JP6253170B1 - プログラム作成支援システム及びその方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、余り費用がかからず、とりわけ子供が簡便にプログラムの作成を学習することができる仕組みないし教育具が望まれる。
複数の各物品が有する視認特性とプログラムの命令とを対応付けて登録する命令テーブルと、
プログラムの作成に際して並べられた複数の物品の配列を撮影するカメラと、
該カメラで取得された該物品の配列の画像から、複数の該物品に関係する該視認特性の画像を認識する画像処理部と、
前記命令テーブルを参照して、該画像処理部で認識された該物品の該視認特性の画像に対応する命令を特定して、該特定された該複数の命令から構成されるプログラムを生成するプログラム作成処理部と、を有することを特徴とするプログラム作成支援システム、として構成される。
固有の表示を有する複数の各部品の表示とプログラムの命令とを対応付けて登録する命令テーブルを記憶手段に用意するステップと、
プログラムの作成に際して並べられた複数の部品の配列であって、カメラで取得された該部品の配列の画像から、複数の該部品に関係する該表示の画像を認識する画像処理ステップと、
前記命令テーブルを参照して、該画像処理ステップで認識された該部品の該表示の画像に対応する命令を特定して、該特定された該複数の命令から構成されるプログラムを生成するプログラム作成処理ステップと、
該プログラム作成処理ステップにより作成されたプログラムを記憶手段に記憶するステップと、を有することを特徴とするプログラム作成支援方法、として構成される。
プログラム作成支援システムは、プログラムの作成を支援するサーバ1と、ユーザが使用する複数の携帯端末2とが、通信ネットワーク9を介して接続して構成される。
携帯端末2は、例えばスマートフォン(以下単にスマホという)のような端末である。携帯端末2のハードウェア構成については、図2を参照して後述する。
携帯端末2は、例えばスマートフォン(以下単にスマホという)のような携帯端末であり、種々のアプリケーションプログラム等を実行するプロセッサ(CPU)202と、データやプログラムを格納するメモリ203と、画面タッチ式の入力部204と、画面を表示する表示部205と、撮影機能であるカメラ206と、二次元バーコードを読み取るバーコードリーダ207と、ネットワーク9を通してサーバ1とデータ通信を行うネットワーク接続部208とを有する。スマホはインターネットを通して多くのサイトと接続することができて、ユーザが希望するアプリケーションがCPU202で実行される。また、スマホは上記以外に例えば音声入出力機能を始め種々の機能を有している。
図3は、プログラムシートの例を示す。
プログラムシート(以下単にシートという)30は、プログラムの作成に用いられる、例えばA4サイズの用紙である。学校の授業では、予め印刷されたシート30を先生が各生徒に配布する。シート30は普通の紙製というよりも、生徒が何回も使用できて、チップの配置に耐えられるように、プラスチック製が好ましい。
チップ40は、プログラムの命令が定義付けられた表示子である。例えば、命令の動作を絵柄で表現(印刷)した、縦2cm×横5cmほどのプラスチック製矩形片である。それぞれの絵柄は命令ごとに相違する。チップ40は、シート30上に容易に固定できて容易に剥がれるように、その裏面に簡易的な粘着材が形成されているのが好ましい。なお、チップ40の絵柄の原情報は画像としてプログラムDB106に記憶されている。
図5は、プログラム命令の例(命令リスト)を示す。
プログラム命令は、表示・動きを表す9つの命令と、制御文を表す2つの命令と、入出力を表す4つの命令と、パラメータ即ち1から9までの数値を表す命令と、その他の4つの命令から構成される。
次に、図8乃至図11を参照して、プログラム作成支援のために使用される各種のテーブルの構成について説明する。各テーブル80〜110は、管理情報DB105に記憶される。
カリキュラム管理テーブル80は、ユーザに提供するプログラム作成のカリキュラムを管理するテーブルである。ここで、カリキュラムとはユーザがプログラミングするための問題或いは課題と言ってもよい。カリキュラムと、カリキュラムに対応する具体的な問題内容と、当該カリキュラムにおいて使用されるシートとは関連付けられている。これについては、図15を参照して後述する。
