作成した変数ｘ，ｙ，ｗ，ｈに初期値を設定し、「初期値」と名前を付ける。

ユーザは、例えば図５Ｂの表示領域３０２に表示された命令リストから、命令「繰り返し」を選択し、表示領域３０３にドラッグおよびドロップ処理を行う。実行ステップ設定部１０４は、命令「繰り返し」に基づいて、表示領域３０３に繰り返し領域３０３ｄを作成する。ユーザは、例えば図５Ｂの表示領域３０２に表示された命令リストから、命令「キー入力を受け付ける」、「条件分岐」および「四角形描画クラス」を選択し、表示領域３０３の繰り返し領域３０３ｄ内にドラッグおよびドロップ処理を行う。

実行ステップ設定部１０４は、命令「キー入力を受け付ける」、「条件分岐」および「四角形描画クラス」に基づいて、例えば条件分岐３０３ｅに上矢印を割り当て、ｙを１減らして、四角形描画クラスを呼び出す設定を行う。次に、条件分岐３０３ｆに、下矢印、右矢印および左矢印を割り当て、ｙを１増やして四角形描画クラスを呼び出し、ｘを１増やして四角形描画クラスを呼び出し、ｘを１減らして四角形描画クラスを呼び出す設定を行う。次に、条件分岐３０３ｆに、下矢印を割り当て、ｙを１増やして四角形描画クラスを呼び出す設定を行う。

図１０で示したフローチャートにおいて、「設定」は、繰り返しの初期値を設定する部分であるが、図１０の処理では無限ループのため、ブランクである。同様に、図１０で示したフローチャートにおいて、「評価」は、繰り返しの終了条件を設定する部分であるが、図１０の処理では無限ループのため、ブランクである。図１０で示したフローチャートにおいて、「本体」は、繰り返し処理される命令を示す部分である。

ユーザが、表示領域３０３に表示されたフローチャートにおいて、例えば、設定終了に相当するボタン（図示しない）を押下すると、実行ステップ設定部１０４は、プログラムのフローチャートの情報をコード編集部１０５に出力する。コード編集部１０５は、プログラムコードを展開する処理を行う。展開されたプログラムコードは、表示領域３０４に表示される。表示領域３０４に表示されたプログラムコードに対して、ユーザは修正を行うことができる。ユーザが、プログラムコードの設定終了を指示するボタン（図示しない）を押下すると、コード編集部１０５は、プログラムコードをコード実行部１０６に出力する。

コード編集部１０５は、表示領域３０４に表示されたプログラムコード上のカーソル位置（指定位置）に基づいて、変数または構文の開始点の行から終了点の行まで背景色を変更する等により、スコープを視覚的に表現する処理を行ってもよい。
図１１および図１２は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００のコード編集部１０５の視覚的表現を示す図である。
図１１は、プログラムコード中の変数のスコープを示す図である。コード編集部１０５は、図１１で示した表示領域３０４内のカーソル位置３０４ａに基づいて、変数に関するプログラムコードの開始点および終了点を探索する。コード編集部１０５は、探索した開始点の行から終了点の行までスコープ３０４ｂの背景色を変更する処理を行う。

図１２は、プログラムコード中のｗｈｉｌｅ文のスコープを示す図である。コード編集部１０５は、図１２で示したカーソル位置３０４ｃに基づいて、ｗｈｉｌｅ文に関するプログラムコードの開始点および終了点を探索する。コード編集部１０５は、探索した開始点の行から終了点の行までスコープ３０４ｄの背景色を変更する処理を行う。
上述した図１１および図１２の説明では、プログラムコード内のカーソル位置を取得する場合を例に示したが、ユーザが指定する位置を認識可能であればよく、カーソル位置に限定されるものではない。

