JP5929657B2 - 学習支援装置及び学習支援プログラム - Google Patents

Description

本発明は、文章問題の学習を支援する学習支援装置及び学習支援プログラムに関する。

従来、算数などの学習に用いられる学習支援装置においては、予め文章問題（文章題）ごとに解法を記憶しており、ユーザが解答を入力すると、その解法に応じたアドバイスを表示するようになっている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−０８５９９５号公報

しかしながら、従来の技術では、問題毎に解法を記憶させておく手間が掛かり、また、解法の記憶されていない問題についてはアドバイスが表示されないため、使い勝手が悪い。

本発明の課題は、従来よりも使い勝手を向上させて文章問題の学習を支援することのできる学習支援装置及び学習支援プログラムを提供することである。

以上の課題を解決するため、本発明は、学習支援装置において、
文章問題のテキストから検出可能な複数の各特定表現の各個数と、文章問題のテキストに含まれる複数の変数について前記各特定表現の各個数に応じて特定される関係式と、を文章問題の種別ごとに複数組記憶している特定表現個数関係式記憶手段と、
文章問題のテキストを表示する制御を行う文章問題表示制御手段と、
前記文章問題表示制御手段により表示された前記文章問題のテキストから前記各特定表現の各個数を検出する特定表現個数検出手段と、
前記検出された各特定表現の各個数と、前記特定表現個数関係式記憶手段に記憶されている前記文章問題の種別ごとの各特定表現の各個数とを比較して、文章問題の種別を特定する問題種別特定手段と、
前記問題種別特定手段により特定された文章問題の種別に対応する関係式を前記特定表現個数関係式記憶手段から読み出して、該当関係式として表示する制御を行なう該当関係式表示制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、従来よりも使い勝手を向上させて文章問題の学習を支援することができる。

表示端末の機能構成を示すブロック図である。 図形テンプレートテーブルを示す図である。 学習支援処理の流れを示すフローチャートである。 学習支援処理の流れを示すフローチャートである。 学習支援処理の流れを示すフローチャートである。 学習支援処理の流れを示すフローチャートである。 ディスプレイの表示内容を示す図である。 ディスプレイの表示内容を示す図である。 ディスプレイの表示内容を示す図である。 （ａ）はディスプレイの表示内容を示す図であり、（ｂ）は部分図形パラメータ間の関係式を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態の一例を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

［構成］
図１は、本実施の形態における表示端末１の概略構成を示すブロック図である。
この図に示すように、本実施の形態における表示端末１は、表示部２１と、入力部２２と、記憶媒体読取部２３と、記憶部２４と、ＣＰＵ２５等とを備えて構成されている。

表示部２１は、ディスプレイ２１０を備えており、ＣＰＵ２５から入力される表示信号に基づいて各種情報をディスプレイ２１０に表示するようになっている。なお、本実施の形態におけるディスプレイ２１０は、いわゆるタッチパネル２２１と一体的に形成されており、ユーザによるタッチ操作を受け付け可能となっている。

入力部２２は、キー群２２０や上述のタッチパネル２２１を備えており、押下されたキーの種類やタッチパネル２２１の位置に対応する信号をＣＰＵ２５に出力するようになっている。

記憶媒体読取部２３は、ＳＤカード等の外部記憶媒体２３ａから情報を読み出したり、当該外部記憶媒体２３ａに情報を記録したりするようになっている。

記憶部２４は、表示端末１の各種機能を実現するためのプログラムやデータを記憶するとともに、ＣＰＵ２５の作業領域として機能するメモリである。本実施の形態においては、記憶部２４は、本発明に係る学習支援プログラム２４０と、教材データベース２４１と、図形テンプレートテーブル２４２等とを記憶している。

学習支援プログラム２４０は、後述の学習支援処理（図３〜図６参照）をＣＰＵ２５に実行させるためのプログラムである。
教材データベース２４１は、算数などの文章問題を複数記憶している。この文章問題は、問題文内に値の明示された既知変数から、問題文内に値の明示されていない未知変数の値を計算して解答を導出するようになっている。

図形テンプレートテーブル２４２は、図２に示すように、文章問題（文章題）の種別を「種別１」，「種別２」，…の何れかとして特定するために問題文から検出可能な複数の問題種別特定事項の各組合せパターンと、各組合せパターンにより特定される種別の文章問題の内容を図形化して表した図テンプレートと、図テンプレートの部分図形についてのパラメータ（以下、部分図形パラメータとする）間の関係式（以下、部分図形パラメータ関係式とする）と、各組合せパターンにより特定される種別の文章問題を解くために必要な既知変数（以下、必要既知変数とする）の個数と、を対応付けて記憶している。