ユーザ管理テーブル90は、プログラムを作成するユーザの情報を管理するテーブルである。ユーザ管理テーブル90は、ユーザの識別IDである識別情報と、ユーザの名前と、プログラムデータを記憶しているアドレスを示すプログラムデータ格納先インデックス(ID)と、カリキュラム識別情報として、カリキュラム管理テーブルから選択されて利用されるカリキュラム番号と、更新日時と、個人情報としてユーザが所有する携帯端末のメールアドレス等、を登録する。カリキュラム識別情報には、過去に利用したカリキュラム番号がログとして逐次登録されていく。この例では、プログラムデータ格納先IDは、作成されたプログラムデータを管理するプログラム管理テーブル110のアドレス或いはプログラム管理テーブル110を指定する情報を表す。
先生管理テーブル100は、学校の授業でプログラム学習をする場合、先生及びクラスを構成する生徒に関する情報を管理するテーブルである。先生管理テーブル100は、先生を識別する先生IDと、先生の名前と、プログラムデータを記憶しているアドレスを示すプログラムデータ格納先インデックス(ID)と、カリキュラム識別情報として、カリキュラム管理テーブルから選択されて利用されるカリキュラム番号と、ユーザ識別情報としてクラスの生徒識別IDと、個人情報としての先生が所有する携帯端末のメールアドレス等、を登録する。ユーザ識別情報にはクラスを構成する全ての複数の生徒IDが登録される。カリキュラム識別情報には、過去に利用したカリキュラム番号がログとして逐次登録されていく。
プログラム管理テーブル110は、作成されたプログラムに関する情報を管理するテーブルである。プログラム管理テーブル110は、プログラムを作成したユーザ識別IDと、カリキュラム番号と、作成されたプログラムデータと、プログラムの登録日時と、その修正日時と、を登録する。本実施例では、ユーザ識別IDには生徒識別IDが登録されることになる。プログラムデータとは、作成されたプログラムそのものであり、複数行のプログラムステップの場合その行数分が登録される。
次に、図12を参照して、プログラム作成の概略的な動作について説明する。
この例は、携帯端末2を所持している先生が、複数の生徒に対してプログラミングの授業を行う場合のフローを示している。図中、実線で示すステップは携帯端末又はサーバによる処理動作を表し、点線で示すステップは人間(先生又は生徒)の動作を表す。
次に、図13及び図14を参照して、プログラムの作成処理について説明する。
この処理に先立って、先生の携帯端末2からサーバ1が運営するサイトをアクセスして、ユーザ管理テーブル90にはユーザ(生徒)の名前等を含む個人情報が登録されている。また、先生管理テーブル100には、先生の名前や携帯端末2のメールアドレス、及びプログラミング授業に関わるクラスの生徒(ユーザ)の識別IDが登録されている。
このチップ配列の例は、問題「りんごをテーブルに置き部屋から出ましょう」に対して、3人の生徒がそれぞれ別のチップ配列を行った例である。図7A〜図7Cの何れも同じ動作を行い、正解となる。因みに、図示のチップの配列に基づくプログラム命令による動作は、以下の通りになる。
・右に2歩
・下に3歩
・拾う
・左に2歩
・置く
・下に2歩
・扉を開ける。
プログラム作成処理に際して、まず画像処理部104が、取得した上記画像からチップの有する絵柄の画像を認識する処理を行う(S1304)。その後、プログラム作成処理部103が、認識結果に基づいてプログラムの生成処理を行う(S1305)。これらの処理については、図14を参照して後述する。
なお、完成後のプログラムの実行の例については、図16を参照して後述する。
実施例1では、作成されたプログラムは、先生が所持する携帯端末2のCPU202で実行される。プログラムの実行は、キャラクタの動作を伴う動画として表示部205の画面に表示される、とした。しかし、これに限らず、プログラムは種々の機器で実行される。
