JP7184402B2 - 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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Description

本発明は、プログラム作成支援システム及びその方法並びにそのプログラムに係り、特に初心者のプログラミング学習に好適なプログラム作成の支援技術に関するものである。
AI(人工知能)や情報技術(IT)の発展に伴い、プログラミング人材育成の重要性が叫ばれている。プログラミング人材育成ための対応の1つとして、我が国では、文部科学省が子供向けのプログラミング教育の重要性を提唱し、2020年から小学校でプログラミング教育が必須となった。既に、子供向けのプログラミング教育のシステムや教材等がいろいろと提案されている。
本出願人は、より簡単かつ安価に子供たちにプログラミングを学習させる新たな手法を特許文献1で提唱している。特許文献1には、固有の絵柄を有する複数のチップをシート上に配列させ、そのチップの配列をカメラで撮影して、得られた絵柄の画像を認識して、対応付けられた命令を特定することで、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支援システム及びその方法が開示されている。
特許第6253170号公報(2017年12月27日発行)
特許文献1に記載のプログラミング手法は、固有の絵柄の描かれた複数のチップをシート上に配列させ、そのチップの配列をカメラで撮影する。例えば、子供向けのプログラミング学習教室では、先生が、プログラミングのためのチップの配列の説明から始めて、生徒が並べたチップの配列をカメラ付きのタブレット端末で撮影しながらプログラムの作成を指導する。とりわけ、チップ配列をカメラで撮影する作業や、プログラムの作成状況の説明をその都度行なう必要があるので、先生の負担が増加する。
さらに、子供の年齢層やプログラミングの学習度合いに応じて、或いはユーザに応じてチップの絵柄を適宜変えたい、との要望があることが分かった。これらの要望に応えるとなると、同じ動作命令に対して複数の異なる絵柄の画像を適宜用意しなればならない。その結果、チップの数が増加し、更には絵柄の画像と命令の対応関係が複雑となり、命令テーブルの容量もより増大することになる。これらの課題を解決すべく、本発明者らはプログラミング手法の新たな仕組みを検討した。
本発明の目的は、カメラでチップ配列を撮影する作業を不要にして、プログラム作成の支援を容易に行うことにある。
本発明の他の目的は、課題或いはユーザの要望に応じてチップの絵柄をカスタマイズ可能とすることにある。
本発明に係るプログラム作成支援システムの好ましい一例は、コンピュータシステムを用いてプログラムを作成するプログラム作成支援システムであって、
視認特性の表示を有し固有情報が付与されたチップの前記固有情報と動作命令を予め対応付けて登録する命令テーブルと、
複数の前記チップを並べて形成されるチップ配列から、通信によって各チップの該固有情報を取得する通信部と、
前記通信部で取得された前記チップ配列の情報から、前記各チップが持つ前記固有情報および該固有情報の配列を認識するチップ認識処理部と、
前記命令テーブルを参照して、前記チップ認識処理部で認識された、前記配列に含まれる前記各チップの前記固有情報に対応する命令を選択して、該選択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。
本発明はまた、上記プログラム作成支援システムで実現されるプログラム作成支援方法、及びプログラム作成支援用プログラムとしても構成される。
本発明によれば、カメラでチップ配列を撮影する作業が不要となり、プログラム作成の支援を容易に行うことが可能となる。また、課題或いはユーザの要望に応じてチップの絵柄を変更することができ、カスタマイズ可能となる。
実施例1によるプログラム作成支援システムの構成を示す図である。 携帯端末の構成例を示す図である。 チップの例を示す図である。 配列シートの例を示す図である。 配列シート上にチップを配列した状態を示す図である。 課題シートの例を示す図である。 課題シートの例を示す図である。 命令テーブル60の構成例を示す図である。 課題管理テーブル70の構成例を示す図である。 ユーザ管理テーブル80の構成例を示す図である。 プログラム管理テーブル90の構成例を示す図である。 プログラム作成の処理動作を示すフローチャートである。 プログラム実行システムの構成を示す図である。 実施例2によるチップ配列の例を示す図である。 チップ配列の例を示す図である。 チップシートの例を示す図である。 実施例4による1シート構成の例を示す図である。
本発明の好ましい幾つかの実施例について詳細に説明する。本発明に係るプログラム作成支援システムの好ましい例は、サーバや携帯端末を含むコンピュータシステムを用いて実現される。
実施例1では、プログラミングのための文字や絵柄の描かれた複数のチップが用意される。複数のチップには、プログラムの動作命令等に関連する複数のチップと、エンドチップが含まれる。各チップは、固有のID(固有情報)が付与されたRFIDタグ(無線IC)を有する。さらに、複数のチップを配列する配列シートが用意される。配列シートには、通常チップの配列の先頭を示すスタートマークが表示されている。配列シートにはまた、チップのRFIDと通信するアンテナが印刷により施設され、このアンテナを介してチップのRFIDを受信する。携帯端末は、RFIDを読み取るRFIDリーダ(無線通信部)を有する。また、プログラム作成のための課題(カリキュラム或いは出題と言ってもよい)が記載された課題シートが用意される。
ユーザは、課題シートに記載された課題に従って、配列シート上のスタートマークを先頭にして複数のチップを並べ、最後にエンドチップを並べて、チップ配列を形成する。そして、RFIDリーダがアンテナを介して、チップ配列に含まれる各チップのRFIDと位置情報を取得する。携帯端末は、取得した各チップのIDと位置情報をサーバへ送信する。サーバでは、各チップのIDを基にプログラムを構成する命令コードを特定し、チップの位置情報を基にチップの配列を認識して、命令コードの配列順序を判断して、命令コードの配列からプログラムデータを作成する。作成されたプログラムデータは携帯端末へ送信されて実行される。例えば携帯端末のプロセッサが、作成されたプログラムを実行して、その様子を表示部の画面にキャラクタの動画として表示する。