このうち、問題種別特定事項は、文章問題の種別を特定するために問題文から検出される事項であり、問題文内に明示された数量表現の個数及び種類数と、特定表現の有無とを含み、本実施の形態においては変数「ｍ」〜「ｗ」の数値として表されている。具体的には、問題種別特定事項は、問題文内の移動体の種類数（変数「ｍ」）と、［数値＋距離単位（助数詞）］項の種類数（変数「ｎ」）と、［数値＋距離単位（助数詞）］項の個数（変数「ｏ」）と、［数値＋速度単位（助数詞）］項の種類数（変数「ｐ」）と、［数値＋速度単位（助数詞）］項の個数（変数「ｑ」）と、［数値＋時間単位（助数詞）］項の種類数（変数「ｒ」）と、［数値＋時間単位（助数詞）］項の個数（変数「ｓ」）と、対向表現の有無（変数「ｔ」）と、追従表現の有無（変数「ｕ」）と、遅延表現の有無（変数「ｖ」）と、先行表現の有無（変数「ｗ」）とを含んでいる。

ここで、距離単位としては、例えば「ｍ」（メートル）や「ｋｍ」（キロメートル）などが挙げられる。また、速度単位としては、例えば「毎分〜ｍ」などが挙げられる。また、時間単位としては、例えば「分」などが挙げられる。

また、対向表現とは、複数の移動体が同じ位置に到達する旨の表現であり、例えば「出会う」などである。追従表現とは、複数の移動体が同じ方向に移動する旨の表現であり、例えば「追いつく」、「追い越す」などである。遅延表現とは、或る移動体が他の移動体より後に移動する旨の表現であり、例えば「遅れて」などである。先行表現とは、或る移動体が他の移動体より先に移動する旨の表現であり、例えば「先に」、「早く」などである。これらの対向表現や追従表現、遅延表現、先行表現は動詞、副詞の何れであっても良い。

また、図テンプレートは、問題種別特定事項の各組合せパターンにより特定される種別の文章問題から得られる既知変数及び未知変数を、当該図テンプレートの部分図形の長さ、角度及び面積の何れかを表す各部分図形パラメータに対して対応付けることができるよう、当該文章問題の内容を図形化して表している。これにより、部分図形パラメータ関係式は、対応する種別の文章問題の変数間の関係を示すようになっている。なお、図テンプレートの部分図形とは、例えば辺や角、領域などであり、図テンプレートにおける図の全体を含む。

ＣＰＵ２５は、表示端末１の各部を中央制御する。具体的には、ＣＰＵ２５は、記憶部２４に記憶されているシステムプログラム及び各種アプリケーションプログラムの中から指定されたプログラムを展開し、展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。

［学習支援処理］
続いて、表示端末１によって実行される学習支援処理について、図面を参照しつつ説明する。

図３〜図６は、学習支援処理の動作を説明するためのフローチャートである。なお、この学習支援処理は、ユーザにより入力部２２を介して学習支援処理の実行指示が入力されると、記憶部２４から学習支援プログラム２４０が読み出されて適宜展開される結果、当該学習支援プログラム２４０とＣＰＵ２５との協働によって実行される。

図３に示すように、学習支援処理においては、まずＣＰＵ２５は、ユーザ操作によって文章問題が入力されるか、或いは教材データベース２４１における何れかの文章問題が選択されるか否かを判定する（ステップＳ１）。

このステップＳ１において文章問題の入力も選択もされないと判定した場合（ステップＳ１；Ｎｏ）には、ＣＰＵ２５は、ステップＳ１の処理を繰り返す。

また、ステップＳ１において文章問題の入力または選択がされたと判定した場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ２５は、入力・選択された文章問題をディスプレイ２１０に表示させる（ステップＳ２）。なお、本実施の形態においては、複数の移動体に関する文章問題、いわゆる旅人算の文章問題が表示されることとして説明する。

次に、ＣＰＵ２５は、文章問題の問題文を構文解析した後（ステップＳ３）、問題文内の移動体の種類数を変数「ｍ」の値として設定する（ステップＳ４）。ここで、移動体としては、例えば「太郎さん」や「花子さん」、「自動車」などが挙げられる。なお、このステップＳ４では、移動体の種類数の代わりに移動体の個数を変数「ｍ」の値としても良い。

次に、ＣＰＵ２５は、問題文内の［数値＋距離単位（助数詞）］項の種類数を変数「ｎ」の値として設定する（ステップＳ５）。

次に、ＣＰＵ２５は、問題文内の［数値＋距離単位（助数詞）］項の個数を変数「ｏ」の値として設定する（ステップＳ６）。

次に、ＣＰＵ２５は、問題文内の［数値＋速度単位（助数詞）］項の種類数を変数「ｐ」の値として設定する（ステップＳ７）。

次に、ＣＰＵ２５は、問題文内の［数値＋速度単位（助数詞）］項の個数を変数「ｑ」の値として設定する（ステップＳ８）。

次に、ＣＰＵ２５は、問題文内の［数値＋時間単位（助数詞）］項の種類数を変数「ｒ」の値として設定する（ステップＳ９）。

次に、ＣＰＵ２５は、問題文内の［数値＋時間単位（助数詞）］項の個数を変数「ｓ」の値として設定する（ステップＳ１０）。

次に、図４に示すように、ＣＰＵ２５は、問題文内に対向表現があるか否かを判定し（ステップＳ１１）、対向表現があると判定した場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）には、変数「ｔ」の値を「１」として設定して（ステップＳ１２）、後述のステップＳ１４に移行する。

