JP5123109B2

JP5123109B2 - 学習機及びそれを制御するプログラム

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Publication number: JP5123109B2
Application number: JP2008220646A
Authority: JP
Inventors: 傑之中沢
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: JP2010054874A

Description

本発明は、問題をランダムに出題する学習機及びそれを制御するプログラムに関する。

近年、機器の小型化によって様々な機器が携帯され、機器の操作を立ちながら行える携帯機器が多くなっている。しかしながら、機器の操作を立ったまま行うことは不安定であり、特に電車の中のように急激な加速度が使用者にかかる状況で機器の操作を行う場合、機器を両手で操作していると、つり革などを持つことができないために体が固定できず、急激な車体の揺れが発生したときに対応できないため、非常に危険である。

また、使用者の移動中に機器の操作をする場合は、操作中はカーソル等を動かしてメニューを選んだり、選んだメニューの確認をする必要があることから機器の表示部に注視する必要がある。しかしながら、このように表示部に注視してしまうと、前方不注意となってしまうために前方から接近してくるものに気付くことができなくなり、非常に危険である。

また、使用者の移動中は、歩行により、また移動手段の揺れによって振動してしまううえ、機器が小型化されることによって操作するカーソル、操作ボタンは小さくなってしまうことから、移動中の振動がある状況で、小さな操作ボタンを操作することは困難となってしまう。

このような事情に鑑み、特許文献１乃至特許文献３には携帯機器を振ったり、傾けたりすることによって機能を実行させる携帯機器が開示されている。

一方、学習機においては使用者の学習効果を向上させるため、使用者に対して問題を出題する学習機があり、出題に関して様々な出題方法が提案されている。

特許文献４には、正多面体の機器の全ての面に表示部を備え、各表示部に異なる問題を表示し、機器を転がして、上面になった面に表示されている問題を使用者に解答させる学習装置が提案されている。

また特許文献５には、予め各問題にレベル付けし、最初に模擬試験を実行することによって使用者のレベルを確定し、その使用者の能力に適した選択出題形式の問題を出題することによって学習効果を向上させる学習機が提案されている。また、この学習機では問題の出題頻出度を記憶しておき、頻出度が高い問題はスキップして出題するようにしている。

また特許文献６には、予め各問題にレベル付けし、すべてのレベルから問題がランダムに選択され、各レベルからの出題数が同数になるように出題する電子学習機が提案されている。

また特許文献７には、予め定められた学習科目の順序と、使用者が過去に学習した教科の順序を比較し、学習する教科が偏らないように出題する学習機が提案されている。
特開２００５−２３７０１４特開２００３−１６２３７１特開２００２−３３０２１０特開２００３−９１２２９特開２０００−２８４６８０特開平５−２７６６０特開平５−１１６８１

しかし、特許文献４に記載の学習装置は、機器を転がす場所が必要であり、使用者が移動しながら学習することが出来ない。

また、特許文献５に記載の学習機は、使用者のレベルに応じて５択などの選択方式で問題が出題されるため、使用者は大まかな出題内容を予想できてしまい、また出題方法が変更されず選択問題に限定されるため、穴埋め方式などの問題に対応できず、多様な出題形式の問題を出題できないため、学習効果の向上が果たせない。

また、特許文献６に記載の電子学習機も同様に、教科別に全てのレベルから出題されるため、使用者は大まかな出題範囲を予想できてしまい、学習効果の向上が果たせない。また、難易度に基づいて出題されることが予めわかっているため、使用者は大まかな出題傾向が予測できてしまう。

また、特許文献７に記載の学習機は使用者が過去に学習した教科の履歴を用いて出題教科を決定するため、使用者は次に出題される教科をある程度予想できてしまい、学習効果の向上を果たせない。

また、一般的な学習機においては出題問題を選択する際はカーソルキーなどを用いて出題範囲を選択するため、どの範囲の問題が出題されるか使用者は予測できてしまう。

上記問題に鑑み、本発明は携帯機器の動きに基づいて出題方法又は出題範囲又はその両方を変更して出題することによって、メニュー画面を操作せずに出題範囲・出題方法を変更することができ、簡便な操作で使用者が予測不可能な出題をすることができる。

問題をランダムに出題する学習機であって、前記学習機が振られた回数を検知する加速度センサを備え、前記動き検知手段によって検知された前記学習機が振られた回数に基づいて、出題範囲を決定することを特徴とする学習機を提案する。

ここで、第一の出題方法の変更とは教科別、難易度別、学校別、年代別、出題形式別のように上位概念、下位概念の関係とならない問題の属性間で出題する問題を変更することを意味し、また第二の出題方法の変更とは節別、章別、教科別のように上位概念、下位概念もしくは等類（例えばレベル１とレベル２、○○大学と△△大学など）の関係にある問題の属性間で出題する問題を変更することをいう。