コード実行部１０６がプログラムコードを変換し、実行結果処理部１０７が変換されたプログラムコードに基づいて実行結果を表示する制御を行う。実行結果処理部１０７の処理により、例えば図７で示した表示領域３０５の実行状態表示エリア３０５Ａおよび変数状態表示エリア３０５Ｂに実行結果が表示される。ユーザは、表示領域３０５のボタン表示エリア３０５Ｃに表示された実行ボタン３０５ａ、ステップ実行ボタン３０５ｂ、一時停止ボタン３０５ｃまたは停止ボタン３０５ｄのいずれかのボタンを選択する。

次に、プログラミング学習装置１００の処理動作について説明する。
まず、命令リスト提示部１０３の動作について説明する。
図１３は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００の命令リスト提示部１０３の動作を示すフローチャートである。
入力受付部１０１を介して命令リスト表示指示が入力されると（ステップＳＴ１）、命令リスト提示部１０３は命令情報データベース１０２を参照してテキスト情報を取得する（ステップＳＴ２）。命令リスト提示部１０３は、ステップＳＴ２で取得したテキスト情報を用いて命令リストを生成する（ステップＳＴ３）。命令リスト提示部１０３は、ステップＳＴ３で生成した命令リストを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に表示する（ステップＳＴ４）。その後、処理はステップＳＴ１に戻る。

次に、実行ステップ設定部１０４の動作について説明する。
図１４は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００の実行ステップ設定部１０４の動作を示すフローチャートである。
入力受付部１０１を介して命令の選択情報、またはフローチャートの編集情報が入力される（ステップＳＴ１１）。実行ステップ設定部１０４は、入力された命令の選択情報、またはフローチャートの編集情報に基づいて、命令情報データベース１０２を参照し、プログラムのフローチャートを組み立てる（ステップＳＴ１２）。実行ステップ設定部１０４は、ステップＳＴ１２で組み立てたプログラムのフローチャートを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に表示する（ステップＳＴ１３）。

実行ステップ設定部１０４は、入力受付部１０１を介してプログラムのフローチャートの蓄積領域が指定されたか否か判定を行う（ステップＳＴ１４）。蓄積領域が指定されない場合（ステップＳＴ１４；ＮＯ）、フローチャートはステップＳＴ２０の処理に進む。一方、蓄積領域が指定された場合（ステップＳＴ１４；ＹＥＳ）、実行ステップ設定部１０４は、蓄積領域を関数として登録するか、クラスとして登録するかを尋ねるダイアログを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に表示する（ステップＳＴ１５）。

実行ステップ設定部１０４は、入力受付部１０１を介して関数として登録すると指定されたか否か判定を行う（ステップＳＴ１６）。関数として登録すると指定された場合（ステップＳＴ１６；ＹＥＳ）、実行ステップ設定部１０４は、関数名を尋ねるダイアログを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に表示する（ステップＳＴ１７）。一方、関数として登録しない、即ちクラスとして登録すると指定された場合（ステップＳＴ１６；ＮＯ）、実行ステップ設定部１０４は、クラス名を尋ねるダイアログを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に表示する（ステップＳＴ１８）。ステップＳＴ１７またはステップＳＴ１８の処理が行われると、実行ステップ設定部１０４は入力受付部１０１を介して入力された情報に基づいて、蓄積領域に含まれるプログラムのフローチャートを関数またはクラスとして、命令情報データベース１０２に蓄積する（ステップＳＴ１９）。

その後、実行ステップ設定部１０４は、入力受付部１０１を介して設定終了を示す情報が入力されたか否か判定を行う（ステップＳＴ２０）。設定終了を示す情報が入力された場合（ステップＳＴ２０；ＹＥＳ）、実行ステップ設定部１０４は、ステップＳＴ１２で組み立てたプログラムのフローチャートの情報をコード編集部１０５に出力する（ステップＳＴ２１）。その後、フローチャートはステップＳＴ１１の処理に戻る。一方、設定終了を示す情報が入力されない場合（ステップＳＴ２０；ＮＯ）、フローチャートはステップＳＴ１１の処理に戻る。