上記実施例1は視覚正常者によるプログラム作成を前提としているが、本発明は視覚障害者がプログラム作成を行う場合にも有用である。その一例をあげれば、視覚障害者のためにシート30及び各チップ40には点字が施される。即ち、シート30のマトリックス線やガイドライン304、及びタイトル301や「スタート」マーク303は、上記した印刷の他に点字が形成される。また、各チップ40の所定の位置には上記した絵柄の他にチップの「名称」を表す点字が施される。さらに、命令テーブル50には、図5に示す構成に加えて、各チップの「名称」に対応して音符データが登録される。
実施例1によるプログラム作成支援システムは、プログラム作成処理部103、画像処理部104、及び関連するテーブルや情報を記憶する管理情報DB105、プログラムDB106を全てサーバ1が有する。しかし、他の例によるプログラム作成支援システムは、これらの処理機能やDBの全部又は一部を携帯端末2に持たせることができる。
実施例1では、図12に示すように、先生が所持する携帯端末2を使用して、生徒が作成したシート30上のチップ40の配列を撮影するとした。しかし、プログラムの学習は学校の授業のみで行なわれるわけはなく、ユーザが自ら1人で行うこともできる。この場合、ユーザが携帯端末を所持していて、自分でログイン動作等の基本的な操作ができることが好ましい。
実施例1では、図13を参照する処理フローにおいて、画像の取込み、送信(S1303)からプログラムの作成処理(S1305)、プログラムの実行(S1307)、を一連の処理として行うように説明した。しかし他の例によれば、これらの処理ステップを複数に分けてそれぞれ別のタイミングで行うことも可能である。例えば、学校の授業において、第1回目では、シート30上にチップ40を並べるまでを学習させ、複数の生徒がそれぞれ作成したチップ配列をカメラ206で撮影して、複数のチップ配列シート画像をメモリ203に格納するまでとし、第2回目でメモリ203に格納されたチップ配列シート画像をサーバ1へ送信して、サーバでプログラム作成処理して、作成されたプログラムを携帯端末2へ送信させてメモリ203に格納して、1人の生徒のプログラムをテスト実行させるまでとし、3回目で残りの生徒の作成したプログラムをテスト実行させて、その後、プログラムの修正作業をさせる等、複数回に分けて実施することが可能である。特に学校の授業では、全体の生徒の進捗を見ながら進めることが重要なので、上記のように、プログラムの作成過程を幾つかに分けて進めることが有意義である。
実施例1では、カリキュラム管理テーブル80には当該カリキュラムで使用される全ての命令の参照番号(図5の命令テーブル50から選択された命令の参照番号)が登録されるとした。他の例においては、命令テーブル50から選択された命令の、チップの画像、名称、動作、パラメータ、及び命令コードの各データを登録するようにしてもよい。さらに、携帯端末2にプログラム作成支援のためのアプリケーションをサーバ1からダウンロードしておくことで、チップ配列画像を基にプログラムを作成する処理を携帯端末2のCPU202で行える。
シート30は、図3に示したものに限定されない。チップ40の配列の容易性、簡便性を考慮すれば、プログラムエリア302に「スタート」マークや罫線やガイドライン304が印刷されている方が好ましいが、代案によれば、それらは必ずしも必要とされない。チップ40の配列の開始位置や配列方向が分れば、或いはある程度習熟したユーザならば、プログラムエリア302に罫線やガイドライン304は無くてもよいであろう。また、「スタート」マーク303は、「START」のチップで代用できる。
チップ40に関する他の例として、チップ40に施した絵柄や形状、大きさは、図4乃至図5に示したものに限定されない。絵柄に関して言えば、図4に示したような抽象的な絵や文字に限らず、例えば、ウサギが走ったり、回転したり、物を拾うような具体的な絵でもよい。その方が幼児にとっては絵と命令の意味との関係が理解し易いであろう。他の例としてトランプやカルタでもよい。また、チップの形状は四辺形に限らず、種々の形状であってよい。例えばウサギが走ったり、寝たり、飛んだりする絵を切り抜いた形状でもよい。
上記実施例では、携帯端末2が有するバーコードリーダ207によって、シート30の識別部305を読み取るとした。代案では、カメラ206で識別部305を読み取って、画像認識機能により識別部305が有する識別情報を認識するようにすることもできる。
