JPH0583910B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自宅または学習塾などにおける多数の
学習者に、一人一人の学力に対応した個別的な学
習指導を行う教育装置に関する。

今日の学校教育における授業は、40〜50人単位
のクラス編成をもとにした一斉授業形態が主流を
しめている。しかしながら、科学技術の進歩とそ
れに伴う社会経済の変化などを背景にして“一人
一人により質の高い教育を”の教育思潮が認識さ
れ、種々の教育方法が試みられてきた。その中で
特に期待されて開発と実践化研究が進められたも
のとしてコンピユータを利用した教育装置があ
る。これは、学習者一人一人の能力適性および学
習状態に合せた体系的な学習指導により、所定の
教育目標を効果的に達成させ「学習の個別化」と
「教授の最適化」を実現せしめるものである。

例えば、学校教育の場において主コンピユータ
と学習者用の各端末機とを一教室内にセツトした
もの、また自宅学習用として一台のマイクロコン
ピユータに機能をまとめたものがある。しかしな
がら、コンピユータを使用することにより「学習
の個別化」を実現することはできても、「教授の
最適化」を図るコンピユータプログラムは学習理
論が確立していないこととも関連して現実の教育
に適用できるほどの汎用性がない。いうまでもな
く学習の最適化を各学習者ごとに図る以上、どん
なに知能、適性を測定して学習指導を体系的に組
立てても、そこには学習者自身の内面的な要因に
よつて学習効果に誤差を生じるのは当然であつ
て、自然科学のように原因とその結果に一定の関
係がある如く、仮に各学習者に学習理論を適用し
たとしても学習効果に正確性、厳密性を望むこと
はできない。しかしながら、その結果が学力、知
能、適性などの必然性として結論できないもので
あつても、その相互関連については高い蓋然性を
有するものと考えられる。したがつて「学習の最
適化」もその観点に立つてとらえることとし、そ
の関連性を分析して実際の学習指導に生かすには
多くの経験的積み重ねを基にした実践的研究がな
されなければならない。

ところが、装置そのものが高価で普及がむずか
しいこととも関連して、実践的研究をするのに充
分な量のデータを入手し難いこと、学習プログラ
ムを開発する段階で、心理学者、教育者、技術者
等の協力体制を組織して効率的に仕事をすすめる
ことがむずかしいなどの問題があつた。そのため
従来の装置では、常に自分に合つた使い方を積極
的に工夫し、自己の学習計画の中に組み入れて使
用するなどの考慮をする必要があつた。

そこで本発明は従来の斯かる問題点を解決する
もので、その目的とするところは、当初から学習
プログラムを完成させて最適な学習指導を実現す
るという理想を改め、長年実践的な教育により培
われてきた経験を生かして先ず学習プログラムを
開発した後、この学習プログラムにより多数の学
習者に個別的に実施して学習指導をするととも
に、指導上問題が生じたところで専門家によつて
そのデータを分析し、原因を明らかにして、学習
プログラムの改善にフイードバツクさせることと
し、学習プログラムを理論的、実践的経験を積み
重ねながら改良するとともに個別的な最適学習指
導を達成することにある。

このような目的を達成するため、この発明は学
習指導部、質問解答部、データフアイル部及びシ
ステム管理部から構成されるコンピユータに、学
習教材に基づく送信情報、またはコンピユータか
らの受信情報を一時記憶する内部メモリを備えた
多数の端末機を、通信回線で接続したものであ
る。