以下、図面を参照して、実施例1について説明する。
図1は、プログラム作成支援システムの全体構成例を示す。
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が、通信ネットワーク9を介して接続して構成されるコンピュータシステムにおいて実現される。
サーバ1は、利用者の情報を管理し、携帯端末との間でデータ通信し、プログラムを作成し実行する等、の種々のデータ処理を行うコンピュータである。その機能及び処理の詳細については後述する。なお、サーバ1のハードウェア構成は図示していないが、プログラムを実行する処理装置(プロセッサ)、メモリ、ハードディスクのような外部記憶装置、入力器、表示器等のハードウェア資源を有する。
プログラムの作成を支援するために、サーバ1は、プログラム作成に関わるユーザやプログラムの管理情報を登録、処理する情報管理部102と、プログラムを作成するプログラム作成処理部103と、プログラムの作成に際してチップの情報を認識して処理するチップ認識処理部104を有する。チップの情報には、携帯端末2が取得するチップのRFIDと位置情報が含まれる。また、データベース(DB)として、ユーザの情報やプログラミング学習の利用に関する種々の管理情報(例えば各種の管理テーブル)を登録する管理情報DB105と、プログラム作成に関する情報を記憶するプログラムDB106を有する。これらの処理部及びDBの構成や機能については後で詳述する。なお、図示の例では、管理情報DB105とプログラムDB106とを別のDBとして構成しているが、これらは1つのDBで構成してもよい。
サーバ1はプログラム作成支援のためのサイトを有しており、携帯端末2からこのサイトに接続することで、プログラム作成の支援を受けることができる。
携帯端末2は、例えばスマートフォンやタブレット端末のような携帯端末である。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。
図2は、携帯端末2のハードウェア構成を示す。
携帯端末2は、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、チップが有するRFIDを読み取るRFIDリーダ207(無線通信部)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。携帯端末2が行う主な処理には、RFIDリーダ207が取得するチップのRFIDを基にチップの位置を判断して、チップごとのRFIDとその位置情報を含む情報をサーバ1へ送信すること、プログラミングのための課題を入力すること、および作成されたプログラムを試験的に実行すること、等の処理が含まれる。
携帯端末は上記の機能部以外に、例えば音声入出力部やバーコードリーダ等の種々の機能を有している。携帯端末2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をCPU202が実行する。とりわけ、プログラム作成支援を行うサーバ1に関連するURLを取得して、プログラミング支援のサービスを受けることができる。
[チップ]
図3は、プログラムの作成に用いられるチップの例を示す。
チップ311~319(総じて31と示す)は、プログラムの命令と関連付ける表示子である。チップ31は、命令の動作を文字または絵柄(以下単に絵柄という)で表示(視認特性の表示)した、縦2cm×横5cmほどの紙製またはプラスチック製矩形片である。それぞれの絵柄は命令の動作ごとに相違する。チップ31には、RFID(固有情報)を持つICタグが固定されている。チップが有するRFIDは命令に対応している。例えば、チップ311は「1つ左へ動く」の動作命令を示し、RFID「M004」を有する。チップ312は「1つ上へ動く」の動作命令を示し、RFID「M003」を有する。チップ319はチップ配列の最後に配置される「エンド」を示し(エンドチップという)、RFID「C002」を有する。複数のチップ311~314は通常の動作を示す(動作チップということがある)。チップのRFID(固有情報)と命令との関係は図6の命令テーブル60に示される。
図14は、初心者のカリキュラムに使用されるチップの例を示す。
多数のチップ(例えば30個のチップ)から成るチップ群が1枚のシート(チップシートという)30に印刷により形成されている。各チップにはICタグが埋設されている。チップシート30には、スタートチップ310、エンドチップ319、複数枚の動作チップ31、および「2」~「4」のような数字チップ318が含まれる。チップシート30のチップ間には切取線(不図示)が形成されている。ユーザはこの切取線で切り取って分離して個々のチップを製作することができる。
チップ群に数字チップ318を含ませる理由は、動作チップの数を極力抑えるためである。本実施例におけるプログラミングの教育の例では、同じ動作を繰り返す場合、同じ動作チップを複数枚配置することで実現できるが、その場合には同じ動作チップが何枚も必要となる。これに対して、1枚の動作チップに対して、繰り返しの数を数字チップで表示することで、動作チップの数を少なくできる。これにより、同じ動作チップを多数枚用意するという事態を防止できる。
図13に数字チップを用いた例を示す。図13(a)のように、同じ動作チップ「上へ動く」を2枚、「右へ動く」を3枚配置する(チップの総数は5枚)に代えて、図13(b)のように、動作チップ「上へ動く」の右隣に数字チップ「2」を配置し、動作チップ「右へ動く」の右隣に数字チップ「3」を配置することで、動作チップの枚数を削減することができる。
[配列シート]
図4Aおよび図4Bは、チップの配列シート40の例を示す。図4Bは配列シート上にチップが配置された状態を示す。
配列シート40は、その上に複数のチップ31を並べることができる、例えばA4サイズの用紙である。チップの配置に耐えられるように、厚紙またはプラスチック製が好ましい。
配列シート40には、縦方向に16行、横方向に3列のマトリクス状の罫線が印刷され、左端には1から16までの数字が付されている。各マトリクス状の線がチップ配置の案内となる。左列の上部には、スタートマーク41が表示されていて、そこから下方向(番号20方向)へ向けて、チップが配置されていく。中央列および右列には数字チップが配置されるように考慮されている。