また、学習機の動きとは、学習機が使用者に振られた回数、強さ（加速度）、方向、リズムまたは学習機の傾き、地面に対する向き、角速度、角加速度その他学習機を動かしたときに生じる変化全てを意味する。

ここで加速度センサとは加速度を検出するもので、例えばばねに取り付けた重りが変位する量を測り、重りにかかる加速度を推定するものである。加速度センサは変位を検知する方法によって、幾つかの種類に分かれ、速度検知機構を半導体プロセスで作るMEMS（micro electro mechanical systems）センサが一般的であり、性能としては±数Gの範囲を測定でき，０Hzから数百Hzまでの加速度変化を測定することができる。ここで０Hzというのは重力加速度のみが加わっている状態を指し、このときの直行するX、Y、Z方向の加速度ベクトルの合計から、地面に対する向き（姿勢）を測定することもができる。その他加速度センサとしては動電式センサ、歪みゲージ式センサ、圧電式センサなどがある。

また学習機が振られた回数及び強さ又は学習機が振られたリズムに基づいて出題範囲を決定するようにしても良い。ここでリズムとは、振動の強弱が規則的に反復する拍節的リズムや、振動の強弱の継起が不規則な定量リズムなどをいう。

また傾きを検知するジャイロセンサを備え、学習機が地面に対して傾けられた傾き角に基づいて問題をランダムに出題する第一の出題方法又は第二の出題方法を変更して出題するようにしてもよい。

ここで、ジャイロセンサとは角速度の大きさを測定することによって機器の傾きを測定できるセンサであり、小型であることから電子機器には振動式のジャイロを使うことが多い。振動式のジャイロセンサは、振動子の回転により生じるコリオリの力を検出することで、角速度の大きさを出力する。その他ジャイロセンサには回転式、光学式、流体式などがある。

また前記学習機が振られた回数及び振動方向に基づいて、出題範囲を決定するようにした。

また問題をランダムに出題する学習機であって、前記学習機の動きを検知する動き検知手段を備え、前記動き検知手段から得られる信号を利用したシミュレーションに基づいて問題をランダムに出題することを特徴とする学習機を提案する。ここでシミュレーションとは、物理法則に基づいた運動方程式を計算することなどによって問題の出題方法を決定する方法をいう。

また前記動き検知手段は加速度センサであり、前記学習機が振られた振動に基づいて前記シミュレーションを行うことを特徴とする学習機を提案する。

また前記動き検知手段は学習機の傾きを検知するジャイロセンサであり、前記学習機の傾きに基づいて前記シミュレーションを行うことを特徴とする学習機を提案する。

また前記動き検知手段として、加速度センサとジャイロセンサをともに備え、前記ジャイロセンサから得られる前記学習機の傾きに基づいて、前記シミュレーションの出題確率に関するパラメータを変更するようにしても良い。

さらに表示部を備え、前記シミュレーションに対応する概念図又はシミュレーションを前記表示部に表示するようにしても良い。

本発明によれば、機器の動きを検知することによって、出題方法を変更し、出題をランダムにすることが出来るため、簡便な操作方法で使用者が予測不可能な出題をすることができる。

＜第一の実施形態＞
本実施形態では、学習機１００が振られた回数によって第一の出題方法または第二の出題方法を変更してランダムに出題する学習機を提案する。以下に本発明に係る第一の実施例の学習機の外観を図1を用いて説明する。

第一の実施形態に係る学習機１００は、操作画面、問題などを表示する表示部２００と、音声を発する音声発生部２０１と、選択・入力を行う操作部３００と、押下することにより問題をシャッフルするように指示を出すシャッフルボタン３０１とを備えている。また、ペンや指によってなぞることにより、カーソルを移動させたり、なぞった軌跡を入力できるタッチパッド３０２を備えている。

ここで、問題をシャッフルする方法として、問題に予め番号を付与しておき乱数を発生させる方法や、特定の関数に基づいて問題をランダムに出題する方法など、既存の方法を用いて問題をランダム化する。

次に、図２を用いて学習機１００の内部構造を説明する。学習機１００は、画像情報を出力する表示部２００と、音声情報を出力する音声発生部２０１を備えている。また、使用者が操作することによって情報を入力する操作部３００と、シャッフルボタン３０１と、タッチパッド３０２と、学習機１００に固定して設置され、学習機１００が移動する加速度を検知する加速度センサ３０３とを備えている。また、使用者の使用履歴（教科選択・機能選択などの操作履歴をいう）および出題・解答履歴、問題・辞書情報などを記憶しておくための内蔵メモリ５００と、携帯式メモリやインターネット等のネットワーク網から入力された情報を内蔵メモリ５００に出力し、また内蔵メモリ５００の内容を出力し、外部に設置された記憶装置等に記憶できるように情報を出力する外部接続部５０１を備えている。ここでネットワーク網との接続は無線であっても有線であってもよい。また、表示部２００と音声発生部２０１への出力と、操作部３００とシャッフルボタン３０１とタッチパッド３０２と加速度センサ３０３からの入力信号と、内蔵メモリ５００と外部接続部５０１への情報の入出力を制御するI/O（Input/Output）ポート４００と、I/Oポート４００に入出力された情報を処理するCPU６００（Central Processing Unit）と、各部に電力を供給するバッテリ７００を備えている。