次に、コード編集部１０５の動作について説明する。
図１５は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００のコード編集部１０５の動作を示すフローチャートである。
実行ステップ設定部１０４からプログラムのフローチャートの情報が入力されると（ステップＳＴ３１）、コード編集部１０５は、入力されたプログラムのフローチャートをプログラムコードに展開する（ステップＳＴ３２）。コード編集部１０５は、ステップＳＴ３２で展開したプログラムコードを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に表示する（ステップＳＴ３３）。

コード編集部１０５は、表示したプログラムコードに対する編集指示が入力されたか否か判定を行う（ステップＳＴ３４）。編集指示が入力されていない場合（ステップＳＴ３４；ＮＯ）、ステップＳＴ３８の処理に進む。一方、編集指示が入力された場合（ステップＳＴ３４；ＹＥＳ）、コード編集部１０５は、入力された編集指示に基づいてプログラムコードを編集する（ステップＳＴ３５）。コード編集部１０５は、ステップＳＴ３５で編集したプログラムコードを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に表示する（ステップＳＴ３６）。

また、コード編集部１０５は、編集したプログラムコードに基づくフローチャートの編集情報を実行ステップ設定部１０４に出力する（ステップＳＴ３７）。コード編集部１０５は、ステップＳＴ３２で展開したプログラムコード、またはステップＳＴ３５で編集したプログラムコードをコード実行部１０６に出力する（ステップＳＴ３８）。その後、フローチャートは、ステップＳＴ３１の処理に戻る。

次に、コード編集部１０５によるスコープの表示処理の動作について説明する。
図１６は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００のコード編集部１０５によるスコープの表示処理の動作を示すフローチャートである。
図１６のフローチャートは、図１５のステップＳＴ３３の表示処理をより詳細に示すものである。なお、以下の説明は、図１５のフローチャートのステップＳＴ３６の表示処理にも適用可能である。
コード編集部１０５は、ステップＳＴ３２で展開したプログラムコードを、表示制御部１０８を介して出力装置３００に表示すると（ステップＳＴ３３１）、入力受付部１０１を介してプログラムコード内のカーソル位置を取得する（ステップＳＴ３３２）。コード編集部１０５は、ステップＳＴ３３２で取得したカーソル位置の文字列を取得する（ステップＳＴ３３３）。

コード編集部１０５は、ステップＳＴ３３３で取得した文字列が変数であるか否か判定を行う（ステップＳＴ３３４）。文字列が変数である場合（ステップＳＴ３３４；ＹＥＳ）、コード編集部１０５は、変数がグローバル変数であるか否か判定を行う（ステップＳＴ３３５）。変数がグローバル変数である場合（ステップＳＴ３３５；ＹＥＳ）、コード編集部１０５は、変数の開始点を先頭行とし、変数の終了点を最終行とする（ステップＳＴ３３６）。一方、変数がグローバル変数でない場合（ステップＳＴ３３５；ＮＯ）、コード編集部１０５は、変数がローカル変数であるとし（ステップＳＴ３３７）、開始点および終了点を探索する（ステップＳＴ３３８）。コード編集部１０５は、ステップＳＴ３３８の処理として、例えばカーソル位置の直前の「｛」を探索して開始点とし、当該直前の「｛」に対応する「｝」を探索して終了点とする。

また、文字列が変数でない場合（ステップＳＴ３３４；ＮＯ）、コード編集部１０５は、文字列が繰り返し文または条件分岐文であるとし（ステップＳＴ３３９）、開始点および終了点を探索する（ステップＳＴ３４０）。コード編集部１０５は、ステップＳＴ３４０の処理として、例えばカーソル位置の直後の「｛」を探索して開始点とし、当該直後の「｛」に対応する「｝」を探索して終了点とする。