さらに、配列シート40の、スタートマーク41の位置(すなわち上端部)および下端部には、チップ31のRFIDを検知するための、アンテナ421、422(総じて42と示す)が印刷により施設されている。各チップ31のRFIDタグはパッシブ型のタグであり、RFIDリーダ207から発せられる電波を、アンテナ42を介してエネルギー源として動作して、その反射波にRFIDを乗せて返信する。なお、スタートマーク41にもスタートチップとしてのRFIDタグが埋設されている。
アンテナ421,422を、配列シート40の上端部と、下端部に施設した理由は、配列シート上に配置された複数のチップの位置を高精度に検出するためである。すなわち、複数のチップが配置される範囲をカバーして、2つのアンテナ421、422を対抗して設置し、それらのアンテナから出力される電波強度を検出することで、チップ配列を形成する各チップの位置情報(すなわちチップの配列順序に伴うRFIDの位置情報)を精度良く検出することができる。
なお、2つのアンテナを配置する他の例として、アンテナ422を下端部に設けないで、エンドチップ319に設置する例があり得る。エンドチップ319にアンテナを設置すれば、スタートマーク41付近にあるアンテナ421と、エンドチップ319に設けたアンテナとが最短距離となるので、上記例に比べて、2つのアンテナの間に配置された複数のチップのRFIDの電波強度をより高精度に検出することができる。
なお、1つのアンテナでチップの位置情報が十分に検出可能な場合には、アンテナ422を設置しないで、スタートマーク41の付近に設置されたアンテナ421のみを使用することで足りる。
アンテナの配置に関する更に他の例として、上記のようにアンテナをスタートマーク41やエンドチップに設けずに、配列シート40の縦方向に1列、または縦方向に複数列(例えば3列)に亘って設けてもよい。この例によれば、アンテナがチップの配列方向に向けて設置されるので、アンテナに要するコストが高くなるが、全てのチップのRFIDを正確に検出することができ、全てのチップの位置情報を的確に取得することができる。
[課題シート]
図5A,5Bは、課題シートの具体例を示す。
課題シートは、ユーザが取り組むプログラム作成のための課題(テーマ又は出題或いはカリキュラムということもある)が記載された用紙である。課題が異なる度に別の課題シートが配布される。
図示のように、課題シート50には、課題に応じて、テーマ(タイトルといってもよい)501と、課題番号502、絵図503、説明文504、マップ505が描かれている。
課題(又は課題シート)を識別するために、課題ごとに異なる固有の識別情報として「01」や「02」のような課題番号が付与される。課題番号502にはその課題番号が表示される。図示の、課題01は「がっこうへいこう」、課題02は「がつこうにくるまでおむかえにいこう」、のように、課題に応じてプログラムの内容が異なり、絵図503やマップ505も相違する場合がある。マップ505にはマトリクス5051が表示され、そのマトリクスの1つずつマス目を使用して、道路や草原等の絵が描かれている。なお、課題によっては、必ずしもマップ505を必要としない例があろう。
本実施例によるプログラム作成は、動作命令を組み合わせて課題を実現することにあり、キャラクタ506を道路5052上に移動させて目的地へ連れて行くためのプログラムを学習させる。マトリクスの1マスは、1つの動作命令、例えば「左へ行く」の1枚のチップに対応しており、例えば3マス左へ行くには、3枚の「左へ行く」動作チップを並べることになる。
例えば、学校のクラス或いは塾では、先生(ユーザ)が、課題が変わる度にその課題に対応した課題シート50を生徒に配布する。そして、ユーザは課題シート50を使用するときに、携帯端末2の入力部204を用いて課題シート50の課題番号502を入力することができる。これにより、課題シート50と課題管理テーブル70(図7参照)に登録された課題番号とが対応付けられる。なお、入力部204以外に、携帯端末2のカメラ206を用いて課題シートの課題番号を取得することも可能である。
次に、図6~図9を参照して、各管理テーブルの構成について説明する。
[命令テーブル]
図6は命令テーブルの構成例を示す。図6は、図3に示すチップの固有情報(RFID)と命令との関係を示す例である。すなわち、スタートマーク41に付与された固有情報「C001」とスタート命令、エンドチップ319に付与された固有情報「C002」とエンド命令、「上へ動く」~「右へ動く」の動作命令の各チップに付与された固有情報「M003」~「M006」、および数値命令「NUM02」等の関係が登録されている。
チップのRFIDと命令が一意に対応していることに意義がある。これは、チップの絵柄を自由に表示できるという利点を与える。すなわち、特許文献1に記載のプログラミング手法は、チップの絵柄の画像と命令(命令コード)との関係を一意に決めていたので、同じ動作命令でも、絵柄が異なれば、その異なった絵柄の画像と命令の関係を命令テーブルに登録する必要があった。これでは、例えばユーザ毎にチップの絵柄を変えたいという要望(ユーザカスタマイズ)に対しては、絵柄の異なる同じ動作命令を多数用意する必要があり、絵柄の画像と命令の対応関係が複雑となり、命令テーブルの容量も増加する。
これに対して、本実施例によれば、チップの絵柄は命令テーブルの登録内容とは関係しないので、絵柄を自由に選択して表示できる。例えば、同じ動作命令を含む命令群に対して、あるユーザAにはキャラクタXを用いて目的の動作を連想させる絵柄の表示とし、他のユーザBには別のキャラクタYを用いた絵柄の表示とすることができる。さらに言えば、ユーザ自らが任意にチップの絵柄を作成し、或いはその絵柄を変更することができる。このように、チップのRFIDと命令の関係を一意に決めておくので、チップの絵柄を異ならせ、或いはそれを変更することができる仕組みを構築できる。
なお、チップの新たなRFIDと新たな命令の関係を規定した場合や、既存の命令を削除又は変更したい場合には、命令テーブル60の内容を変更することができる。それは、サーバ1が有する入力器(図示せず)又は携帯端末2から管理者の入力指示によって、命令テーブル60におけるチップのRFIDと命令との対応関係を変更する。
[課題管理テーブル70]
図7は課題管理テーブルの構成例を示す。