ここで、表示部２００は例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）・有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどで構成されていてもよく、またタッチパネルとなっており、ペンや指によって画面をなぞることにより、直接画面を操作できたり、入力を行えるようになっていても良い。

また、外部接続部５０１から入力される情報は内蔵メモリ５００を介さず直接I/Oポート４００に出力される構成となっていてもよく、この場合内蔵メモリ５００は備えられていなくとも良い。

また、シャッフルボタン３０１は片手で学習機１００を持っていても押しやすいように各指が届く範囲に備えておくのが好ましく、さらに好ましくは図３に示すように、左手もしくは右手の親指で押下できる位置に備えられていることが好ましい。また、表示部２００がタッチパネルであった場合にはシャッフルボタン３０１は表示部２００に表示するようにしても良い。

また、内蔵メモリ５００・外部接続部５０１から得られる問題は図４、図５のように属性を割り振られており、図４に示すように教科別に分かれた問題はさらに章・節ごとに細分化されている。また入試用問題集であれば、図５に示すように学校別・出題年度別・難易度別・出題形式別に細分化されていても良い。

また、難易度は全体を通じて統一されていても良く、また学校別に、その学校で出題された問題のなかで難易度の基準を決め、その学校の中での難易度に分けられていても良い。また、資格用問題集であれば年度別・項目別・難易度別に細分化されている。また、内蔵メモリ５００、外部接続部５０１のどちらから得られた問題であるのかを識別できるように属性を割り振られていてもよい。問題の区分は上記に限られるものではなく、ある一定の区分をもって属性が分類できるのであればその分類によって細分化されていれば良い。

次に、図６を用いて、本発明の学習機１００が教科別に問題をシャッフルしてランダムに出題するまでのフローを説明する。最初にステップ１００（以下S１００のように省略する）において、シャッフルボタン３０１を押下し、ランダム出題を行うモードに移行する。

次にS１０１において学習機１００を振り、加速度センサ３０３で検知された一定以上の強さで振られた回数をカウントし、振られた回数が４回以下だと判断されるとS１０４に進み、1節内の問題をシャッフルする。ここで、ある一定時間以内に学習機１００が振られたことが検知されないとS１０２に進み学習機１００の操作を促す。次に、振られた回数が５回以上１０回未満と判断されたときはS１０５に進み1節より広範な範囲である１章内の問題をシャッフルする。また、振られた回数が１０回以上だと判断されたときはS１０６に進み、教科内全ての問題をシャッフルする。このようにしてS１０７において学習機１００が振られた回数によって出題方法を決定し、問題をシャッフルする範囲が定まったときは、S１０８に進みシャッフルされた問題を出題する。

このように、学習機１００を振るという簡便な操作によって、出題方法を変更し、出題をランダムにすることが出来るため、片手で容易に操作することができ、操作メニューを操作せずに問題をランダムに出題するため、使用者の予測不可能な出題をすることができる。

また上記実施例ではカウント数が４回以下だと1節内、５回以上１０回未満だと１章内、１０回以上だと教科内全ての問題をシャッフルしたが、カウント数が４回未満ならば1節内、５回以上１０回未満ならば１章内、１０回以上１５回未満ならば教科内全て、１５回以上ならば教科に関係なくすべての範囲から、というようにカウント数の上限を１０回に限定することなく設定することによって、シャッフルされる範囲の数を上記実施例のように３つに限られること無くさらに多様に設定することもできる。

また上記実施例ではカウント数が４回以下だと1節内、５回以上１０回未満だと１章内、１０回以上だと教科内全ての問題をシャッフルしたが、カウント数と出題範囲の関係は毎回の操作ごとに異なっていても良い。

また、出題される問題は表示部２００に表示させる場合を説明したが、英語の聞き取り問題のように音声のみによって出題することができるときは、音声発生部２０１によってのみ出題され、この場合学習機１００は表示部２００を有していなくとも良い。

また、外部接続部５０１から出題される問題を得る場合は、内蔵メモリ５００は学習機１００に備えられていなくてもよく、外部接続部５０１から得られる問題から出題するようにしても良い。また、内蔵メモリ５００と外部接続部５０１の双方を有する場合は、外部接続部５０１から得られた問題を優先的に出題するようにしても良い。