上記の目的を有する本発明を図示の実施例に基
づいて説明すると、第１図は、この発明に係る学
習装置の一実施例を示すブロツク図である。同図
において、１は学習者ごとに最適学習を図るとと
もに学習プログラムの改善を行うコンピユータで
ある。２，２…は学習者の一人一人に配置した入
出力用の端末機で、電話器３から電話網４を通じ
てコンピユータ１に接続する。学習プログラムの
改善を行うには多くの学習データの蓄積が第一義
であり、電話網４等の公衆通信回線を利用するこ
とが理想的である。また、学習中継続的に電話回
線を通話状態にすると、学習者に係る通信コスト
が増大するとともにコンピユータ１を使用する端
末機２，２…の台数が制限されるので、通信時間
を短縮するため、学習に必要な解説や練習問題等
はあらかじめ本形式の学習教材５に編集して学習
者に配布し、コンピユータ１よる学習目標の指示
はこの学習教材５の該当項目を指摘することを原
則とする。

コンピユータ１は、学習プログラムに従つて学
習者に個別的な最適教授を行う学習指導部６と、
学習データを集計して初期の学習達成目標と比較
し、より最適な教授のために学習プログラム等の
改善を図るシステム管理部７から構成され、それ
ぞれの機能を実行するソフトウエア及びハードウ
エアからなる。学習指導部６は、データ処理部
８、質問解答部９、データフアイル部１０から構
成される。

データ処理部８は学習者の学力、知能等の学習
に影響のある要因をもとに具体的に学習目標を提
示し、その結果を分析することにより学習指導に
直接関与するもので、採点部８１、評価診断部８
２、学習目標指示部８３から構成される。採点部
８１は学習者が前記端末機２より受信した答情報
について、解答データフアイル８１ａに記憶され
ている解答と比較することにより正誤の判定を実
行して一定の型式に整理するとともに、誤答があ
つたときはその解説正解を付す採点処理部８１ｂ
により構成される。前記評価診断部８２は、採点
部８１で得た結果を客観的に教育評価し、さらに
診断を下して具体的に学習アドバイスを作成する
もので、学習アドバイスを作成する文例を記録し
た診断文例データフアイル８２ａと、採点結果か
ら評価すべき知識、理解度、応用力、正確性等の
項目を算出し、診断文を組立てる評価診断処理部
８２ｂにより構成される。学習結果を適切に評価
診断して直ちに学習者に示すので、学習者はこの
評価診断を学習態度等に効果的にフイードバツク
させることができ、その目的を容易に達成するこ
とができる。前記学習目標指示部８３は採点部８
１及び評価診断部８２によつて作成された採点結
果及び評価診断をもとにして、これに学習者の学
習に関する諸因子を勘案することにより、最適な
学習目標を指示するもので、基本学習プログラム
部８３ａと学習調整プログラム部８３ｂより構成
される。基本学習プログラム部８３ａは複数の学
力区分のそれぞれに対応した一般的な学習範囲と
その期間を定めた年間学習計画である。学習指導
要領、教科書、及び入学試験の傾向等をもとに、
学習者の学年、学習科目、学力区分に対応させ学
習日ごとに学習目標を定めたもので、基礎的な事
項の説明や問題を中心にした学習計画から高度の
問題を中心にした学習計画までそれぞれ作成す
る。学習日は学習指導要領で定める授業日数と略
同日にすることにより一日の学習範囲を少なくす
ることができるので、指導をきめこまかくするこ
とができ、学習効果を高めることができる。例え
ば中学校１学年の数学の学習指導要領は、年間35
週、週３時間で、105時間の授業が設定され、こ
れにもとずく教科書は平均８単元を含み、一単元
について８時間から15時間が割り当てられてい
る。本装置による学習者は、各単元について、学
習計画に基づきそれぞれの期間内に学力に応じた
到達目標に合格することを要求される。前記、学
習調整プログラム部８３ｂは、初めにそれぞれの
学習者の採点、評価診断が教科の単元を学習する
過程において、期待される学力に比べ高低の誤差
がある場合に、後述するデータフアイル１０に記
録した学習に関する諸因子を期案して前記基本学
習プログラム部８３ａを学習者ごとにその学力に
合せて修正、改善し、その後全学習者の一人一人
について学校進度、自己評価を基にして基本学習
プログラム部８３ａによつて次回に学習すべき学
習目標を指示する。この学習目標は、学習教材５
の項目指定または個別的に示す補助教材により構
成する。学校の進度を学習目標作成中に取入れる
のは学校進度に合せて一体的に学習することで学
習者がより深く理解することができ、学習の効率
化に役立つからである。また、自己評価について
も要件としたのは、学習者の個性、習慣によつて
は、学習者が送信した答情報からコンピユータの
採点、評価診断により学習達成度を常に正確に分
析できるとは限らないとともに、一単元の学習期
間内に一定の学力に達成させる必要があること、
また、学習者側にも希望する学習目標がある場合
も予想されるので、自己の認識する学力及び学習
範囲を必要に応じて知らせることができるものと
した。