課題管理テーブル70は、プログラミングの課題と、課題に使用されるチップと、命令とを関連付けて管理する。すなわち、課題管理テーブル70は、課題シート50の課題識別情報と、課題シート50に記載された具体的な内容と、当該課題シートに使用されるチップとを関係付ける。課題管理テーブル70は課題ごと即ち課題番号ごとに構築されるので、異なる複数の課題があれば、異なる複数の課題管理テーブル70が作成される。
図7に示すように、課題管理テーブル70は、課題に固有な識別情報と、課題内容と、課題内容に登場するキャラクタと、課題を実行するアプリケーションと、チップ情報、等の情報を管理する。ここで、課題情報は課題シート50の課題番号502を示す。
課題内容に関して、テーマは課題シート50のテーマ501、課題例文は説明文504、絵図(マップを含む)は絵図503とマップ505、をそれぞれ示す。なお、テーマや課題例文はテキストとして、絵図は画像ファイルとして、サーバ1のデータベース(DB)(不図示)に記憶されており、課題管理テーブル70の課題内容の各情報はDB内のそれらの情報と紐付けられている。
キャラクタとは課題シートに表示されるキャラクタ506であり、このキャラクタは画像ファイルとしてサーバ1のDBに記憶されている。課題管理テーブル70のキャラクタ名と、キャラクタの画像ファイルは紐付けられている。
アプリケーションとは、当該課題で使用されるキャラクタの実行条件を規定する。アプリケーションの実行条件とは、例えば当該課題において使用されるプログラムを読み出すためのアドレス(例えばURL)やそのプログラムで使用されるキャラクタの動作条件等である。
チップ情報とは、当該課題に使用するチップ名、チップの枚数等である。チップ名はチップの動作名、およびチップのRFIDと紐付けられる。中上級者向けともなると、課題に応じてチップの種類や数も増えるが、それらのチップ情報がここで管理される。
[ユーザ管理テーブル80]
図8は、ユーザ管理テーブルの構成例を示す。
ユーザ管理テーブル80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80は、ユーザ識別情報であるユーザ識別ID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アドレスと、課題識別情報として、ユーザによって使用される課題シート50から取得された課題番号と、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。課題識別情報には、過去に利用した課題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アドレスは、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90が指定するプログラムデータ格納先アドレスを表す。
なお、学校の授業や塾等の団体でプログラム学習をする場合には、先生が所持する携帯端末2を用いてサーバ1とデータ通信するので、先生が一人のユーザとなってこのユーザ管理テーブルに登録してもよい。
[プログラム管理テーブル90]
図9は、プログラム管理テーブルの構成例を示す。
プログラム管理テーブル90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90は、プログラムを作成したユーザのユーザ識別IDと、課題番号と、作成されたプログラムデータと、プログラムデータ格納先アドレスと、プログラムの登録日時と、その修正日時と、を登録する。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のデータが登録される。
[プログラム作成の動作]
図10を参照して、プログラム作成の動作について説明する。
この例は、携帯端末2を所持しているユーザが、プログラミングを行う場合のフローを示している。
まず、ユーザは携帯端末2を操作してアカウントとパスワード(纏めてユーザ識別IDという)を入力してログインを行う(S101)。サーバ1の情報管理部102は、入力されたアカウントとパスワードが既にユーザ管理テーブル80に登録されているものと一致するかを判定する。判定の結果、正当なユーザの携帯端末2はネットワーク9を介してサーバ1と接続され、本件のプログラム作成のサイトに接続される。これで、プログラム作成支援のためのアプリケーションプログラムの実行が開始される(S102)。
ユーザはまた、チップ31のセット、配列シート40、および課題シート50を準備する。そして、サーバ1が携帯端末1の表示部205に課題番号の入力を促す画面を表示すると、ユーザは、携帯端末2の入力部204より課題シート50の課題番号502を入力する。携帯端末2のCPU202は、サーバ1から課題管理テーブル70の情報を取得して、入力部204から入力された課題番号502が正しいか、すなわちユーザが使用する課題シート50が正しいかを判断する(S103)。
そして、ユーザは課題シート50の説明文504やマップ505に従って、複数のチップ31を配列シート40上に配置する作業を行う。この場合、ユーザは、配列シート40のスタートマーク41から縦方向へ複数の通常チップ31を並べて、最後にエンドチップ319を配置する。
チップ31の配列作業が終了すると、ユーザは、携帯端末2のRFIDリーダ207を起動する。すると、RFIDリーダ207は、アンテナ421、422を介して全てのチップ31のRFIDを取得する。携帯端末2のCPU202は、RFIDリーダ207が取得した各RFIDの電波強度と電波の方向を基に、各RFIDの位置をX-Y座標(二次元座標)に変換して、X-Y座標で表現した各チップの位置を基にRFIDの配列を算出する。そして、CPU202は、取得された複数のチップのRFIDと配列の情報(ここではこれらを纏めてチップ配列情報という)を、入力された上記課題番号と共にサーバ1へ送信する(S104)。サーバ1への送信情報には、携帯端末2のアドレスやユーザ識別IDも含まれる。以後、課題番号やユーザ識別ID、上記アドレス、および上記チップ配列情報を含めてチップ配列情報等という。
サーバ1がチップ配列情報等を受信すると、情報管理部102は、送信元のアドレスがユーザ管理テーブル80に登録されたメールアドレスかを確認する。さらに、ユーザ識別IDがユーザ管理テーブル80に登録されたものかを確認する。この確認が正しければ、プログラム作成処理に移る。
サーバ1は複数の課題に関する課題管理テーブル60を管理していることを前提としている。そこで、サーバ1がチップ配列情報と課題番号を受信すると、情報管理部102は、受信した課題番号に対応する1の課題管理テーブル70を選択する。併せて、情報管理部102は当該課題番号をユーザ管理テーブル80に登録する。