また、学習機１００が外部接続部５０１を通してインターネット網等のネットワーク網に接続されている場合は、学習機１００の動きに関する情報（振動回数）のみを送信し、その情報に基づいてネットワーク網上のデータベースに記憶されている問題からランダムに出題されるような構成になっていても良い。これにより機器の小型化ができ、また多様な問題から出題することができ、さらに使用者の予測可能性は低くなる。

以上のような構成とすることで、学習機を振るという簡便な操作のみで出題方法・出題方法を変更することができ、使用者はメニュー画面を見ずに操作することから、使用者に予測不可能な出題をすることができる。

＜第二の実施形態＞
次に図７を用いて、本発明の第二の実施形態に係る発明が難易度別に問題をシャッフルしてランダムに出題するまでのフローを説明する。本実施形態は外観、回路構成及び振動回数によって出題方法をランダムに変更する点は第一の実施形態と同様とし、人間の歩行による振動のように使用者が意図しないような微小な振動を検知して出題方法を変更する場合の実施形態を説明する。

最初にS２００において、カウントを開始する操作（シャッフルボタン３０１を押下するなど）を行った後に人間の歩行による振動や、車や電車などの移動体に乗っているときに感じられる微小な振動（第一の実施形態において設定した振動検知の閾値より小さい振動）を検知し、S２０１においてその回数をカウントする。

次に、カウントされた振動回数が５n＋1（nは正の整数）のときにはS２０２に進みレベル１の問題をシャッフルし、またカウントされた振動回数が５n＋２のときにはS２０３に進みレベル２の問題をシャッフルし、またカウントされた振動回数が５n＋３のときには、S２０４に進みレベル３の問題をシャッフルし、またカウントされた振動回数が５n＋４のときにはS２０５に進みレベル４の問題をシャッフルし、またカウントされた振動回数が５nのときにはS２０６に進みレベル５の問題をシャッフルして、出題する問題の順番を決定する。

次に、S２０７においてシャッフルボタン３０１を押下し、ランダム出題を行うモードに移行し、シャッフルボタン３０１が押下されたときにカウントされている振動回数によって出題方法を決定し（S２０８）、シャッフルされた問題をランダムに出題する（S２０９）。

このように上記実施例では難易度を５までとしたが、an＋ｂ（a、n、bは正の整数）という関数を利用し、それぞれa、bを変更することによって、シャッフルされる難易度の数を上記実施例のように５つに限定されること無く、さらに汎用性の高い設定をすることができる。このように、用いられる関数はある一定の法則性を有していればどのようなものでも良く、関数を利用して振動回数と、変更される出題方法及び出題方法を関連付けることによって、さらに汎用性の高い設定をすることが可能である。

以上、本実施形態によれば、使用者が意図せず発生する振動をカウントすることによって、問題が出題される出題方法を変更することから、なお一層使用者が予測不可能な出題を行うことができる。

＜第三の実施形態＞
次に、図８を用いて、本発明の第三の実施形態に係る発明が教科別に問題をシャッフルしてランダムに出題するまでのフローを説明する。本実施形態は外観、回路構成及び振動回数によってランダムに出題方法と範囲を変更する点は第一の実施形態と同様とし、振動の方向によって出題難易度を変更する実施形態を説明する。

最初にS３００において、シャッフルボタン３０１を押下し、ランダム出題を行うモードに移行する。

次にS３０１において学習機１００を振り、加速度センサ３０３で検知された振動方向を検知する。ここで、振動方向にある一定以上の垂直成分を含む場合、S３０４に進み、下方向の振動が検知されれば出題レベルを下げ（S３０５）、上方向の振動が検知されれば出題レベルを上げ（S３０６）、振動が止まった時点での最終的な出題難易度を決定する（S３０７）。

また、振動方向が水平成分を含む場合、S３０８に進み、加速度センサ３０３で一定以上の強さで振られた回数をカウントし、振られた回数が４回以下だと判断されるとS３０９に進み、1節内の問題をシャッフルする。また、振られた回数が５回以上１０回未満と判断されたときはS３１０に進み1節より広範な範囲である１章内の問題をシャッフルする。また、振られた回数が１０回以上だと判断されたときはS３１１に進み教科内全ての問題をシャッフルし、出題する問題の範囲を決定する（S３１２）。

次に問題をシャッフルする範囲が定まったときはS３１３に進み、S３１２で決定された出題方法の中から、S３０７で決定された難易度の問題を抽出して問題をシャッフルしてランダムに出題する。

ここで、垂直方向とは図１におけるX方向をいい、垂直方向の上方向とはX方向のマイナス方向をいい、垂直方向の下方向とは、X方向のプラス方向をいう。また水平方向とは図１におけるY方向をいう。しかしながら、方向はこれに限られる必要は無く、図１に示すX、Y、Ｚ方向のように各方向が直行していればよく、これらの方向によって出題方法を変更するために振動回数をカウントする方向、出題難易度を変更するために振動を検知する方向の二つが異なっていればどの様な設定になっていても良い。