コード編集部１０５は、ステップＳＴ３３６、ステップＳＴ３３８またはステップＳＴ３４０の処理の後、開始点が位置する行から終了点が位置する行までの領域をスコープとして設定する（ステップＳＴ３４１）。コード編集部１０５は、ステップＳＴ３４１で設定したスコープの表示色を変更する指示を表示制御部１０８に出力する（ステップＴＳＴ３４２）。その後、フローチャートは、ステップＳＴ３３１の処理に戻る。
コード編集部１０５は、プログラムコードの表示を行っている間、上述した処理を繰り返し行う。
なお、上述したステップＴＳＴ３４２では、スコープの表示色を変更する場合を例に示したが、関連領域を視覚的に明示する方法であれば適宜設定可能である。

次に、コード実行部１０６および実行結果処理部１０７の動作について説明する。
図１７は、実施の形態１に係るプログラミング学習装置１００のコード実行部１０６および実行結果処理部１０７の動作を示すフローチャートである。
コード実行部１０６は、コード編集部１０５から入力されたプログラムコードの変換を行い（ステップＳＴ４１）、実行結果処理部１０７に出力する。入力受付部１０１を介してプログラムの実行指示が入力されると（ステップＳＴ４２）、実行結果処理部１０７は、コード実行部１０６から入力されたプログラムコードを実行する（ステップＳＴ４３）。実行結果処理部１０７は、プログラムコードの実行結果を、表示制御部１０８を介して出力装置３００に表示する（ステップＳＴ４４）。その後、フローチャートはステップＳＴ４２の処理に戻る。

ステップＳＴ４２およびステップＳＴ４４の処理において、図７で示した実行ボタン３０５ａが押下され、プログラムコードの実行が開始された場合、一時停止ボタン３０５ｃまたは停止ボタン３０５ｄが押下されるまで、実行結果処理部１０７はプログラムコードの実行を行う。また、ステップＳＴ４２およびステップＳＴ４４の処理において、図７で示したステップ実行ボタン３０５ｂが押下され、プログラムコードの実行が開始された場合、実行結果処理部１０７はプログラムコードを一行実行すると処理を一時停止する。再度、ステップ実行ボタン３０５ｂが押下されると、実行結果処理部１０７は、プログラムコードの次の一行を実行する処理を行う。

以上のように、この実施の形態１によれば、プログラムを構成する命令を蓄積した命令情報データベース１０２を参照し、命令のリストを作成する命令リスト提示部１０３と、作成された命令のリストからユーザが選択した命令に基づいて、プログラムのフローチャートを組み立てる実行ステップ設定部１０４と、組み立てられたプログラムのフローチャートをプログラムコードに展開するとともに、ユーザの編集指示に基づいて、プログラムコードを編集するコード編集部１０５と、展開されたプログラムコードの形式を変換するコード実行部１０６と、変換されたプログラムコードを実行する実行結果処理部１０７と、命令のリスト、プログラムのフローチャート、プログラムコード、および実行結果処理部１０７の実行結果を表示する制御を行う表示制御部１０８とを備えるように構成した。
これにより、実践的なプログラミングの学習に適した学習支援を実現することができる。

また、この実施の形態１によれば、コード編集部１０５が、プログラムコードを編集した場合に、実行ステップ設定部１０４にプログラムのフローチャートの編集情報を出力し、実行ステップ設定部１０４が、入力された編集情報に基づいて、プログラムのフローチャートを再度組み立てるように構成した。
これにより、プログラムコードの編集を、プログラムのフローチャートに反映させることができる。ユーザは、プログラムコードを編集することにより、プログラムのフローチャートまたは関数等を自分で編集することができる。

また、この実施の形態１によれば、実行ステップ設定部１０４は、ユーザの蓄積指示に基づいて、組み立てたフローチャートを関数またはクラスとして命令情報データベース１０２に蓄積させるように構成した。
これにより、ユーザが自身で関数またはクラスを作成して命令として蓄積することができる。ユーザは、所望のプログラミングを行うことができる。また、ユーザは、プログラムのフローチャートと、プログラムコードとを見比べながらプログラミング学習を行うことができる。