また、ステップＳ１１において対向表現がないと判定した場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）には、ＣＰＵ２５は、変数「ｔ」の値を「０」として設定する（ステップＳ１３）。

次に、ＣＰＵ２５は、問題文内に追従表現があるか否かを判定し（ステップＳ１４）、追従表現があると判定した場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）には、変数「ｕ」の値を「１」として設定して（ステップＳ１５）、後述のステップＳ１７に移行する。

また、ステップＳ１４において追従表現がないと判定した場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）には、ＣＰＵ２５は、変数「ｕ」の値を「０」として設定する（ステップＳ１６）。

次に、ＣＰＵ２５は、問題文内に遅延表現があるか否かを判定し（ステップＳ１７）、遅延表現があると判定した場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）には、変数「ｖ」の値を「１」として設定して（ステップＳ１８）、後述のステップＳ２０に移行する。

また、ステップＳ１７において遅延表現がないと判定した場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）には、ＣＰＵ２５は、変数「ｖ」の値を「０」として設定する（ステップＳ１９）。

次に、ＣＰＵ２５は、問題文内に先行表現があるか否かを判定し（ステップＳ２０）、先行表現があると判定した場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）には、変数「ｗ」の値を「１」として設定して（ステップＳ２１）、後述のステップＳ２３（図５参照）に移行する。

また、ステップＳ２０において先行表現がないと判定した場合（ステップＳ２０；Ｎｏ）には、ＣＰＵ２５は、変数「ｗ」の値を「０」として設定する（ステップＳ２２）。

次に、ＣＰＵ２５は、図５に示すように、ステップＳ４〜Ｓ２２で設定した変数「ｍ」〜「ｗ」の値と、文章問題の各種別に対応付けて図形テンプレートテーブル２４２に予め記憶された問題種別特定事項の組合せパターンにおける変数「ｍ」〜「ｗ」の値とを比較する（ステップＳ３０）。

次に、ＣＰＵ２５は、図形テンプレートテーブル２４２に記憶された各種別の問題種別特定事項の組合せパターンを、ステップＳ４〜Ｓ２２で設定した変数「ｍ」〜「ｗ」の値に対する一致度の高い順に抽出し、抽出された各組合せパターンに対応する図テンプレートを、抽出順に従ってディスプレイ２１０にサムネイル表示させる（ステップＳ３１）。但し、このときＣＰＵ２５は、ステップＳ４〜Ｓ２２で設定した変数「ｍ」〜「ｗ」の値に対して最も一致度の高い組合せパターンの図テンプレートのみをサムネイル表示させることとしても良い。

次に、ＣＰＵ２５は、サムネイル画像の選択操作が行われるか否かを判定し（ステップＳ３２）、行われないと判定した場合（ステップＳ３２；Ｎｏ）には、ステップＳ３２の処理を繰り返す。

また、ステップＳ３２においてサムネイル画像の選択操作が行われたと判定した場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ２５は、選択されたサムネイル画像の図テンプレート（以下、該当図テンプレートとする）をディスプレイ２１０に表示させる（ステップＳ４１）。

次に、ＣＰＵ２５は、該当図テンプレートの部分図形パラメータごとに、文章問題における既知変数のうち、当該部分図形パラメータに対応する既知変数の値を検出する（ステップＳ４２）。例えば、このときＣＰＵ２５は、ステップＳ３での構文解析の結果に基づいて文章問題における既知変数の値と、その既知変数の種類とを検知し、該当図テンプレートにおける左右方向の両向き矢印の長さの部分図形パラメータとして、文章問題における距離や時間の数値を検出し、該当図テンプレートにおける左右方向の片向き矢印の長さの部分図形パラメータとして、文章問題における速度の数値を検出する。

次に、ＣＰＵ２５は、該当図テンプレートに対応付けられた必要既知変数の個数を図形テンプレートテーブル２４２から読み出し、変数「ｘ」の値として設定する（ステップＳ４３）。

次に、ＣＰＵ２５は、該当図テンプレートの何れかの部分図形パラメータを既知パラメータとする操作、及び当該既知パラメータの値を入力する操作が行われるか否かを判定し（ステップＳ４４）、行われないと判定した場合（ステップＳ４４；Ｎｏ）には、当該ステップＳ４４の処理を繰り返す。

また、ステップＳ４４において該当図テンプレートの何れかの部分図形パラメータを既知パラメータとする操作、及び当該既知パラメータの値を入力する操作が行われたと判定した場合（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ２５は、変数「ｘ」の値を「１」だけ減らした後（ステップＳ４７）、部分図形パラメータについて入力された値を、当該部分図形パラメータの値としてディスプレイ２１０に表示させる（ステップＳ４８）。

次に、ＣＰＵ２５は、変数「ｘ」の値が「０」であるか否かを判定し（ステップＳ４９）、「０」でないと判定した場合（ステップＳ４９；Ｎｏ）には、上述のステップＳ４４に移行する。

また、ステップＳ４９において変数「ｘ」の値が「０」であると判定した場合（ステップＳ４９；Ｙｅｓ）には、図６に示すように、ＣＰＵ２５は、該当図テンプレートに対応する部分図形パラメータ関係式を図形テンプレートテーブル２４２から読み出す（ステップＳ５１）。