このような構成とすることで、使用者は学習機を振るという操作のみで、ある程度使用者が意図した出題難易度にしながら、出題方法については意図しない出題を行うことができ、使用者が予測不可能な出題をすることができる。

＜第四の実施形態＞
次に、図９および図１０を用いて、本発明の第四の実施形態に係る発明において、出題方法を変更してランダムに出題するフローを説明する。本実施形態は外観、回路構成は第一の実施形態と同様とし、振動強度によって出題方法を変更する場合の実施形態を説明する。

図９は学習機１００が使用者に振られたときに加速度センサ３０３で検知される波形を示した一例である。ここで予め加速度センサから得られる出力の振幅に対して、大きさの異なる閾値（ここでは閾値１、閾値２をそれぞれｔ１、ｔ２とし、ｔ１＜ｔ２としている）が複数定められている。

図１０は出題方法決定フローであり、最初にＳ４００において、シャッフルボタン３０１を押下し、ランダム出題を行うモードに移行する。

次にS４０１において学習機１００が振られ、加速度センサ３０３で検知された一定以上の強さで振られた振動を検知する。次に検知された振動波形の最大振幅が閾値１未満（ｔ１未満）と判断されるとS４０４に進み、難易度別に問題をシャッフルする。また、最大振幅が閾値１以上閾値２未満（ｔ１からｔ２）と判断されたときはS４０５に進み、学校別に問題をシャッフルする。また、振幅が閾値２以上（ｔ２以上）と判断されたときはS４０６に進み、出題年別に問題をシャッフルする。次に問題を出題する出題方法が定まったときは、S４０７に進みシャッフルされた問題をランダムに出題する。

ここで本実施形態では予め定めた閾値を２つとしたが、この閾値の数をさらに増やすことによってより細かい制御が行えるようになり、変更できる出題方法の種類を本実施例の出題方法の数の３より増やすことができる。

このような構成とすることで、出題方法の変更をするために学習機を振る回数を少ない回数で出題方法の変更を行うことができ、より簡便な操作で出題方法を変更することができる。

＜第五の実施形態＞
次に図１１、図１２および図１３を用いて本発明の第五の実施形態に係る発明において、出題するまでのフローを説明する。本実施形態の外観は第一の実施形態と同様とし、回路構成は図１１に示すように第一の実施形態の学習機の加速度センサ３０３に替えて、傾き角を検出するジャイロセンサ３０４を備え、学習機１００の地面に対する傾き角に応じて出題方法を変更してランダムに出題する。

図１２は本実施形態の学習機１００において、地面に対する傾き角がどのように検知されるかを示した図である。ここで、図１２は図１のX軸を中心に傾けたY−Z平面での動きを示しており、地面は図示しているようにZ方向マイナス方向にある。Y軸は地面と水平になっており、反時計回りに回転したときの角度θをプラス方向と設定している。そして、地面と水平に学習機１００が保持されているときに傾き角θを０°としている。

次に図１３を用いて本実施形態の出題決定方法を説明する。図１３は出題方法決定フローであり、最初にS５００において、シャッフルボタン３０１を押下し、ランダム出題を行うモードに移行する。次にS５０２において学習機１００の回転運動が止まったとき（もしくは角加速度が小さくなったとき）の傾き角θを判別し、傾き角が０°〜９０°のときはS５０３に進みレベル１の問題をシャッフルし、また傾き角が９０°〜１８０°のときにはS５０４に進みレベル２の問題をシャッフルし、また傾き角が０°〜−９０°のときにはS５０５に進みレベル３の問題をシャッフルし、また傾き角が−９０°〜−１８０°のときにはS２０５に進みレベル４の問題をシャッフルして出題する問題の順番を決定する。

次に、S５０７において出題方法を決定し、シャッフルされた問題をランダムに出題する（S５０８）。

以上が本実施形態の出題決定方法の説明であるが、傾き核を検知する方向は図１のX軸を回転軸とするだけでなく、Y軸を回転軸としてX−Z平面において傾き核を設定しても良いことは言うまでもない。

また、本実施形態では傾き角の範囲を９０°ごとに４つに区分したが、より詳細に３０°ごとに区分してもよく、また０°〜１８０°までの傾き角を区分するというようにある一定の範囲の傾き角のみ検知するように設定しても良い。

＜第六の実施形態＞
次に図１４を用いて、本発明の第六の実施形態に係る発明において、学習機を振る方向と強さと振動回数によって第一の出題方法と第二の出題方法を変更してランダムに出題するフローを説明する。本実施形態は外観、回路構成は第一の実施形態と同様であり、学習機１００の垂直方向、水平方向、法線方向（それぞれ、図１のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向をいう）の振動を検知することによって第一の出題方法と第二の出題方法を変更する場合の実施形態の説明を行う。

