JP4682323B2 - 教育システム - Google Patents
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Description
このように本発明においては、教育システム上で、あるクライアントコンピュータからサーバを介して他のクライアントコンピュータに対して数式を送信し、クライアントコンピュータの表示画面で数式を共有することができ、システム上でのコミュニケーションを向上できる。
また、教育システム上で、サーバがクライアントコンピュータに対してシミュレーション情報を送信し、クライアントコンピュータ上でシミュレーションを実行し、表示画面にてシミュレーション結果を見ることができ、単に講義を聴くだけでなくシミュレーションを行うことでより受講者の理解が高まる。シミュレーション情報とは、シミュレーションに係る情報のことであり、シミュレーションプログラム自体であったり、シミュレーションプログラムで用いる座標情報等の入力情報であったりする。
さらに、あるクライアントコンピュータで表示画面に表示されている画像に編集を加えると、それに応じて画像編集情報が生成され、編集が終了すると共に画総編集情報がサーバを介して他のクライアントコンピュータに送信され、他のクライアントコンピュータの表示画面に表示されている画像に画像編集情報に基づいた表示もなされ、画像の編集をクライアントコンピュータ同士で共有することができ、教育システム上のコミュニケーションを向上させることができる。
また、本発明に係る教育システムは必要に応じて、サーバが複数のクライアントコンピュータにコンピュータネットワークを通じて教育用コンテンツを配信する教育システムにおいて、前記サーバが、前記コンピュータネットワークを通じて一の前記クライアントコンピュータから送信された数式情報を受信し、他の前記クライアントコンピュータに送信する数式提供手段と、シミュレーション情報を教育用コンテンツとして予め記録すると共に、再生時刻に応じて前記他のクライアントコンピュータの表示画面におけるフレーム枠を特定するフレーム制御情報を記録する配信用データベースと、前記一のクライアントコンピュータの要求に応じて前記他のクライアントコンピュータに、前記配信用データベースに記録されシミュレーション情報を送信するシミュレーション提供手段と、前記一のクライアントコンピュータに入力された書き込み情報を受信し、前記一のクライアントコンピュータの要求に応じて、前記他のクライアントコンピュータに送信する電子掲示板提供手段とを備え、前記他のクライアントコンピュータが、前記サーバの数式提供手段から受信した数式情報を表示画面に数式の形で表示し、前記サーバのシミュレーション提供手段から受信した前記シミュレーション情報に基づいて、シミュレーションを実行し、シミュレーション結果を前記表示画面に表示し、前記サーバの電子掲示板提供手段から受信した書き込み情報を、当該受信した書き込み情報の形式に合わせて前記表示画面に表示し、前記他のクライアントコンピュータにおける表示画面が境界線を共有して隣接する複数のフレームに画定され、当該画定された各フレームに、前記数式情報、シミュレーション結果の情報、及び電子掲示板提供手段から受信した情報が配置されて表示され、前記配信用データベースに記録されたフレーム制御情報に基づいて、再生時刻に応じて、時刻ごとに前記フレームに係る境界線を移動させ、各フレームの面積を相補的に増減させて前記表示画面のフレーム枠の大きさを変更して表示するものである。
これら前記の発明の概要は、本発明に必須となる特徴を列挙したものではなく、これら複数の特徴のサブコンビネーションも発明となり得る。
各実施形態では、主にシステムについて説明するが、所謂当業者であれば明らかな通り、本発明はコンピュータで使用可能なプログラム及び方法としても実施できる。また、本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、または、ソフトウェア及びハードウェアの実施形態で実施可能である。プログラムは、ハードディスク、CD−ROM、DVD−ROM、光記憶装置または磁気記憶装置等の任意のコンピュータ可読媒体に記録できる。さらに、プログラムはネットワークを介した他のコンピュータに記録することができる。
本発明の第1の実施形態に係る教育システムについて、図に基づき説明する。
図1及び図2に示すように本実施形態に係る教育システムは、受講者が使用し、配信用コンテンツを受信して受講者に対して出力するクライアントコンピュータ10と、配信用コンテンツを記録する配信用データベース20と、クライアントコンピュータ10の要求に応じて配信用データベース20に記録された配信用コンテンツをクライアントコンピュータ10に送信するサーバコンピュータ30とを備え、サーバコンピュータ30が、コンピュータネットワークを通じて一のクライアントコンピュータ10から送信された情報を受信し、クライアントコンピュータ10の要求に応じてクライアントコンピュータ10に送信する電子掲示板提供手段31と、コンピュータネットワークを通じて一のクライアントコンピュータ10から送信された数式情報を受信し、クライアントコンピュータ10に送信する数式提供手段32と、クライアントコンピュータ10の要求に応じてクライアントコンピュータ10にシミュレーション情報を送信するシミュレーション提供手段33とを有する構成である。すなわち、教育システム上で数式及び画像を受講者が扱うことができ、シミュレーションを受講者が操作でき、取り扱う画像を受講者が自由に編集できることを特徴とする。