プログラム作成処理に際して、まず、チップ認識処理部104が、チップ配列情報を基に複数のチップのRFIDとそのRFIDの配列位置を認識する処理を行う(S105)。この配列位置には、二次元座標における各チップのRFIDの位置が含まれる。チップ認識処理S105では、認識されたチップの配列位置と、チップ配列情報に含まれるスタートマークからエンドチップまでの各チップ31のRFIDを判定する。
そして、プログラム作成処理S106において、プログラム作成処理部103が、上記のチップ認識されたRFIDが、命令テーブル60に登録されたRFIDと一致するかを判断する。この処理により、命令テーブル60に登録されたRFIDに対応する命令コードが順次選択される。プログラム作成処理S106では、チップ認識処理S105より特定されたRFIDに対応する命令コードを、上記配列位置に従って整列させる。命令コードを整列する理由は、認識されたRFIDは命令コードには変換されたが、その配列は未だチップ31が配列された状態のままであるため、命令コードを並び直して整列させるためである。
さらにプログラムの生成に際して、命令テーブル60を参照して命令コードの並び方が正しいかを確認する。例えば、上記チップ認識処理の結果、「上へ動く」の命令コードの右隣りにパラメータ「回数」の命令コード(数字チップに対応する)が並ぶ場合は正しいが、「拾う」や「置く」の命令コードの右隣りにパラメータ「回数」が並ぶ場合は、命令テーブル60で許可していないので正しくないと判断する。並び方が正しくない場合、一例ではそのパラメータを無視する、或いはエラーの状況を携帯端末20の表示部205に表示させることができる。また、命令コードに対するパラメータの並び方が正しい場合であっても、パラメータの命令コードが許容範囲を超えて右側にずれている場合には、その命令コードを左側に移動させて、例えば「上へ動く」命令コードの右隣りに整列させる。
命令コードの整列及び確認が終了すると、整列された命令コードの順にプログラムコード化してプログラムデータを生成する。作成されたプログラムのデータは、プログラム管理テーブル90の「プログラム」エリアに格納される。プログラム管理テーブル90には、ユーザ識別ID、課題番号、プログラム登録日時も併せて登録される。
上記の処理動作により複数のチップ31の配列に基づくプログラムが作成される。
プログラム作成処理部103で作成されたプログラムデータは、情報管理部102の処理に従って、プログラム管理テーブル90に格納される。即ち、プログラム管理テーブル90において、「ユーザ識別情報」には当該プログラムを作成したユーザ識別IDが、「課題識別情報」には当該プログラミングに関わる課題番号が、「プログラム」には作成されたプログラムデータが、「プログラムの登録日時」にはプログラムを格納した日時が、それぞれ登録される。
その後、プログラム管理テーブル90に登録されたプログラムを実行することができる(S108)。一例では、プログラムの実行はその前段にプログラムのテスト及びその確認の処理を含んでいる。それは、チップ31の配列において、制御文のチップやパラメータのチップが所定の規則に従って配列されていないとか、「END」が無い等の場合があり、これらはプログラムの実行上エラーとしなければならないからである。テスト及び確認の処理においてそのようなエラーが発見されると、プログラムデータの修正作業に移る。
すなわち、プログラムのテスト及び確認のために、プログラム管理テーブル90に格納されたプログラムデータはネットワーク9を介して、送信元の携帯端末2へ送信され、CPU202で実行される。CPU202によるプログラムの実行は、例えば課題管理テーブル70に登録されたキャラクタの動画として、表示部205に表示される。ユーザは、表示部205に表示される動画を見て、最初に選択した「課題」とチップ配列情報におけるチップ配列を基に、表示された動画が正しいかを判断する。その結果、正しくないと判断した場合には、プログラムの修正に移る。この場合、入力部204よりプログラムの修正を指示すると、その指示はサーバ1へ送信されて、プログラム管理テーブル90に修正中のフラグ(図示せず)が記憶される。ユーザによるプログラミングの修正が終わると、上述した動作と同様にして、修正されたチップ配列情報がサーバ1へ送信される。この場合、同様にして、プログラム管理テーブル90に修正された(修正版)プログラムデータが格納される。併せてプログラム管理テーブル90の修正日時が登録される。
修正版プログラムは、上記と同様にして携帯端末2で実行される。その結果、エラーが無ければ、その旨がサーバ1へ送信されて、プログラム完成を示すフラグ(図示せず)がプログラム管理テーブル90に登録される。
上記の動作説明では、携帯端末2の入力部204から課題番号を入力する、とした。他の例によれば、課題シート50の課題番号502の場所に、課題番号を保持したRFIDを埋設しておき、このRFIDを携帯端末2のRFIDリーダ207で読み取るようにしてもよい。
[プログラムの実行]
作成されたプログラムは、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。
図11は、プログラム作成支援システムに接続されるプログラム実行システムの構成を示す。プログラム作成支援システムを形成するサーバ1には、ネットワーク9を介して、スクリーンに動画や映像を投影するプロジェクタや大型表示装置151、音響機器152、ロボットやミニカー等の動作機器153、等のプログラム実行機器(以下単に実行機器という)が接続される。
プログラムが実行される実行機器は1つの限らず、複数の機器で可能である。例えば、命令テーブルの入出力命令の中から「音を鳴らす」が用いられる場合、表示装置151にキャラクタの動作が表示され、さらに音響機器152から音声が発生される。
実行機器はインターネットに接続可能な、IPアドレスを有する全ての機器が対象となり得る。実行機器の管理は、サーバ1の管理情報DB105に、接続可能な機器のIPアドレス又はURLを登録する実行機器管理テーブルを用意しておき、実行機器管理テーブルを参照して出力先の実行機器を選択することで、プログラムが実行される機器への接続が可能である。実行機器の選択は、予め決めておいてもよいし、プログラムの完成した後にユーザが所持する携帯端末2又は他の携帯端末から選択することができる。