前記、質問解答部９は、学習上疑問が生じた時
に、学習者の質問に対して迅速に解答すること
で、学習の進行を補助するものである。質問の内
容は，教材のより詳細な説明、問題のヒント等で
あつて、端末機からいつでも解答を得ることがで
きる。これは、通信時間を短縮したことに対し
て、学習教材５のみでは充分な理解が得られない
場合に、学習者の要求に従つた解答をすることで
より完全な学習をすることができるよう学習教材
５を補助するものである。このためその構成は学
習教材５に従つて予め質問に対する解答を記憶す
る質問解答フアイル部９ａとこれを利用する検索
部９ｂよりなる。記憶された質問解答フアイルの
データと学習教材の内容とのバランスをとること
により、習熟が早い者または丁寧な説明を要する
者のそれそれに適切な学習をさせることができ
る。

データ処理部８と質問解答部９は、端末機より
コードで選択し、コンピユータ入力部の交換器を
介して接続されている。

前記データフアイル部１０は、学習者に対する
学習指導またはシステム管理部７運用上の基礎的
なデータになるもので、学習者の氏名、学年、学
校名、使用教科書、性格、知能、学力、端末機コ
ード等を質問紙または各種検査法により測定して
記録した基礎データ１０ａと、学習過程において
蓄積される採点結果、評価診断、学習目標、質問
事項、学校教科進度等を記録する学習データ１０
ｂにより構成される。

システム管理部は、前記学習調整プログラム部
８３ｂが学習者の個性に合わせるため、学習者ご
とに基本学習プログラム部８３ａを改善するのに
対し、学習者全体の学習成績が目標と誤差がある
場合に、本装置全体の機能を対象にして必要に応
じて改善するものである。即ち、初期に開発され
た学習プログラムを初めとする諸機能を日々の学
習指導の中で経験を積み重ねながら実践的、論理
的に手直しするものであり、問題を明確にするデ
ータ解析部７ａと、プログラムの改善を目的とす
るプログラム編集部７ｂにより構成される。さら
に詳しく説明すれば、データ解析部７ａは学習者
の学習結果（採点、診断評価）を学習者全体及び
学力区分ごとに集計し、所期の目標と異なる結果
が生じたときにデータ処理部８または学習教材５
等に原因を求めるものである。また、プログラム
編集部７ｂは、前記データ解析部で問題点として
チエツクされた事項について指導者によつてこれ
を改善したプログラムを作成し、必要に応じて学
習者に学習教材５として補助教材を送信するもの
である。また学習指導要領、教科書等の改訂、入
学試験の出題傾向に変化があつた場合には、速や
かに対応してプログラムを変更する。