次に、ＣＰＵ２５は、問題文における何れかの移動体を固定対象として指定する旨の操作が行われるか否かを判定し（ステップＳ５１０）、行われないと判定した場合（ステップＳ５１０；Ｎｏ）には当該ステップＳ５１０を繰り返す。

また、ステップＳ５１０において何れかの移動体を固定対象として指定する旨の操作が行われたと判定した場合（ステップＳ５１０；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ２５は、問題文における移動体のうち、指定された移動体を固定対象の移動体、残りの移動体を非固定対象の移動体として設定し、該当図テンプレートに対応する部分図形パラメータ関係式のうち、文章問題の未知変数に関する関係式を図形テンプレートテーブル２４２から読み出して、該当部分図形パラメータ関係式としてディスプレイ２１０に表示させる（ステップＳ５１１）。また、このときＣＰＵ２５は、固定対象の移動体の速度を０に変更し、非固定対象の移動体の速度を、固定対象の移動体に対する当該非固定対象の移動体の相対速度として算出される値に変更して、該当部分図形パラメータ関係式を変更して表示させる。そして、このステップＳ５１１で表示される該当部分図形パラメータ関係式は、文章問題の解法についてのアドバイスとして、ユーザに利用されることとなる。

次に、ＣＰＵ２５は、該当図テンプレートの各部分図形についての既知パラメータの値と、部分図形パラメータ関係式とに基づいて、当該部分図形パラメータ関係式における各部分図形パラメータのうち、未知の部分図形パラメータを算出できるか否かを判定する（ステップＳ５２）。

このステップＳ５２において未知の部分図形パラメータを算出できると判定した場合（ステップＳ５２；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ２５は、この未知の部分図形パラメータを設定対象の部分図形パラメータとして設定するとともに、該当図テンプレートに対応付けられた部分図形パラメータ関係式に現時点での既知パラメータを代入して当該関係式を変形することにより、設定対象の部分図形パラメータを算出するための計算式（以下、計算式（Ａ）とする）を作成し、作成された計算式（Ａ）に基づいて、設定対象の部分図形パラメータの値（以下、値（Ｂ）とする）を算出する（ステップＳ５３）。これにより、設定対象の部分図形パラメータが、値（Ｂ）の既知パラメータとなる。

次に、ＣＰＵ５４は、設定対象の部分図形パラメータについて、当該部分図形パラメータを計算するための計算式と、その計算結果の値との入力操作が行われるか否かを判定する（ステップＳ５４）。

このステップＳ５４において部分図形パラメータを計算するための計算式と、その計算結果の値との入力操作が行われたと判定した場合（ステップＳ５４；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ２５は、入力された計算式及び計算結果の値が、計算式（Ａ）及び値（Ｂ）に合致するか否かを判定する（ステップＳ５５）。

そして、ステップＳ５５において入力された計算式及び計算結果の値が計算式（Ａ）及び値（Ｂ）に合致すると判定した場合（ステップＳ５５；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ２５は、入力内容が正解である旨をディスプレイ２１０に表示させ（ステップＳ５６）、上述のステップＳ５２に移行する。

また、ステップＳ５５において入力された計算式及び計算結果の値が計算式（Ａ）及び値（Ｂ）に合致しないと判定した場合（ステップＳ５５；Ｎｏ）には、ＣＰＵ２５は、入力内容が不正解である旨をディスプレイ２１０に表示させるとともに、正しい計算式及び計算結果の値として計算式（Ａ）及び値（Ｂ）をディスプレイ２１０に表示させ（ステップＳ５７）、上述のステップＳ５２に移行する。

また、上述のステップＳ５４において部分図形パラメータを計算するための計算式と、その計算結果の値との入力操作が行われないと判定した場合（ステップＳ５４；Ｎｏ）には、ＣＰＵ２５は、設定対象の部分図形パラメータを計算するための計算式と、その計算結果の値として、計算式（Ａ）及び値（Ｂ）をディスプレイ２１０に表示させた後（ステップＳ５８）、上述のステップＳ５２に移行する。

また、上述のステップＳ５２において未知の部分図形パラメータを算出できないと判定した場合（ステップＳ５２；Ｎｏ）には、ＣＰＵ２５は、学習支援処理を終了する旨の操作が行われるか否かを判定する（ステップＳ６１）。

そして、ステップＳ６１において学習支援処理を終了する旨の操作が行われないと判定した場合（ステップＳ６１；Ｎｏ）には、ＣＰＵ２５は、図３に示すように、上述のステップＳ１に移行する一方、操作が行われたと判定した場合（ステップＳ６１；Ｙｅｓ）には、学習支援処理を終了する。

［動作例］
続いて、図面を参照しつつ、上述した表示端末１の動作を具体的に説明する。

まず、ユーザが教材データベース２４１における文章問題の選択を行うと（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、図７（ａ）に示すように、選択された文章問題がディスプレイ２１０に表示される（ステップＳ２）。また、本動作例においては、このときディスプレイ２１０には、図テンプレートの表示を指示するための解法テンプレート呼び出しアイコン１００が表示される。