[チップ配列シートを使用しない例1]
実施例1がチップ配列シートを使用する例であるのに対して、実施例2はチップ配列シートを使用しないで、チップ配列を形成する例である。図12はチップ配列の例を示す。
文字や絵柄の描かれた複数のチップとして、チップ配列の先頭に配置されるスタートチップ310と、プログラムの動作命令等に関連する複数のチップ(動作チップ)311~314と、チップ配列の最後に配置されるエンドチップ319が用意される。各チップは、RFID(固有情報)が付与されたRFIDタグ(無線IC)を有する。さらに、スタートチップ310とエンドチップ319にはそれぞれアンテナ321、322が埋設されていて、各チップのRFIDを取得する。
携帯端末2のRFIDリーダ207が、アンテナ321、322を介して、各チップのRFIDを受信する。なお、実施例1でも述べたように、チップ配列における複数のチップの位置を高精度に検出するために、アンテナはスタートチップ310とエンドチップ319に設けるのが好ましいが、チップ配列における複数のチップの位置が検出できれば、スタートチップ310のみにアンテナを設けることでもよい。その他の機能や動作は、実施例1と同様であるので、説明を省略する。
実施例2によれば、チップ配列シートが無くても、チップの配列のルールを説明しておけば、課題に応じたチップの配列、プログラミングが可能となる。とりわけ、チップ配列シートやチップの数に制限されずに、自由にチップを配列することができる。例えば、中上級者向けにはチップの数を増やして教育するので、チップ配列シートが無くてもよいであろう。
実施例2の他の例として、スタートチップ310のRFIDには、「スタート」を示すRFIDに加えて、課題ごと異なる課題番号を含ませることができる。課題番号は、課題シート50の課題番号に対応している。スタートチップは課題に対応しているので、スタートチップを変えるだけで、課題の変更が可能である。この課題番号により、課題シート50と、チップ配列と、課題番号と対応する課題管理テーブル70とが関連付けられる。スタートチップに課題番号を付与することで、携帯端末2を用いて課題番号を入力する操作を省略することができる。
[ブック構成]
実施例1が課題シートを1枚ずつユーザに配布する例であるのに対して、実施例3は複数ページにわたる課題シート50をブック(冊子)として構成する。ブックは通常、表紙と裏表紙が比較的厚い紙で形成される。そこで、ブックの好ましい例として、表紙の裏に図4Aに示すような配列シート40を配置し、裏表紙の内側に図14に示すようなチップシートを配置し、中紙のページとして図5A,5Bに示すような複数ページにわたる課題シート50を配置して構成することができる。なお、代案として、配列シート40を表紙の裏に設けず、チップシート30を裏表紙に設けないで、それぞれ独立のページとしてブックに挿入してもよい。
さらに、プログラム作成支援サービスを説明するページまたは任意のページに、サーバが提供するプログラム作成支援サービスのサイトを識別する情報を含む二次元バーコードの表示を含ませることができる。ユーザは、携帯端末2が有するバーコードリーダでこの二次元バーコードを読ませて、その読取り情報を基にプログラム作成支援サービスのサイトへアクセスして、プログラム作成のサービスを受けることができる。
ブック構成では、ブックに含まれる複数の課題シートが全て同じ課題の場合、課題情報はブックの適当なページに付与することができる。例えば、サイト情報を含む上記二次元バーコードに課題情報を含ませることができる。また、ブックが複数の異なる課題の課題シートを含む場合、課題シートごとに課題情報を付与すればよい。また、複数のページごとに「章」を構成して各章ごとに異なる課題シートを含む場合、各章の適当なページ(例えば章ごとの仕切りページ)ごとに課題情報を付与することができる。
なお、本実施例によるブックは、チップ31やチップ配列シート40がRFIDやアンテナを有している場合(実施例1乃至2)だけでなく、特許文献1に開示された例、すなわちチップ画像を画像処理部(特許文献1の符号104)で処理してプログラムを作成する実施例にも適用できる。
[1枚シート構成]
図15に、実施例6によるシートの構成を示す。実施例4は、1枚のシートに、実施例1におけるチップシート30、配列シート40、および課題シート50と同様の機能を持つものを掲載したものである。シート140は例えば、大きさがB4サイズ、中央部で内折りして左右開き可能な厚紙が好ましい。本実施例による1枚シートは、とりわけ、少ないチップの数でプログラミング学習を行う初心者向けを想定している。プログラミングに要する全ての部品を1枚シートに収容してユーザに提供することができるので、コンパクトで便利である。
チップ群1401は21個のチップの集合から成り、各チップ間に設けられた切取線(不図示)で切断してそれぞれ独立したチップを作製できる。初心者用のため、チップの種類は「上」「下」「右」「左」の各複数枚の動作チップと、「エンド」チップの5種類である。
チップ配列部1402は、スタートマーク14021と、複数のチップを縦方向に配列する配列部14022の表示を有する。このシートは初心者用のため、数字チップを用いないので、配列部14022は一列で足りる。
課題表示部1403は、回答方法などの説明部14031と、事例の説明文14031と、マップ14033の表示を有する。この事例は、マップ14033において、ペンギンがスタート地点140331からゴール地点140332へ向けて散歩(移動)することを、チップを用いてプログラミングするものである。
なお、変形例として、1枚シート140に上記のチップ配列部14022を有しない例があり得る。それは、チップ群1401から作成される複数のチップをシート上に配列しないで、テーブルや床の上に配列する例(上記実施例2)に対応している。
また、他の変形例として、チップ群1401が無い例もあり得る。例えば、チップ群は他の課題に用いるチップと同様のものを用いる例も考えられ、その場合には、本件1枚シート140からチップ群1401を削除することができる。
なお、実施例4による1枚シートの構成は、チップ31やチップ配列シート40がRFIDやアンテナを有している場合(実施例1乃至3)だけでなく、特許文献1に開示された例、すなわちチップ画像を画像処理部(特許文献1の符号104)で処理してプログラムを作成する実施例にも適用できる。