[シミュレーション] 図5に示すように受講者はクライアントコンピュータ10を用いてシミュレーションの要求をサーバコンピュータ30に対して行う(ステップ301)。サーバコンピュータ30のシミュレーション提供手段33は要求のあったクライアントコンピュータ10に対してパラメータ指定画面情報を送信する(ステップ302)。クライアントコンピュータ10はパラメータ指定画面を表示する(ステップ303)。受講者はクライアントコンピュータ10のキーボード、マウス等の入力手段を用いてパラメータを指定する(ステップ304)。受講者に指定されたパラメータ指定情報をクライアントコンピュータ10はサーバコンピュータ30に対して送信する(ステップ305)。サーバコンピュータ30のシミュレーション提供手段33は受信したパラメータ指定情報に基づきシミュレーションの演算を行う(ステップ306)。シミュレーション提供手段33は演算結果をクライアントコンピュータ10に送信する(ステップ307)。クライアントコンピュータ10は受信した演算結果をシミュレーションプログラムに入力して実行し、実行結果を随時ディスプレイに表示する(ステップ308)。
ステップ306でシミュレーションの演算は、サーバコンピュータ30上で行っているが、クライアントコンピュータ10のプラグインが実行する構成にすることもできる。
シミュレーションの具体例としては、実施例にて図12ないし図15に基づき説明している。
配信用コンテンツには再生時間があり、統合配信用コンテンツにも再生時間がある。
本発明の第2の実施形態に係る教育システムについて図に基づき説明する。
図7において本実施形態に係る教育システムは、前記第1の実施形態に係る教育システムと異なりオンデマンド型でなくライブ型であること、サーバコンピュータ30が電子掲示板提供手段31を有しないことを除き、略前記第1の実施形態に係る教育システムと同様に構成され、さらに、サーバコンピュータ30がコンピュータネットワークを通じて一のクライアントコンピュータ10から送信された文字情報を受信し、クライアントコンピュータ10にリアルタイムに送信するチャット提供手段37を有し、クライアントコンピュータ10の要求に応じてクライアントコンピュータ10に画像情報を送信する画像提供手段38と、クライアントコンピュータ10で表示された画像を編集することにより生成される画像編集情報を受信し、他のクライアントコンピュータ10に受信した画像編集情報を送信する画像編集情報提供手段39と有する構成である。
[チャット] 図8に示すように受講者はクライアントコンピュータ10を用いてチャットの表示の要求をサーバコンピュータ30に対して行う(ステップ401)。必要に応じて受講者を特定するための認証を経て、サーバコンピュータ30のチャット提供手段37はチャット情報を要求のあったクライアントコンピュータ10に対して送信する(ステップ402)。クライアントコンピュータ10は受信したチャット情報をディスプレイに表示する(ステップ403)。
[数式表示] 前記第1の実施形態に係る教育システムにおいては数式表示を電子掲示板上で行ったが、本実施形態に係る教育システムではチャット上で行う。すなわち、前記ステップ404で、受講者がクライアントコンピュータ10のキーボード等の入力手段を用いて数式情報をテキストボックスに入力することができる。そうすることで、ステップ408でクライアントコンピュータ10のディスプレイに表示されているチャット上に数式を表示することもでき、広く受講者同士(講師もクライアントコンピュータ10を用いることで数式を見ることができる)で共有して数式を見ることができるようになる。
[シミュレーション] 前記第1の実施形態に係る教育システムにおいては、受講者の求めに応じて、又は、統合配信用コンテンツでオーサリングコンピュータ40で編集している場合に、シミュレーションがクラインとコンピュータ10上で実行されていたが、本実施形態に係るライブ型教育システムにおいては、講師が使用するクライアントコンピュータ10(前記認証にて講師か否かを既に判断しているとする)上での前記ステップ304の指定をした場合には、前記ステップ305及び306を経て、ステップ307でサーバコンピュータ30が演算結果が反映されたシミュレーション情報をサーバコンピュータ30に接続する同じ授業を受けている受講者のクライアントコンピュータ10(かかる講師のライブ型の授業を受けている受講者のクライアントコンピュータ10に限る)に送信する。そうすることで、講師の指定に従って、シミュレーションが実行されて、円滑にライブ型の授業を行うことができる。ここで、シミュレーション情報が演算結果だけでなく、演算結果を反映させたシミュレーションプログラムをクライアントコンピュータ10に送信する構成であってもよい。