次に、ユーザが解法テンプレート呼び出しアイコン１００に対してタッチ操作を行うと、文章問題の問題文が構文解析され（ステップＳ３）、問題文内の移動体「太郎さん」，「花子さん」の種類数「２」が変数「ｍ」の値として設定される（ステップＳ４）。

次に、問題文内の［数値＋距離単位（助数詞）］項「１２００ｍ」の種類数「１」が変数「ｎ」の値として設定される（ステップＳ５）。

次に、問題文内の［数値＋距離単位（助数詞）］項「１２００ｍ」の個数「１」が変数「ｏ」の値として設定される（ステップＳ６）。

次に、問題文内の［数値＋速度単位（助数詞）］項「毎分４０ｍ」，「毎分８０ｍ」の種類数「１」が変数「ｐ」の値として設定される（ステップＳ７）。

次に、問題文内の［数値＋速度単位（助数詞）］項「毎分４０ｍ」，「毎分８０ｍ」の個数「２」が変数「ｑ」の値として設定される（ステップＳ８）。

次に、問題文内の［数値＋時間単位（助数詞）］項の種類数「０」が変数「ｒ」の値として設定される（ステップＳ９）。

次に、問題文内の［数値＋時間単位（助数詞）］項の個数「０」が変数「ｓ」の値として設定される（ステップＳ１０）。

次に、問題文内に対向表現「出会う」があると判定され（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、変数「ｔ」の値が「１」として設定される（ステップＳ１２）。

次に、問題文内に追従表現がないと判定され（ステップＳ１４；Ｎｏ）、変数「ｕ」の値が「０」として設定される（ステップＳ１６）。

次に、問題文内に遅延表現がないと判定され（ステップＳ１７；Ｎｏ）、変数「ｖ」の値が「０」として設定される（ステップＳ１９）。

次に、問題文内に先行表現がないと判定され（ステップＳ２０；Ｎｏ）、変数「ｗ」の値が「０」として設定される（ステップＳ２２）。

次に、設定された変数「ｍ」〜「ｗ」の値と、図形テンプレートテーブル２４２に予め記憶された問題種別特定事項の組合せパターンにおける変数「ｍ」〜「ｗ」の値とが比較された後（ステップＳ３０）、設定された変数「ｍ」〜「ｗ」の値に対する一致度の高い順に、問題種別特定事項の組合せパターンが抽出され、図７（ｂ）に示すように、抽出された各組合せパターンに対応する図テンプレートが抽出順に従ってディスプレイ２１０にサムネイル表示される（ステップＳ３１）。なお、設定された変数「ｍ」〜「ｗ」の値に対して最も一致度の高い組合せパターンの図テンプレートのみがサムネイル表示される場合には、図中の一点鎖線で囲まれた図テンプレートは表示されない。

次に、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、ユーザがサムネイル画像の選択操作を行うと（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、選択されたサムネイル画像の該当図テンプレートがディスプレイ２１０に表示される（ステップＳ４１）。また、本動作例においては、このときディスプレイ２１０には、アドバイスの表示を指示するための解法解説呼び出しアイコン１０１が表示される。

次に、該当図テンプレートの部分図形パラメータ「速度I」（片向きの矢印「速度I」の長さ），「速度II」（片向きの矢印「速度II」の長さ），「距離I」（両向きの矢印「距離I」の長さ）について、当該部分図形パラメータに対応する既知変数の値「４０」，「８０」，「１２００」が検出される（ステップＳ４２）。なお、図７〜図１０においては、部分図形パラメータにおけるローマ数字「I」，「II」等を、丸付きのアラビア数字で図示している。

次に、該当図テンプレートに対応付けられた必要既知変数の個数「３」が図形テンプレートテーブル２４２から読み出され、変数「Ｘ」の値として設定される（ステップＳ４３）。

次に、該当図テンプレートの部分図形パラメータ「速度I」を既知パラメータとし、当該既知パラメータの値「４０」を入力する操作をユーザが行うと（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、変数「Ｘ」の値が「１」だけ減らされて「２」に設定された後（ステップＳ４７）、図８（ａ）に示すように、部分図形パラメータ「速度I」について入力された値「４０」が当該部分図形パラメータの値としてディスプレイ２１０に表示される（ステップＳ４８）。

以降、同様にして該当図テンプレートの部分図形パラメータ「速度II」，「距離I」を既知パラメータとし、当該既知パラメータの値「８０」，「１２００」を入力する操作をユーザが行うと（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、変数「Ｘ」の値が「０」に設定され（ステップＳ４７）、部分図形パラメータ「速度II」，「距離I」について入力された値「８０」，「１２００」が当該部分図形パラメータの値としてディスプレイ２１０に表示される（ステップＳ４８）。

次に、変数「Ｘ」の値が「０」であると判定されるとともに（ステップＳ４９；Ｙｅｓ）、該当図テンプレートに対応する部分図形パラメータ関係式（図２の一段目参照）が図形テンプレートテーブル２４２から読み出される（ステップＳ５１）。