図１４は出題方法決定フローであり、最初にＳ６００において、シャッフルボタン３０１を押下し、ランダム出題を行うモードに移行する。次にＳ６０１において学習機１００を振り、加速度センサ３０３で検知された一定以上の強さで振られた振動を検知する。ここで、振動方向にある一定以上の大きさの垂直方向成分を含む場合、Ｓ６０５に進み垂直方向にどの程度の強さで振られたかを認識する。

ここで第四の実施形態と同様に、検知された振動の最大振幅が予め定めた閾値１未満と判断されるとＳ６０６に進み、出題形式別に問題をシャッフルする。また、最大振幅が予め定めた閾値の閾値１以上閾値２未満と判断されたときはＳ６０７に進み、学校別に問題をシャッフルする。また、振幅が予め定めた閾値の閾値２以上と判断されたときはＳ６０８に進み、出題年別に問題をシャッフルする。そして、Ｓ６０９において最終的な第一の出題方法が決定される。

また、振動方向にある一定以上の大きさの水平方向成分を含む場合、Ｓ６１０において水平方向に何回振られたかをカウントし、振られた回数が４回以下だと判断されるとＳ６１１に進み、1節内の問題をシャッフルする。また、振られた回数が５回以上１０回未満と判断されたときはS６１２に進み1節より広範な範囲である１章内の問題をシャッフルする。また、振られた回数が１０回以上だと判断されたときはＳ６１３に進み教科内全ての問題をシャッフルする。そして、Ｓ６１４において最終的な第二の出題方法が決定される。

そして、振動方向にある一定以上の大きさの法線方向成分を含む場合、下方向（Z軸方向マイナス方向）の振動が検知されれば、Ｓ６０９、Ｓ６１４、で決定された第一の出題方法、第二の出題方法の問題から出題レベルを下げ（Ｓ６１６）、上方向（Z軸方向プラス方向）の振動が検知されれば出題レベルを上げ（Ｓ６１７）、振動が止まった時点での最終的な出題難易度を決定する（Ｓ６１８）。

そして、Ｓ６０９、Ｓ６１４、Ｓ６１８で決定された第一の出題方法、第二の出題方法、難易度から出題を開始する（Ｓ６１９）。

このように、学習機１００が振られた方向・強さに応じて第一の出題方法・第二の出題方法を変更してランダムに出題することによって、使用者の予測不可能な問題を出題することができ、学習効果を向上させることができる。

＜第七の実施形態＞
次に図１５、図１６および図１７を用いて本発明の第七の実施形態に係る発明において、出題するまでのフローを説明する。本実施形態の外観は第一の実施形態と同様とし、回路構成は図１５に示すように第一の実施形態の学習機に傾き角を検出するジャイロセンサ３０４をさらに備え、学習機１００の動きに関する情報を用いたシミュレーションを行うことによって出題方法を変更してランダムに出題する。

図１６は本実施形態に係るシミュレーションの概念を示す図であり、学習機１００が振られた振動の大きさから出題問題と出題順を決定する。以下このシミュレーションの概要について説明する。

本実施形態では出題教科として、世界史を例にして説明を行う。出題される問題は問題ボール８０１として認識され、単元別・難易度別に分けられた問題ボックス８０２に格納されている。

そして、学習機１００が振られ、加速度センサ３０３から加速度の方向と大きさが与えられると、その情報に応じて出題テーブル８０３が上下方向に振られ、問題ボール８０１が問題ボックス８０２から飛び出す。

そして、学習機１００が振られることによって問題ボール８０１が出題テーブル８０３に出てくると、出題テーブル８０３は出題ボックス８０４に向かって傾斜されているため、問題ボール８０１は必ず出題ボックス８０４に落ち、その落ちた順序を記憶しておくことにより、出題される問題と順序が決定される。

ここで、問題ボックス８０２は難易度が上がるにつれて、壁の高さが高くなっており、学習機１００を強く振り、大きい加速度をかけなければ難易度の高い問題ボックス８０２から問題ボール８０１は出てこないようになっている。

以上が本実施形態の出題方法のシミュレーションの概要の説明であるが、具体的にどのような法則に基づいてシミュレーションが行われるかを説明する。

まず、問題ボール８０１には質量ｍがパラメータとして与えられており、問題ボール８０１には重力と同じ加速度がかかっていると仮定されている。そして、加速度センサ３０３から得られる加速度に応じて出題テーブル８０３が振動し、問題ボール８０１に関する運動方程式から問題ボール８０１の動きをシミュレーションする。

次にシミュレーションした結果、問題ボール８０１が設定された高さの壁をもつ問題ボックス８０２から飛び出すと、問題ボール８０１が出題テーブル８０３に落ちる。ここで、出題テーブル８０３の反発係数は０に設定されており、問題ボール８０１が出題テーブル８０３に落ちたときに跳ね返らないため、バウンドして出題テーブル８０３から飛び出すことはない。