図9に示すように、受講者はクライアントコンピュータ10を用いて画像の表示の要求をサーバコンピュータ30に対して行う(ステップ501)。必要に応じて受講者を特定するための認証を経て、サーバコンピュータ30の画像提供手段38は画像情報を要求のあったクライアントコンピュータ10に対して送信する(ステップ502)。クライアントコンピュータ10は受信した画像情報をディスプレイに表示する(ステップ503)。
[講師のコンピュータ] なお、本実施形態に係る教育システムにおいては、受講者と同じクライアントコンピュータ10を使用しているが、管理者用のコンピュータとして別途コンピュータを用意することもできる。そうすることで、認証で講師と利用者を識別する必要がなくなる。
なお、前記第2の実施形態に係るライブ型教育システムにおいては、配信用コンテンツだけでなく(授業をしている講師の動画音声情報)、チャットでの受講者からの講師への質問、講師及び受講者のシミュレーションの実行、フレームの表示を含めて統合配信用コンテンツにすることもでき、実際にあったライブ型教育システムでの授業をそのまま配信用コンテンツにすることができる。また、第2の実施形態では、講師と受講者での授業であったが、複数の講師のみによる授業であってもよく、かかる複数の講師による授業を複合配信用コンテンツにすることもできる。これらを実現するために、オーサリングコンピュータ40を用いることもできるが、図10に示すように、自動的に記録するオーサリング手段61をサーバコンピュータ30上に備えることもできる。
対応OSはWindows(登録商標)かMacintosh(登録商標)とする。理由は、CortonaVRMLClientがWindowとMac上でしか動作しないからである。
また、VRMLAutomationは、MicrosoftInternetExplorer(以下IE)上でしか動作しないので、ブラウザはIEのみとする。
このシステムの想定人数はサーバーの負荷等も考え10名程度とした。対象学年は、特に定めていないが、情報系の学生を想定した。
現在、リモートセンシングという、人工衛星から得られたデータの解析を主に行われている。しかし、これを理解するには高度な数学や物理の知識が必要であり、初学者にとって敷居が高い。
そこで、一見すると、数式ばかりで難しく感じてしまう物理シミュレーションに3次元のCG(コンピュータグラフィクス)を加えることで、学習者の理解を助けることが可能になると考えられる。
そこで、実際にリモートセンシングにおけるシミュレーションプログラムを元に、3次元CGへの可視化を行った。
また、初めてこのシステムを使う学生のために、簡単なヘルプファイルを用意した。このヘルプファイルは、操作が分からない人と、うまくシステムが動作しない人の2パターンのリンクを作成した。
このアップロードツールは「レッツPHP!」というWebページ内にある、フリーのPHP画像掲示板のソースを、数式取り扱い可能なHTMLタグを使えるように改良したものである。数式の記述には、MathMLを使った。MathMLは、TeX2MathMLやTtMという、TeX形式の数式をMathMLのタグに変換するサイトで変換後、コピーしてフォームに貼り付けて送信すると、数式の記述が可能である。MathMLを選択した理由としては、HTML上でも、XML上でも記述でき(Web上に記述可能)、テキストベースで記述するので画像のようにたくさんの容量を必要としない、TeXをWebに直接貼ることは画像に変換しないと無理であるからである。なお、悪意のあるスクリプトを書かれるなどのセキュリティ面を考え、HTMLタグは、太字<b>、イタリック<i>、下線<u>、取消<s>の4つと、MathMLに関するタグだけを許可し、他のタグは無視するように制限をかけた。
画像アップロードツール、物理シミュレーション画面、画像編集ツール、チャットをフレームで統合すると、図19のようになる。左側のフレームをクリックすることで、フレームの大きさの割合を変更することが可能である。これにより、今一番見たいフレームを瞬時に大きくすることが可能となる。
[理解度実験結果] 物理シミュレーションを用いたときと、そうでない時の学生の正答率は以下の表の通りである。
MathMLは、XMLで定義された数式を記述するための記述言語である。MathMLと、HTMLと、数式画像の対比を、以下の表に示す。
20 配信用データベース
30 サーバコンピュータ
31 電子掲示板提供手段
32 数式提供手段
33 シミュレーション提供手段
34 コンテンツ配備手段
35 メニュー提供手段
36 コンテンツ配信手段
37 チャット提供手段
38 画像提供手段
39 画像編集情報提供手段
40 オーサリングコンピュータ
50 ウィンドウ
51 第1フレーム
52 第2フレーム
53 第3フレーム
61 オーサリング手段
Claims (3)
- サーバが複数のクライアントコンピュータにコンピュータネットワークを通じて教育用コンテンツを配信する教育システムにおいて、
前記サーバが、