上記実施例に対する変形例ないし代替例について幾つか説明する。
[プログラム作成支援システムの他の例]
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、チップ認識処理部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。一方、本実施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。
例えば、全ての処理機能及び関連する上記テーブル等を携帯端末2に持たせる場合、最初にプログラミング作成のサービスを行うサイト(例えばサーバ1が運営するサイト)にアクセスして、関係するアプリケーション(プログラム作成機能や関連する管理情報)をダウンロードして、携帯端末2に保持させる。その他は、上記実施例と同様にしてプログラムを作成することができる。図10に示す処理は、携帯端末2が有するCPU202においてプログラムで実行される。例えば、携帯端末2のメモリ203が複数の課題管理テーブル700を保持することができる。この場合、CPU202が、携帯端末2の入力部204からの入力操作或いは課題シート50の課題番号を識別して、1の課題管理テーブル700を指定することができる。
さらに、一部の処理機能やDBを携帯端末2に持たせる例として、例えば、サーバ1には命令テーブル60を保持させて、携帯端末2には、チップ認識処理機能やプログラム作成機能と、課題シート(課題番号)で使用される、命令テーブル60から選択されたチップの固有情報と命令の対応を含む課題管理テーブル70とを持たせることができる。
[チップの他の例]
チップ31の呼び名に関しては実施例1に限らない。例えば、カード、パーツ(part)、ピース(piece)、小片、紙片、エレメント(element)、総称して部品とか物品と呼んでもよい。
チップは、配列や後片づけ、収納を考えると平面状カードが好ましいが、必ずしも平面状部材に限らない。要は、配列することができる物品であって、チップ等の物品が持つ絵柄や形状の特性(視認特性という)と命令とが対応付けられるものであれば実現可能である。なお、視認特性を有する物品を、固有の表示を有する部品と呼んでもよいであろう。
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。
[附記]
特許請求の範囲に記載された発明以外の発明について下記する。
(1)視認特性の表示を有する複数のチップが描かれたチップシートであって、各該チップを分離して個々の該チップを製作することができるチップシートと、
前記複数のチップを配列して、チップ配列を形成することができる配列シートと、
プログラム作成のための課題が記載された、少なくとも1枚の課題シートと、
を1冊に含んで構成されたプログラム作成支援用ブック。
(2)プログラム作成支援サービスを提供するサイトの識別情報の表示を含むページをさらに有する、(1)に記載のプログラム作成支援用ブック。
(3)前記課題シートは、前記課題を識別する課題識別情報と、前記課題に関連する絵図と、前記課題に関連する説明文と、が描かれている、(1)または(2)に記載のプログラム作成支援用ブック。
(4)前記チップシートと前記配列シートは、前記課題シートよりも厚さの厚いシートで形成されている、(1)に記載のプログラム作成支援用ブック。
(5)視認特性の表示を有する複数のチップが描かれ、各該チップを分離して個々の該チップを製作することができるチップシート表示部と、
プログラム作成のための課題が記載された課題シート表示部と、を1枚のシートに有して構成されたプログラム作成支援用シート。
(6)分離された前記複数のチップを配列して、チップ配列を形成することができるチップ配列表示部を更に有する(5)に記載のプログラム作成支援用シート。
(7)前記チップシートまたは前記チップシート表示部に含まれる、各前記チップは固有情報を記憶する無線ICを有する、(1)または(5)に記載のプログラム作成支援用ブック又はプログラム作成支援用シート。
(8)前記チップシートまたは前記チップシート表示部における、各前記チップの周辺には切取線が形成されていて、該切取線に沿って切断して個々の前記チップを分離することができる、(1)または(5)に記載のプログラム作成支援用ブック又はプログラム作成支援用シート。
1:サーバ 2:携帯端末 9:ネットワーク 102:情報管理部 103:プログラム作成処理部 104:チップ認識処理部105:管理情報DB 106:プログラムDB 201:処理部 202:記憶部 203:ネットワーク接続部 204:入力部 205;表示部 206:カメラ 207:RFIDリーダ30:チップシート 31:チップ 310:スタートチップ319:エンドチップ 40:配列シート 421、422、42:アンテナ 50:課題シート 502:課題表示部 60:命令テーブル 70:課題管理テーブル 80:ユーザ管理テーブル 90:プログラム管理テーブル 140:1枚シート

Claims (5)

  1. コンピュータシステムを用いてプログラムを作成するプログラム作成支援システムであって、
    視認特性の表示を有し、固有情報を記憶する無線ICを有するチップの前記固有情報と動作命令を予め対応付けて登録する命令テーブルと、
    複数のチップが並べられるチップ配列シートと、
    前記チップ配列シート上に並べられたチップ配列に関する情報を取得する無線通信部と、
    前記無線通信部で取得された前記チップ配列に関する情報から、前記各チップが持つ前記固有情報および該固有情報の配列を認識するチップ認識処理部と、
    前記命令テーブルを参照して、前記チップ認識処理部で認識された、前記チップ配列に含まれる前記複数のチップの前記固有情報に対応する命令を選択して、該選択された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、を有し、
    前記複数のチップは、固有情報を有し前記チップ配列の先頭に配置されるスタートチップと、それぞれ固有情報を有し該スタートチップの後に配置される前記複数のチップ(動作チップ)と、固有情報を有し該チップ配列の最後に配置されるエンドチップとを含み、
    前記プログラム作成処理部は、前記チップ認識処理部により認識された前記スタートチップと前記エンドチップの間に配置された、前記複数のチップの前記固有情報に対応する命令を前記命令テーブルから選択し、