第２図は端末機２の一実施例を示す斜視図であ
る。端末機２は学習者が家庭等においてコンピユ
ータとデータ通信をするための装置で、電話回線
を通じてコンピユータと接続する。各端末機２，
２…には通信時にコンピユータが識別するための
端末機コードが付され、発信情報または送信情報
を回線接続後一気に伝送することにより回線保留
時間を短縮して通信費を節約し、コンピユータの
効率的使用を可能にする内部メモリを備える。入
力装置は、主にキーボード２ａにより液晶デイス
プレイ２ｂで確認しながら行う。キーボード２ａ
及び液晶デイスプレイ２ｂは数学科目の各記号、
例えば分数も数式通りに入力し表示することがで
きれば便利である。また主に漢字練習用の入力装
置として、OCRまたは、小電極を碁盤の目に配
列することにより構成し、電極ペンの動きを内部
メモリに記憶させると同時に液晶デイスプレイ２
ｂに表示する電子黒板２ｃを備える。出力装置は
入出力情報の一括伝送する方式を用いるので液晶
デイスプレイ２ｂとプリンタ２ｄを使用すること
により、CRTを使用する場合と比較して装置の
低価格化による普及促進を図ることができる。ま
た、単一時間に伝送可能な情報を多くすることが
できる新しい情報伝達システムが実現して、画像
を双方向に通信することが可能になれば採点、評
価診断等の学習指導にCRTを初めとする画像伝
達手段を有効に多用して学習の効率化を図ること
ができる。内部メモリと電話器３との接続は音響
カプラ２ｅを使用し、キーボード２ａ等と一体的
に端末機２の入出力装置として構成することによ
り、装置を小型化し、また、本の如くデザインし
たケース２ｆに納めることにより、書棚等に立て
掛けてその収納性を向上させ、さらに自宅外で学
習をする場合等に持ち運びを容易にすることがで
きる。

学習教材５は、本型式のテキストであつて、コ
ンピユータ１の基本プログラム部８３ａの学習計
画と対応させ、その学習目標を実行する学習材料
を学習者に提供するものである。基本学習プログ
ラム部８３ａと同様に学習指導要領等に従つて、
学年、科目別に編集され、説明事項はプログラム
学習の型式を用いて理解と定着を容易にし、練習
問題は学習計画に定めた期間中必要な数量を掲載
する。また、一日の学習量に相当する項ごとに設
けた余白部５ａに、その採点、評価診断を印字し
たプリンタ２ｄの記録用紙を貼付することにより
学習に確実にフイードバツクさせることができる
ので学習効果を高めることができる。

さらに、各学力区分に適合した学習教材とし
て、丁寧な説明と基本問題を中心にした学習教材
５から、高度の問題を中心にした学習教材５を作
成して学習者の独習を可能にし、初期の学校教育
と平行した学習指導計画から、予習を中心にした
学習指導計画に移行することにより、学校教育に
関係なく学習者一人一人に最適学習を実行せしめ
る学習プログラムを開発することができる。

次に、上記構成に係る学習装置の動作について
説明する。

まず、一回の自宅学習サイクルについて、学習
者、端末機２、データ処理部８、データフアイル
部１０の関連動作を第４図に示す流れ図を参照し
て説明すると、学習者は前回の学習時に予めコン
ピユータ１から指示された学習目標に従つて、学
習教材５の解説、練習問題等を解く。学習目標は
学校進度及び学力等を勘案して作成されるので、
学習者は学習教材５による学習を効率的に進める
ことができる。一日の学習目標が終了すると、学
習教材５の学習結果を端末機２に入力する。即
ち、初めに端末機のパワースイツチ、答情報スイ
ツチを押し、次にキーボード２ａまたは電子黒板
２ｃ等から液晶デイスプレイ２ｂで確認しながら
問題の番号、答え、自己評価、学校進度を内部メ
モリに入力する。学習者は電話機３を使つてコン
ピユータ１を呼びだし、応答を確認してハンドセ
ツト３ａを端末機２の音響カプラ２ｅにセツトす
る。端末機２はコンピユータ１の入力部が識別す
る端末機コード、答情報コードを初めに自動的に
送信した後前記入力した問題の番号、答え、自己
評価、学校進度を順に送信する。端末機２はコン
ピユータ１から指導情報を受信するまでそのまま
待機する。