前記コンピュータネットワークを通じて一の前記クライアントコンピュータから送信された数式情報を受信し、他の前記クライアントコンピュータに送信する数式提供手段と、シミュレーション情報を教育用コンテンツとして予め記録する配信用データベースと、前記一のクライアントコンピュータの要求に応じて前記他のクライアントコンピュータに、前記配信用データベースに記録されたシミュレーション情報を送信するシミュレーション提供手段と、前記一のクライアントコンピュータの要求に応じて前記他のクライアントコンピュータに画像情報を送信する画像提供手段と、前記一のクライアントコンピュータで表示された画像を編集することにより生成される画像編集情報を受信し、前記他のクライアントコンピュータに受信した画像編集情報を送信する画像編集情報提供手段と、前記一のクライアントコンピュータから送信された文字情報を受信し、前記他のクライアントコンピュータにリアルタイムに送信するチャット提供手段とを備え、
前記他のクライアントコンピュータが、
前記サーバの数式提供手段から受信した数式情報を前記他のクライアントコンピュータの表示画面に数式の形で表示し、前記サーバのシミュレーション提供手段から受信した前記シミュレーション情報に基づいて、前記他のクライアントコンピュータ上でシミュレーションを実行し、シミュレーション結果を前記他のクライアントコンピュータの表示画面に表示し、前記サーバの画像提供手段から受信した前記画像情報により表示されている画像に対して、前記サーバの画像編集情報提供手段から受信した前記画像編集情報を描画して前記他のクライアントコンピュータの表示画面に表示し、前記サーバのチャット提供手段から受信した文字情報を前記他のクライアントコンピュータの表示画面に表示し、
前記他のクライアントコンピュータにおける表示画面が、境界線を共有して隣接する複数のフレームに画定され、当該画定された各フレームに、配信されているコンテンツが再生されており、前記一のクライアントコンピュータ上で、利用者の操作により前記表示画面のフレーム枠が変更された場合に、その操作により生じるフレーム制御情報を前記サーバに送信し、前記フレーム制御情報を受信した前記サーバが、前記他のクライアントコンピュータに前記フレーム制御情報を送信し、当該フレーム制御情報を受信した前記他のクライアントコンピュータが、前記フレーム制御情報に基づいて、変更されたフレーム枠に係る境界線を移動させ、各フレームの面積を相補的に増減させて前記表示画面の表示を更新する教育システム。 - サーバが複数のクライアントコンピュータにコンピュータネットワークを通じて教育用コンテンツを配信する教育システムにおいて、
前記サーバが、
前記コンピュータネットワークを通じて一の前記クライアントコンピュータから送信された数式情報を受信し、他の前記クライアントコンピュータに送信する数式提供手段と、シミュレーション情報を教育用コンテンツとして予め記録すると共に、再生時刻に応じて前記他のクライアントコンピュータの表示画面におけるフレーム枠を特定するフレーム制御情報を記録する配信用データベースと、前記一のクライアントコンピュータの要求に応じて前記他のクライアントコンピュータに、前記配信用データベースに記録されたシミュレーション情報を送信するシミュレーション提供手段と、前記一のクライアントコンピュータに入力された書き込み情報を受信し、前記一のクライアントコンピュータの要求に応じて、前記他のクライアントコンピュータに送信する電子掲示板提供手段とを備え、
前記他のクライアントコンピュータが、
前記サーバの数式提供手段から受信した数式情報を前記他のクライアントコンピュータの表示画面に数式の形で表示し、前記サーバのシミュレーション提供手段から受信した前記シミュレーション情報に基づいて、前記他のクライアントコンピュータ上でシミュレーションを実行し、シミュレーション結果を前記他のクライアントコンピュータの表示画面に表示し、前記サーバの電子掲示板提供手段から受信した書き込み情報を、当該受信した書き込み情報の形式に合わせて前記他のクライアントコンピュータの表示画面に表示し、
前記他のクライアントコンピュータにおける表示画面が境界線を共有して隣接する複数のフレームに画定され、当該画定された各フレームに、前記数式情報、シミュレーション結果の情報、及び電子掲示板提供手段から受信した情報が配置されて表示され、前記配信用データベースに記録されたフレーム制御情報に基づいて、再生時刻に応じて、時刻ごとに前記フレームに係る境界線を移動させ、各フレームの面積を相補的に増減させて前記表示画面のフレーム枠の大きさを変更して表示する教育システム。 - 請求項1又は2のいずれかに記載の教育システムにおいて、
前記サーバが、前記配信用データベースに動画情報及び/又は音声情報を教育用コンテンツとして記録し、前記一のクライアントコンピュータの要求に応じて、前記他のクライアントコンピュータに、前記配信用データベースに記録された前記動画情報及び/又は音声情報を送信する動画音声配信手段を備え、
前記他のクライアントコンピュータが、前記サーバの動画音声配信手段から受信した動画情報及び/又は音声情報を当該他のクライアントコンピュータの表示画面及び/又は音声出力部に出力する教育システム。
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