    プログラミングのために用意される課題と、該課題に使用される該複数のチップの前記固有情報とを関係付けて管理する課題管理テーブルを有し、
    前記プログラム作成処理部は、前記課題管理テーブルを基に、前記チップ認識処理部により認識された、前記複数のチップの固有情報に対応する命令を前記命令テーブルから選択し、
    前記スタートチップは、前記課題に固有の識別情報を有する
    ことを特徴とするプログラム作成支援システム。
  2. コンピュータシステムを用いてプログラムを作成するプログラム作成支援システムであって、
    視認特性の表示を有し、固有情報を記憶する無線ICを有するチップの前記固有情報と動作命令を予め対応付けて登録する命令テーブルと、
    複数のチップが並べられたチップ配列に関する情報を取得する無線通信部と、
    前記無線通信部で取得された前記チップ配列に関する情報から、前記各チップが持つ前記固有情報および該固有情報の配列を認識するチップ認識処理部と、
    前記命令テーブルを参照して、前記チップ認識処理部で認識された、前記配列に含まれる前記各チップの前記固有情報に対応する命令を選択して、該選択された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、を有し、
    前記チップ配列は、前記チップ配列の先頭に配置されるスタートチップと、該スタートチップの後に配置される前記複数のチップ(動作チップ)と、を含み、
    前記無線通信部は、前記スタートチップに設置され、
    プログラミングのために用意される課題と、該課題に使用される該複数のチップの前記固有情報とを関係付けて管理する課題管理テーブルを有し、
    前記プログラム作成処理部は、前記課題管理テーブルを基に、前記チップ認識処理部により認識された、前記複数のチップの固有情報に対応する命令を前記命令テーブルから選択し、
    前記スタートチップは、前記課題に固有の識別情報を有する
    ことを特徴とするプログラム作成支援システム。
  3. 前記コンピュータシステムは、ネットワークを介して接続される端末を含み、
    前記端末は、前記無線通信部と、入力部と、表示部と、プログラムを実行するプロセッサと、メモリと、を有し、
    該プロセッサは、該プログラムの実行により前記チップ認識処理部と、前記プログラム作成処理部を実現し、
    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またはに記載のプログラム作成支援システム。
  4. コンピュータシステムを用いてプログラムを作成するプログラム作成支援方法であって、
    命令テーブルが、視認特性の表示を有し、固有情報を記憶する無線ICを有するチップの前記固有情報と動作命令を予め対応付けて登録するステップと、
    課題管理テーブルが、プログラミングのために用意される課題と、該課題に使用される複数のチップの前記固有情報とを関係付けて管理するステップと、
    無線通信部が、チップ配列シート上に複数のチップが並べられたチップ配列に関する情報を取得する無線通信ステップと、
    チップ認識処理部が、前記無線通信ステップで取得された前記チップ配列に関する情報から、前記各チップが持つ前記固有情報および該固有情報の配列を認識するチップ認識処理ステップと、
    プログラム作成処理部が、前記命令テーブルを参照して、前記チップ認識処理ステップで認識された、前記チップ配列に含まれる前記複数のチップの前記固有情報に対応する命令を選択して、該選択された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、を有し、
    前記複数のチップは、固有情報を有し前記チップ配列の先頭に配置されるスタートチップと、それぞれ固有情報を有し該スタートチップの後に配置される前記複数のチップ(動作チップ)と、固有情報を有し該チップ配列の最後に配置されるエンドチップとを含み、
    前記スタートチップは、前記課題に固有の識別情報を有し、
    前記プログラム作成処理ステップは、前記チップ認識処理ステップにより認識された前記スタートチップと前記エンドチップの間に配置された、前記複数のチップの前記固有情報に対応する命令を前記命令テーブルから選択し、
    前記プログラム作成処理ステップは、前記課題管理テーブルを基に、前記チップ認識処理ステップにより認識された、前記複数のチップの固有情報に対応する命令を前記命令テーブルから選択する、
    ことを特徴とするプログラム作成支援方法。
  5. コンピュータシステムを用いてプログラムを作成するプログラム作成支援方法であって、
    命令テーブルが、視認特性の表示を有し、固有情報を記憶する無線ICを有するチップの前記固有情報と動作命令を予め対応付けて登録するステップと、
    課題管理テーブルが、プログラミングのために用意される課題と、該課題に使用される複数のチップの前記固有情報とを関係付けて管理するステップと、
    無線通信部が、複数のチップが並べられたチップ配列に関する情報を取得する無線通信ステップと、
    チップ認識処理部が、前記無線通信ステップで取得された前記チップ配列に関する情報から、前記各チップが持つ前記固有情報および該固有情報の配列を認識するチップ認識処理ステップと、
    プログラム作成処理部が、前記命令テーブルを参照して、前記チップ認識処理ステップで認識された、前記配列に含まれる前記各チップの前記固有情報に対応する命令を選択して、該選択された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、を有し、
    前記チップ配列は、前記チップ配列の先頭に配置されるスタートチップと、該スタートチップの後に配置される前記複数のチップ(動作チップ)と、を含み、
    前記スタートチップは、前記課題に固有の識別情報を有し、
    前記無線通信部は、前記スタートチップに設置され、
    前記プログラム作成処理ステップは、前記課題管理テーブルを基に、前記チップ認識処理ステップにより認識された、前記複数のチップの固有情報に対応する命令を前記命令テーブルから選択する、
    ことを特徴とするプログラム作成支援方法。
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