そして、出題テーブル８０３上に落ちた問題ボール８０１は出題テーブル８０３の傾きに応じて運動方程式が計算されて動きがシミュレーションされ、最後に出題ボックス８０４に落ちる。

以上のように、シミュレーションされる方法として、現実的な（重力加速度を同じにするなど）物理法則に基づいて問題ボール８０１の動きを物理的にシミュレーションすることによって出題方法を決定する。

ここで、このような物理的なシミュレーションを想定すると、問題ボックス８０２の壁の高さを高くすることによって、問題ボール８０１をその高さまで上げる必要があるため、問題ボックス８０２から飛び出させるためには大きな加速度が必要となる。よって、難易度の高い問題ボックス８０２の壁の高さを高くすることによって、難易度の高い問題を出すために、それに応じた大きな加速度を与えるために学習機１００を大きく振動させなければならないようにすることができる。

また、問題ボール８０１の質量ｍを問題の難易度によって変化させ、より難易度が高いものについては質量ｍを大きくし、難易度の高い問題を出すためにはそれに応じた大きな加速度を与えるために学習機１００を大きく振動させなければならないようにしてもよい。

ここで、上記問題ボックス８０２の壁の高さと、問題ボール８０１の質量ｍと難易度との関係はあらゆる設定が可能であり、難易度が低い問題ほど問題ボックス８０２の壁の高さを高く設定し、問題ボール８０１の質量ｍを重く設定しても良い。

また、上記では問題ボール８０１の質量を定義して運動方程式を解くことによって問題ボール８０１の動きを物理的にシミュレーションしたが、問題ボール８０１の質量を定義する代わりに問題ボール８０１にそれぞれ出現確率を付与し、統計的にシミュレーションするようにしてもよい。

この場合、学習機１００が振られることによって加速度センサ３０３から得られる加速度は、その大きさに応じた出現確率に変換され、変換された出現確率よりも高い出現確率に設定された問題ボール８０１が問題ボックス８０２から飛び出す。

このようなシミュレーションに基づくと、出現確率の大きい問題ボールは学習機１００を小さく振っても出現するが、出現確率の低い問題ボールは学習機１００を大きく振らなければ出現しないようにすることができる。

また、ジャイロセンサ３０４によって学習機１００の傾きを検出し、その傾きに応じて出題テーブル８０３が傾き、問題ボックス８０２から問題ボール８０１を出すような構成にしても良い。この場合、上記物理的なシミュレーションと同様に問題ボール８０１の質量に基づいて、重力加速度と傾きによる運動方程式を計算させることによって、シミュレーションが可能である。

また、加速度センサ３０３とジャイロセンサ３０４をともに備え、ジャイロセンサ３０４から得られる学習機１００の傾きに応じて出題テーブル８０３の傾きを変え、シミュレーションのパラメータを変更することによって、各問題ボックス８０２から出てくる問題ボール８０１の出現確率を変更するような構成としてもよい。

次に、図１７を用いて、本実施形態の出題フローを説明する。最初にＳ７００において、シャッフルボタン３０１を押下し、ランダム出題を行うモードに移行する。

次にS７０１において学習機１００が動かされ、加速度センサ３０３で一定以上の強さで振られた振動またはジャイロセンサ３０４で一定値以上の傾きを検知する。ここで、一定以上の振動が検知されると、シミュレーションを行い、出題する問題を決定する（S７０３）。

次に、S７０４でシミュレーションによって出題ボックス８０４に落ちた問題ボール８０１の順番を順次記憶しておく。そして、問題ボール８０１がn個落ちるまでシミュレーションが続けられ、出題ボックス８０４に落ちた問題ボール８０１の順番が記憶される（S７０５）。ここで、nは予め設定された任意の数字である。そして最後に、シミュレーションによって決定された問題と出題順に出題が開始される（S７０６）。

このような構成とすることで、使用者が学習機１００を振ったり、傾けたりするという簡便な操作のみで予測不可能な出題をすることができる。

ここで、学習機１００に表示部２００備えられている場合は、表示部２００にシミュレーションの概念図を図１３のように視覚化して表示しても良い。このようにすることで、どの問題ボックス８０２からどれだけの問題ボール８０１が飛び出しているかを確認でき、シャッフルの程度が確認できるとともに、見た目の面白さを表現することができる。

＜第八の実施形態＞
次に、図１８、図１９を用いて、本発明の第八の実施形態に係る発明が問題をシャッフルしてランダムに出題するまでのフローを説明する。本実施形態は外観、回路構成は第一の実施形態と同様とし、学習機を振ったリズムに応じて出題方法を変更する場合の実施形態を説明する。