次に、ユーザが解法解説呼び出しアイコン１０１に対してタッチ操作を行うと、問題文における何れかの移動体を固定対象として指定するよう指示するメッセージがディスプレイ２１０に表示される。

次に、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、ユーザが問題文における移動体「花子さん」（該当図テンプレートにおける移動体「Ｂ」）を固定対象として指定する旨の操作を行うと（ステップＳ５１０；Ｙｅｓ）、指定された移動体「花子さん」が固定対象の移動体、残りの移動体「太郎さん」が非固定対象の移動体として設定された後、図８（ｄ）に示すように、該当図テンプレートに対応する部分図形パラメータ関係式のうち、文章問題の未知変数に関する関係式「Ａ（Ｂ）に対するＢ（Ａ）の相対速度＝速度I＋速度II」が図形テンプレートテーブル２４２から読み出されて、該当部分図形パラメータ関係式としてディスプレイ２１０に表示される（ステップＳ５１１）。また、このとき、固定対象の移動体「花子さん」の速度（＝速度II）が０（＝速度II’）に変更され、非固定対象の移動体「太郎さん」の速度（＝速度I）が「毎分１２０ｍ」（＝速度I’＝速度I＋速度II＝４０＋８０）に変更されて、該当部分図形パラメータ関係式「Ａ（Ｂ）に対するＢ（Ａ）の相対速度＝速度I＋速度II」が「Ａ（Ｂ）に対するＢ（Ａ）の相対速度＝速度I＋速度II＝４０＋８０＝速度I’」に変更されて表示されるとともに、該当図テンプレートにおける「速度I」、「速度II」の部分図形が「速度I’」、「速度II’」に変形されて表示される。そして、このとき表示される該当部分図形パラメータ関係式は、文章問題の解法についてのアドバイスとして、ユーザに利用されることとなる。

次に、該当図テンプレートの各部分図形「速度I」，「速度II」，「距離I」についての既知パラメータの値「４０」，「８０」，「１２００」と、部分図形パラメータ関係式とに基づいて、当該部分図形パラメータ関係式における各部分図形パラメータのうち、未知の部分図形パラメータ「時間I’」（両向き矢印「時間I’」の長さ）、「距離II」（両向き矢印「距離II」の長さ）、「距離III」（両向き矢印「距離III」の長さ）が算出できると判定される（ステップＳ５２；Ｙｅｓ）。

次に、これらの部分図形パラメータ「時間I’」、「距離II」、「距離III」が設定対象の部分図形パラメータに設定され、設定対象の部分図形パラメータを算出するための計算式（Ａ）「時間I’＝距離I÷速度I’」、「距離II＝速度I×時間I’」、「距離III＝速度II×時間I’」が作成されるとともに、部分図形パラメータ「時間I’」、「距離II」、「距離III」の値（Ｂ）「１０」、「４００」、「８００」が算出され（ステップＳ５３）、図９（ａ）に示すように、これら計算式（Ａ）及び値（Ｂ）がディスプレイ２１０に表示される（ステップＳ５８）。

なお、本動作例においては、このとき移動体の固定を解除する旨の操作をユーザが行うと、図９（ｂ）に示すように、該当図テンプレートにおける「速度I’」、「速度II’」の部分図形が「速度I」、「速度II」に変形されて表示される。

以上、本実施の形態によれば、図３〜図６のステップＳ４〜Ｓ２２，Ｓ５１，Ｓ５１１や図７〜図９等に示したように、表示された文章問題の問題文から各問題種別特定事項が検出されるとともに、検出された問題種別特定事項の組合せパターンに対応する関係式が図形テンプレートテーブル２４２から読み出されて表示されるので、問題毎に関係式を対応付けて記憶させておかなくても、表示される文章問題に合致する関係式が解法のアドバイスとして表示される。従って、従来よりも使い勝手を向上させて文章問題の学習を支援することができる。

また、図５のステップＳ３１や図７（ｂ）〜（ｄ）等に示したように、検出された問題種別特定事項の組合せパターンに対応する図テンプレートが図形テンプレートテーブル２４２から読み出されて表示されるので、問題毎に図テンプレートを対応付けて記憶させておかなくても、表示される文章問題に合致する図テンプレートが解法のアドバイスとして表示される。従って、いっそう使い勝手を向上させて文章問題の学習を支援することができる。

また、図６のステップＳ５１０〜Ｓ５１１や図８（ｃ），（ｄ）等に示したように、文章問題における複数の移動体のうち、何れか１つの移動体が固定対象の移動体として指定され、残りの移動体が非固定対象の移動体として指定されると、固定対象の移動体の速度を０に変更し、非固定対象の移動体の速度を、固定対象の移動体に対する当該非固定対象の移動体の相対速度として算出される値に変更して、該当関係式が変更して表示されるので、複数の移動体に関する文章問題について、理解を深めることができる。

なお、上記の実施の形態における表示端末１の各構成要素の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明に係る学習支援装置を表示端末１として説明したが、本発明が適用可能なものは、このような製品に限定されず、関数電卓、携帯電話、パソコン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ゲーム機などの電子機器全般に適用可能である。また、本発明に係る学習支援プログラム２４０は、表示端末１に対して着脱可能なメモリカード、ＣＤ等に記憶されることとしてもよい。