また、この実施の形態１によれば、コード編集部１０５は、表示制御部１０８を介して表示されたプログラムコードにおけるユーザの指定位置に基づいてスコープを設定し、設定したスコープを視覚的に表示する制御を行うように構成した。
これにより、ユーザの指定位置、例えばカーソルが位置する部分の変数、繰り返し文、または条件分岐文のスコープが視覚的に表示され、ユーザは例えば変数、繰り返し文、または条件分岐文の作用する範囲を直感的に理解することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１００ プログラミング学習装置、１０１ 入力受付部、１０２ 命令情報データベース、１０３ 命令リスト提示部、１０４ 実行ステップ設定部、１０５ コード編集部、１０６ コード実行部、１０７ 実行結果処理部、１０８ 表示制御部。

Claims (6)

1. プログラムを構成する命令を蓄積した命令情報データベースを参照し、前記命令のリストを作成する命令リスト提示部と、
   前記命令リスト提示部が作成した前記命令のリストからユーザが選択した前記命令に基づいて、前記プログラムのフローチャートを組み立てる実行ステップ設定部と、
   前記実行ステップ設定部が組み立てた前記プログラムのフローチャートをプログラムコードに展開するとともに、前記ユーザの編集指示に基づいて、前記プログラムコードを編集するコード編集部と、
   前記コード編集部が展開した前記プログラムコードの形式を変換するコード実行部と、
   前記コード実行部が変換した前記プログラムコードを実行する実行結果処理部と、
   前記命令のリスト、前記プログラムのフローチャート、前記プログラムコード、および前記実行結果処理部の実行結果を表示する制御を行う表示制御部とを備えたプログラミング学習装置。
2. 前記コード編集部は、前記プログラムコードを編集した場合に、前記実行ステップ設定部に前記プログラムのフローチャートの編集情報を出力し、
   前記実行ステップ設定部は、前記コード編集部から入力された前記編集情報に基づいて、前記プログラムのフローチャートを再度組み立てることを特徴とする請求項１記載のプログラミング学習装置。
3. 前記実行ステップ設定部は、前記ユーザの蓄積指示に基づいて、組み立てた前記フローチャートを関数またはクラスとして前記命令情報データベースに蓄積させることを特徴とする請求項１または請求項２記載のプログラミング学習装置。
4. 前記コード編集部は、前記表示制御部を介して表示された前記プログラムコードにおける前記ユーザの指定位置に基づいてスコープを設定し、設定した前記スコープを視覚的に表示する制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のプログラミング学習装置。
5. 前記コード編集部は、前記指定位置の文字列が変数であるか、前記文字列が前記変数である場合に、当該変数がグローバル変数であるかローカル変数であるかに基づいて、前記スコープの開始点および終了点を探索し、前記スコープを設定することを特徴とする請求項４記載のプログラミング学習装置。
6. プログラムを構成する命令を蓄積した命令情報データベースを参照し、前記命令のリストを作成する命令リスト提示機能と、
   前記作成された前記命令のリストからユーザが選択した前記命令に基づいて、前記プログラムのフローチャートを組み立てる実行ステップ設定機能と、
   前記組み立てられた前記プログラムのフローチャートをプログラムコードに展開するとともに、前記ユーザの編集指示に基づいて、前記プログラムコードを編集するコード編集機能と、
   前記展開された前記プログラムコードの形式を変換するコード実行機能と、
   前記変換された前記プログラムコードを実行する実行結果処理機能と、
   前記命令のリスト、前記プログラムのフローチャート、前記プログラムコード、および前記プログラムコードの実行結果を表示する制御を行う表示制御機能とをコンピュータに実行させるための学習プログラム。

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