答情報を受信したコンピユータ１は、端末機コ
ード及び答情報コードによつてデータ処理部８と
接続し、学習データフアイル１０ａに記録した学
習目標を基に解答データフアイル８１ａから解答
データを読み出して採点処理部８１ｂに入力す
る。採点処理部８１ｂはかかる解答データをもと
に受信した答情報について所定の採点処理を実行
し、採点結果をまとめる。また、誤答を判断した
ときには、採点結果に正解とその解説を付す。採
点結果は評価診断部８２の評価診断処理部８２ｂ
に伝送され、学力区分ごとに設定した達成目標で
ある。知識、理解、応用、正確性等を算出し、学
習者の属する学力区分の妥当性及び学習結果を高
度合格、合格、不合格に評価し、さらに学習態度
の長所、短所を分析して、診断文例データフアイ
ル８２ａに記録されている診断文例を選択して学
習アドバイスを作成する。評価診断部８２で得た
結論は採点結果とともに学習目標指示部８３に伝
送され、該結論を基にして次回に学習者が学習す
べき学習目標が作成される。まず、前記評価診断
について、学習者の自己評価による学力達成度、
データフアイル部１０に記録されている過去の成
績データ等と比較してその妥当性をチエツクす
る。そして、学習調整プログラム部８３ｂは、学
習者が報告した学校進度、自己評価による進度希
望、過去に提示した学習目標及び基本学習プログ
ラム部８３ａの学習計画を基にして、以下のよう
に前記評価診断ごとに調整するとともに、学習す
べき学習教材５の範囲を学習目標として指示す
る。即ち、評価診断が高度合格の場合は、学力区
分の中でより高度の問題を中心にして学習を進む
如く学習計画を調整することを原則とし、通常の
合格の時は、学習計画を調整することなくそのま
ま進むことを原則とし、不合格の時は、例えば前
記数学科において評価診断の結果計算技能の正確
性に原因があると判断された場合、誤答率の高い
問題形式について再度学習するように、学習教材
５の未解答の問題または新たに補助教材を指示す
ることを原則とする。以上、データ処理部６の実
行が終了すると、コンピユータ１は、採点、評価
診断、学習目標のデータをデータフアイル１０に
記憶させるとともに、端末機２に送信する。この
とき、コンピユータ１はデータフアイル１０に記
録されている前回の学習結果について全学習者か
ら集計した平均点、偏差値、順位等も合わせて送
信する。

端末機２は、受信したこれらのデータを内部メ
モリに記憶するとともに液晶デイスプレー２ｂに
表示し、プリンタ２ｄの記録用紙に印字またはグ
ラフ表示する。受信が完了した後、学習者はハン
ドセツト３ａを電話機３にもどし、プリンタ２ｄ
によつて印字された記録用紙を学習教材５の該当
余白部５ａに貼付する。学習者は採点、評価診断
から自己の学力を知り、誤りを正しく提正して理
解を深めるとともに、正しい学習態度を習得する
ことができる。そして、前回の学習成績について
他の学習者と比較されることにより学習への動機
が強化される。

次に、学習者、端末機２、質問解答部９及びデ
ータフアイル部１０の関連動作を第５図に示す流
れ図を参照して説明する。学習者が学習中に学習
教材５の解説が理解できず、また問題を解くこと
ができないとき、コンピユータ１にその詳細な説
明または問題のヒントを求めることができる。ま
ず端末機２のパワースイツチ、質問情報スイツチ
を押し、キーボード２ａから液晶デイスプレー２
ｂで確認しながら質問すべき学習教材５の該当番
号、説明またはヒントのいずれかを示す質問コー
ドを端末機２の内部メモリに入力する。そして、
前記記載の手順と同様の手順によりコンピユータ
１を呼びだし、質問情報を送信する。

質問情報を受信したコンピユータ１は、端末機
コード、質問情報コードによつて情報を質問解答
部９に送り、教材番号、質問コードを基にして検
索部９ｂは質問解答フアイル部９ａから質問解答
を読み出し、ただちに端末機２に質問解答情報を
送信するとともに、データフアイル部１０に質問
があつた教材番号、質問コードを記憶する。