また、図テンプレートとして、図２や図７（ｃ）に示したような図、いわゆる旅人算を表す図を用いることとして説明したが、例えば図１０（ａ）に示すような、いわゆる流水算を表す図を用いることとしても良い。この場合には、部分図形パラメータ間の関係式として、図１０（ｂ）に示すような「流水算」の式が用いられる。

また、問題文から検出された問題種別特定事項の組合せパターンに対応する図テンプレートが表示されることとして説明したが、図テンプレートが表示されずに、その部分図形パラメータに対応する変数のみが表示されることとしても良い。この場合には、例えば上述の図７（ｄ）の代わりに、図９（ｃ）の内容が表示されることとなる。ここで、図９（ｃ）中、「速度I」、「速度II」の「向き」とは、当該速度に対応する移動体の向きを表すようになっており、この「向き」の入力欄には、当該向きを示す矢印記号、或いは正負記号が入力されるようになっている。

また、該当図テンプレートがユーザにより選択された後に、該当図テンプレートの部分図形パラメータがユーザにより入力されると、該当部分図形パラメータ関係式が表示されることとして説明したが、図９（ｄ）に示すように、該当図テンプレートがユーザにより選択されて所定の操作が行われると、該当部分図形パラメータ関係式が表示され、その後に該当図テンプレートの部分図形パラメータがユーザにより入力されることとしても良い。ここで、図９（ｄ）に示す例では、該当図テンプレートがユーザにより選択されると、該当図テンプレートが表示されるとともに、該当部分図形パラメータ関係式を表示させるための関係式表示アイコン１０２が表示されるようになっており、この関係式表示アイコン１０２に対してユーザがタッチ操作を行うと、該当部分図形パラメータ関係式が表示されるようになっている。

また、問題種別特定事項は、問題文内に明示された数量表現の個数、数量表現の種類数、及び特定表現の有無を含むこととして説明したが、これらの全てではなく、何れか１つまたは複数のみを含むこととしても良いし、これら以外を含むこととしても良い。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
問題文内に値の明示された既知変数から、問題文内に値の明示されていない未知変数の値を計算して解答を導出する文章問題について、ユーザの学習を支援する学習支援装置において、
文章問題の種別を特定するために問題文から検出可能な複数の問題種別特定事項の組合せパターンが文章問題の種別ごとに予め記憶されているとともに、各組合せパターンに対応付けて、当該組合せパターンにより特定される種別の文章問題の変数間の関係式が記憶されている変数関係式記憶手段と、
文章問題を表示する制御を行う文章問題表示制御手段と、
前記文章問題表示制御手段により表示された文章問題の問題文から各問題種別特定事項を検出する問題種別特定事項検出手段と、
前記問題種別特定事項検出手段により検出された問題種別特定事項の組合せパターンに対応する関係式のうち、未知変数に関する関係式を前記変数関係式記憶手段から読み出して該当関係式として表示する制御を行なう該当関係式表示制御手段と、
を備えることを特徴とする学習支援装置。
＜請求項２＞
請求項１記載の学習支援装置において、
前記複数の問題種別特定事項は、
問題文内に明示された数量表現の個数、数量表現の種類数、及び特定表現の有無、の何れか１つ又は複数を含むことを特徴とする学習支援装置。
＜請求項３＞
請求項１または２記載の学習支援装置において、
前記変数関係式記憶手段には、
問題種別特定事項の各組合せパターンに対応付けて、当該組合せパターンにより特定される種別の文章問題の内容を図形化して表した図テンプレートが記憶されており、
前記該当関係式表示制御手段は、
前記問題種別特定事項検出手段により検出された問題種別特定事項の組合せパターンに対応する前記図テンプレートを前記変数関係式記憶手段から読み出し、該当図テンプレートとして表示する制御を行ない、
前記図テンプレートは、
対応する前記組合せパターンにより特定される種別の文章問題から得られる既知変数及び未知変数を、当該図テンプレートの部分図形の長さ、角度及び面積の何れかを表す各部分図形パラメータに対して対応付けることができるよう、当該文章問題の内容を図形化して表すことを特徴とする学習支援装置。
＜請求項４＞
請求項１〜３の何れか一項に記載の学習支援装置において、
文章問題として、複数の移動体に関する問題が用いられ、
当該学習支援装置は、
ユーザ操作に基づいて、前記複数の移動体のうち、何れか１つの移動体を固定対象の移動体として指定し、残りの移動体を非固定対象の移動体として指定する移動体指定手段を備え、
前記該当関係式表示制御手段は、
前記固定対象の移動体の速度を０に変更し、
前記非固定対象の移動体の速度を、前記固定対象の移動体に対する当該非固定対象の移動体の相対速度として算出される値に変更して、
前記該当関係式を変更して表示させることを特徴とする学習支援装置。
＜請求項５＞
問題文内に値の明示された既知変数から、問題文内に値の明示されていない未知変数の値を計算して解答を導出する文章問題について、ユーザの学習を支援する学習支援プログラムにおいて、
文章問題の種別を特定するために問題文から検出可能な複数の問題種別特定事項の組合せパターンが文章問題の種別ごとに予め記憶されているとともに、各組合せパターンに対応付けて、当該組合せパターンにより特定される種別の文章問題の変数間の関係式が記憶されている変数関係式記憶手段を有するコンピュータに、
文章問題を表示する制御を行う文章問題表示制御機能と、
前記文章問題表示制御機能により表示された文章問題の問題文から各問題種別特定事項を検出する問題種別特定事項検出機能と、
前記問題種別特定事項検出機能により検出された問題種別特定事項の組合せパターンに対応する関係式のうち、未知変数に関する関係式を前記変数関係式記憶手段から読み出して該当関係式として表示する制御を行なう該当関係式表示制御機能と、
を実現させることを特徴とする学習支援プログラム。