本発明は上記実施例ないし代替例以外にも、種々変形、応用して実施することができる。
102:情報管理部 103:プログラム作成処理部
104:画像処理部 105:管理情報DB 106:プログラムDB
202:CPU 203:メモリ 204:入力部
205:表示部 206:カメラ 207:バーコードリーダ
208:ネットワーク接続部
30:シート 301:タイトル 302:プログラムエリア
303:スタートマーク 304ガイドライン 305:識別部
40:チップ 50:命令テーブル
80:カリキュラム管理テーブル 90:ユーザ管理テーブル
100:先生管理テーブル 110:プログラム管理テーブル
Claims (13)
- コンピュータを用いて、プログラムの作成を支援するプログラム作成支援システムであって、
絵柄の描かれた平面状の複数のチップと、
前記複数のチップを配列するための案内となるガイドラインと、前記ガイドラインの上部に前記絵柄の1つとしてスタートマークが設けられたシートと、
前記複数のチップが有する前記絵柄の画像とプログラムの命令とを対応付けて登録する命令テーブルと、
前記スタートマークを起点として、前記ガイドラインに沿って前記シート上に並べられた前記複数のチップの配列を撮影するカメラと、
該カメラで取得された前記複数のチップの配列の画像から、前記複数のチップが有する前記絵柄の画像を認識する画像処理部と、
前記命令テーブルを参照して、該画像処理部で認識された前記絵柄の画像に対応する命令を特定して、特定された複数の該命令から構成されるプログラムを生成するプログラム作成処理部と、
を有することを特徴とするプログラム作成支援システム。 - 前記シートには、前記ガイドラインに沿う複数の縦線と、複数の横線から構成されるマトリクス線が設けられ、
前記複数のチップは、前記マトリクス線の前記縦線の方向及び前記横線の方向へ配列可能であり、
前記カメラは、前記縦線の方向及び前記横線の方向へ並べられた前記複数のチップの配列を撮影する
ことを特徴とする請求項1のプログラム作成支援システム。 - 前記画像処理部は、取得された前記複数のチップの画像の配列が傾いている場合、前記ガイドラインを基に前記複数のチップの画像の傾きを補正し、
前記プログラム作成処理部は、
補正された前記複数のチップの画像について、前記命令テーブルを参照して、前記命令テーブルに登録された画像に対応する命令コードを選択して、複数の命令コードを整列させ、
前記整列された命令コードの順にプログラムデータを生成する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のプログラム作成支援システム。 - 前記プログラム作成支援システムは、サーバと、該サーバにネットワークを介して接続する携帯端末とを有して構成され、
前記コンピュータはサーバであり、
該サーバは、前記命令テーブルと、前記画像処理部と、前記プログラム作成処理部を有し、
前記携帯端末は、前記カメラと、入力部と、表示部と、プログラムを実行するプロセッサと、記憶部と、該ネットワークに接続するネットワーク接続部と、を有し、
前記プログラム作成処理部により作成された前記プログラムは該携帯端末へ送信されて、該携帯端末の該プロセッサは受信した前記プログラムを実行し、該表示部は前記プログラムの実行の様子を表示する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの項に記載のプログラム作成支援システム。 - 前記プログラム作成支援システムは、サーバにネットワークを介して接続される携帯端末を有して構成され、
前記携帯端末は、前記カメラと、入力部と、表示部と、プログラムを実行するプロセッサと、記憶部と、該ネットワークに接続するネットワーク接続部と、を有し、
該プロセッサは、前記画像処理部と、前記プログラム作成処理部を有し、
該記憶部は前記命令テーブルを保持し、
前記プログラム作成処理部により作成された前記プログラムは、該プロセッサで実行され、該実行の様子を該表示部に表示する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの項に記載のプログラム作成支援システム。 - 前記プログラム作成支援システムは、