図１８は出題方法決定フローであり、最初にＳ８００において、シャッフルボタン３０１を押下し、ランダム出題を行うモードに移行する。

次にＳ８０１において学習機１００を振り、加速度センサ３０３で検知された一定以上の強さで振られた振動を検知する。次にＳ８０３において、検知された振動波形の形状を記憶する。記憶される形状は図１９に示す波形の形状のようなものであり、ある一定の閾値（ｔ３）を予め決めておき、その閾値以上となった正の値をもつ極大値を示した時間を記憶する。そして、記憶された時間のそれぞれの差分であるT1、T2、T3、T4を計算によって求める。

そして、Ｓ８０４において、予め記憶されたリズム（例えば２＋３＋３拍子、３＋２＋３拍子、３＋２＋２拍子など）とのパターンマッチングを、求められたT1、T2、T3、T4を計算することによって行い、どのリズムに一番類似するかを決定する（Ｓ８０５）。

そして、例えば記憶された波形の形状が２＋３＋３拍子であると認定された場合は、Ｓ８０６に進み、チャレンジ問題を出題する。また、記憶された波形の形状が３＋２＋３拍子であると認定された場合は、Ｓ８０７に進み、自信回復問題を出題する。また、記憶された波形の形状が３＋２＋２拍子であると認定された場合は、Ｓ８０８に進み、リベンジ問題を出題する。そして、Ｓ８０９において決定された出題方法において問題をシャッフルし、出題を開始する（Ｓ８１０）。

ここで、チャレンジ問題とはまだ出題されたことがない範囲からの出題を意味し、リベンジ問題とは過去にテストして間違えた問題からピックアップして出題を意味し、自信回復問題とは過去テストして正解した問題から出題することを意味する。

以上が本発明に係る実施形態の説明であるが、上記実施例の全てにおいて学習機１００の動きに関する情報と、それに基づいて決定される出題方法との関係は上記実施例に限定されるものではなく、さらに各操作ごとに毎回その対応関係は変更されるような構成であってもよい。このようにすることで、より一層使用者の予測可能性は低くなる。

また、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。またこれら複数の実施形態のうち、一部の構成を組み合わせた場合であっても本発明に含まれることはいうまでもない。

また、以上説明した実施形態は、この学習機を機能させるためのプログラムでも実現される。この場合、プログラムはコンピュータ等の情報処理装置で読み取り可能な記録媒体に格納しても良い。また読み出されたプログラムは、図示されていないプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であってもよい。

多様な問題をランダムに出題する学習機に利用可能である。

本発明の学習機の外観図である。本発明の第一の実施形態に係る学習機の内部構造を示すブロック図である。本発明の第一の実施形態に係る学習機のシャッフルボタンの位置を表す図である。本発明の第一の実施形態に係る問題の属性の一例を表す図である。本発明の第一の実施形態に係る問題の属性の一例を表す図である。本発明の第一の実施形態に係る出題方法決定フローのフローチャートである。本発明の第二の実施形態に係る出題方法決定フローのフローチャートである。本発明の第三の実施形態に係る出題方法決定フローのフローチャートである。本発明の第四の実施形態に係り、加速度センサによって検知される波形の一例を表す図である。本発明の第四の実施形態に係る出題方法決定フローのフローチャートである。本発明の第五の実施形態に係る学習機の内部構造を示すブロック図である。本発明の第五の実施形態に係る傾き角を検知する一例を示した図である。本発明の第五の実施形態に係る出題方法決定フローのフローチャートである。本発明の第六の実施形態に係る出題方法決定フローのフローチャートである。本発明の第六の実施形態に係る学習機の内部構造を示すブロック図である。本発明の第七の実施形態に係るシミュレーションの概念図である。本発明の第七の実施形態に係る出題方法決定フローのフローチャートである。本発明の第八の実施形態に係る出題方法決定フローのフローチャートである。本発明の第八の実施形態に係り、加速度センサによって検知される波形の一例を表す図である。

符号の説明

１００学習機
２００表示部
２０１音声発生部
３００操作部
３０１シャッフルボタン
３０２タッチパッド
３０３加速度センサ
３０４ジャイロセンサ
４００ I/Oポート
５００内蔵メモリ
５０１外部接続部
６００ CPU
７００バッテリ
８０１問題ボール
８０２問題ボックス
８０３出題テーブル
８０４出題ボックス

Claims

問題をランダムに出題する学習機であって、
前記学習機が振られた回数を検知する加速度センサを備え、
前記加速度センサによって検知された前記学習機が振られた回数に基づいて、出題範囲を決定することを特徴とする学習機。
前記加速度センサによって前記学習機の振動の強さを検知し、前記学習機が振られた回数及び前記学習機の振動の強さに基づいて出題範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の学習機。
前記加速度センサによって前記学習機の振動の方向を検知し、前記学習機が振られた回数及び前記学習機の振動の方向に基づいて出題範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の学習機。
前記加速度センサによって前記学習機が規則的に振られた回数を検知し、前記学習機の振動のリズムに基づいて出題範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の学習機。