１ 表示端末
２５ ＣＰＵ
２１０ ディスプレイ
２４０ 学習支援プログラム
２４２ 図形テンプレートテーブル

Claims (7)

1. 文章問題のテキストから検出可能な複数の各特定表現の各個数と、文章問題のテキストに含まれる複数の変数について前記各特定表現の各個数に応じて特定される関係式と、を文章問題の種別ごとに複数組記憶している特定表現個数関係式記憶手段と、
   文章問題のテキストを表示する制御を行う文章問題表示制御手段と、
   前記文章問題表示制御手段により表示された前記文章問題のテキストから前記各特定表現の各個数を検出する特定表現個数検出手段と、
   前記検出された各特定表現の各個数と、前記特定表現個数関係式記憶手段に記憶されている前記文章問題の種別ごとの各特定表現の各個数とを比較して、文章問題の種別を特定する問題種別特定手段と、
   前記問題種別特定手段により特定された文章問題の種別に対応する関係式を前記特定表現個数関係式記憶手段から読み出して、該当関係式として表示する制御を行なう該当関係式表示制御手段と、
   を備えることを特徴とする学習支援装置。
2. 請求項１記載の学習支援装置において、
   前記特定される種別の文章問題の内容を図形化して表した図テンプレートが文章問題の種別ごとに複数記憶されている図テンプレート記憶手段を備え、
   前記問題種別特定手段により特定された文章問題の種別に対応する図テンプレートを前記図テンプレート記憶手段から読み出して表示する制御を行なう図テンプレート表示制御手段を備えることを特徴とする学習支援装置。
3. 請求項２記載の学習支援装置において、
   前記問題種別特定手段は、比較した結果に基づいて、各特定表現の各個数の一致順に複数の文章問題の種別を特定する一致順問題種別特定手段を備え、
   前記図テンプレート表示制御手段は、前記一致順問題種別特定手段により各特定表現の各個数の一致順に複数の文章問題の種別が特定された順に、当該特定された各文章問題の種別に対応する各図テンプレートを表示する一致順図テンプレート表示制御手段を備えることを特徴とする学習支援装置。
4. 請求項３に記載の学習支援装置において、
   前記一致順図テンプレート表示制御手段により表示された各図テンプレートのうちからユーザ操作によりいずれかの図テンプレートを選択する図テンプレート選択手段を備えることを特徴とする学習支援装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の学習支援装置において、
   前記文章問題は、複数の移動体に関する問題であり、
   当該学習支援装置は、
   ユーザ操作に基づいて、前記複数の移動体のうち、何れか１つの移動体を固定対象の移動体として指定し、残りの移動体を非固定対象の移動体として指定する移動体指定手段を備え、
   前記該当関係式表示制御手段は、
   前記固定対象の移動体の速度を０に変更し、
   前記非固定対象の移動体の速度を、前記固定対象の移動体に対する当該非固定対象の移動体の相対速度として算出される値に変更して、
   前記該当関係式を変更して表示させることを特徴とする学習支援装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の学習支援装置において、
   表示部を備え、
   前記文章問題表示制御手段は、前記表示部に前記文章問題のテキストを表示し、
   前記該当関係式表示制御手段は、前記表示部に特定された種別の前記文章問題に対応する関係式を表示する、
   ことを特徴とする学習支援装置。
7. 表示部を有するコンピュータに、
   文章問題のテキストから検出可能な複数の各特定表現の各個数と、文章問題のテキストに含まれる複数の変数について前記各特定表現の各個数に応じて特定される関係式と、を文章問題の種別ごとに複数組記憶している特定表現個数関係式記憶機能と、
   文章問題のテキストを、前記表示部に表示する制御を行う文章問題表示制御機能と、
   前記文章問題表示制御機能により表示された前記文章問題のテキストから前記各特定表現の各個数を検出する特定表現個数検出機能と、
   前記検出された各特定表現の各個数と、前記特定表現個数関係式記憶機能により記憶されている前記文章問題の種別ごとの各特定表現の各個数とを比較して、文章問題の種別を特定する問題種別特定機能と、
   前記問題種別特定機能により特定された文章問題の種別に対応する関係式を前記特定表現個数関係式記憶機能による記憶内容から読み出して前記表示部に表示する制御を行なう該当関係式表示制御機能と、
   を実現させることを特徴とする学習支援プログラム。

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