プログラミングのカリキュラムを識別するカリキュラム識別情報と、該カリキュラムに基づくプログラミングに使用される、前記命令テーブルから選択された複数の命令に関する情報を登録するカリキュラム管理テーブルを有し、
前記シートは、前記カリキュラム管理テーブルに登録される前記カリキュラム識別情報を組み込んだ識別部を有し、
前記携帯端末は、前記シートの前記識別部を読み取る読取手段を有し、
前記携帯端末が有するプロセッサは、前記読取手段によって取得された前記カリキュラム識別情報を基に、前記カリキュラム管理テーブルにより参照される前記複数の命令と関連付ける
ことを特徴とする請求項4又は5のプログラム作成支援システム。 - 前記命令テーブルにおける、前記チップが有する絵柄の画像と該プログラムの命令との対応は、該コンピュータへの入力指示によって変更可能である、
ことを特徴とする請求項1のプログラム作成支援システム。 - 前記プログラム作成処理部により作成されたプログラムのデータを管理するプログラム管理テーブルと、該コンピュータに接続可能な複数の機器の情報を管理する接続機器管理テーブルと、を有し、
前記プログラム作成処理部は、前記プログラム管理テーブルに登録された前記プログラムを、前記接続機器管理テーブルを参照して選択された該機器において実行させる
ことを特徴とする請求項1のプログラム作成支援システム。 - コンピュータを用いて、プログラムの作成を支援するプログラム作成支援方法であって、
複数のチップが有する絵柄の画像とプログラムの命令とを対応付けて登録する命令テーブルを記憶手段に用意するステップと、
前記複数のチップを配列するための案内となるガイドラインと、前記ガイドラインの上部に前記絵柄の1つとしてスタートマークを有するシートに、前記スタートマークを起点として前記ガイドラインに沿って並べられた前記複数のチップの配列を、カメラが撮影するステップと、
該カメラで取得された前記複数のチップの配列の画像から、前記複数のチップが有する絵柄の画像を認識する画像処理ステップと、
前記命令テーブルを参照して、該画像処理ステップで認識された該絵柄の画像に対応する命令を特定して、特定された複数の該命令から構成されるプログラムを生成するプログラム作成処理ステップと、
該プログラム作成処理ステップにより作成されたプログラムを記憶手段に記憶するステップと、
を有することを特徴とするプログラム作成支援方法。 - 前記シートには、前記ガイドラインに沿う複数の縦線と、複数の横線から構成されるマトリクス線が設けられ、
前記複数のチップは、前記マトリクス線の前記縦線の方向及び前記横線の方向へ配列可能であり、
前記カメラは、前記縦線の方向及び前記横線の方向へ並べられた前記複数のチップの配列を撮影する
ことを特徴とする請求項9のプログラム作成支援方法。 - 前記画像処理ステップは、取得された前記複数のチップの画像の配列が傾いている場合、前記ガイドラインを基に前記複数のチップの画像の傾きを補正し、
前記プログラム作成処理ステップは、
補正された前記複数のチップの画像について、前記命令テーブルを参照して、前記命令テーブルに登録された画像に対応する命令コードを選択して、複数の命令コードを整列させ、
整列された命令コードの順にプログラムデータを生成する
ことを特徴とする請求項9のプログラム作成支援方法。 - 前記命令テーブルにおける、前記チップが有する絵柄の画像と該プログラムの命令との対応は、該コンピュータへの入力指示によって変更可能である、
ことを特徴とする請求項9のプログラム作成支援方法。 - 前記プログラム作成処理ステップにより作成されたプログラムのデータを管理するプログラム管理テーブルと、該コンピュータに接続可能な複数の機器の情報を管理する接続機器管理テーブルとを有し、
前記プログラム管理テーブルに登録された前記プログラムを、前記接続機器管理テーブルを参照して選択された該機器において実行させる
ことを特徴とする請求項9のプログラム作成支援方法。
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