質問解答情報を受信した端末機２は、これを内
部メモリに記憶するとともに液晶デイスプレイ２
ａに表示し、プリンタ２ｂによつて記録用紙に印
字する。受信が完了した後学習者はハンドセツト
３ａを電話機３にもどし、記録用紙を教材の該当
項の余白部５ａに貼付する。学習者は質問解答の
内容を理解することにより、ただちに学習を進行
させることができる。また、質問解答フアイル部
９ａに解答の記憶がない場合は、コンピユータ１
が指導者に直接解答情報を入力することを求め、
指導者が入力した解答を質問回答フアイル部９ａ
に記憶するとともに端末機２に送信する。

さらに、コンピユータ１の学習指導部６とシス
テム管理部７との関連動作を第６図に示す流れ図
を参照して説明すると、コンピユータ１は、その
日に受信する予定の答情報を学習者全員から受け
た後、そのデータを集計して科目、学年、学力別
に平均値、偏差値、順位等を算出し、各学習者の
データフアイル１０に記憶する。そして一定の集
団、例えば一学力区分ごとに初期の学習達成目標
と比較し、この目標よりも高い場合または低い場
合には、データ処理部８の各プログラムまたは学
習教材５等にその原因をさぐり、それぞれの相互
関連性をも重視しながら、体系的に検討する。例
えば、採点部８１については解答データの誤り、
評価診断部８２については教育評価、学習アドバ
イスの妥当性、学習目標指示部８３については学
習計画の期間、程度の妥当性または学習調整プロ
グラム部８３ｂの学習因子について取扱い適用基
準とその手段の妥当性、学習教材５及び質問解答
部９についてはそれぞれの内容の妥当性などを検
討する。この場合、本装置の性格上特に問題にな
るのは基本学習プログラム部８３ａと学習調整プ
ログラム８３ｂの妥当性及びその改善基準であ
る。いずれも教育心理学上、学習理論を応用すべ
き事項であるが、前述の如くその学習理論が未発
達の段階にある、こととも関連して、最適な学習
指導プログラムを求めるために正確に判断するこ
とはできなくても、慎重な教育者の観察力によつ
て諸データを分析しながら実践的研究を重ねるこ
とによつて、最適なプログラムの開発を進めるこ
とができる。

以上、詳細に説明したように、この発明に係る
データ通信を利用した学習装置によれば、コンピ
ユータと端末機とを電話回線を通じて接続するこ
とにより学習者を地理的に制限することなく広く
集めることができるとともに、学習者が購入すべ
き端末機は、装置全体の主要機能をコンピユータ
にまとめることにより、安価に実現できるので、
多数の学習者に学習指導をすることができる。そ
して、これらの学習者が得た大量のデータを基に
教授＝学習システムを確立し、学習者一人一人の
学力、個性に合せた「教授の最適化」と学校進度
に合せた効率的な学習を実現することにより、全
員に等しく学力の向上を図ることができる。従つ
て、本装置を大規模に実施すれば、知識偏重とい
われる学校教育のカリキユラムを徳育、体育に、
より多くの時間を振り分けることが可能になり、
心身共に健康な人間を育成する健全な学校教育の
発展に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係るデータ通信を利用した教
育装置の一実施例を示すもので、第１図はブロツ
ク図、第２図は本発明に用いる端末機の斜視図、
第３図は本発明に用いる学習教材の構成を示す平
面図、第４図は一日の学習サイクルを示す流れ
図、第５図は学習中に質問があつた場合に質問解
答を得るまでの操作を示す流れ図、第６図はシス
テム管理部の動作説明に供する流れ図である。 符号の説明、１……コンピユータ、２……端末
機、２ａ……キーボード、２ｂ……液晶デイスプ
レイ、２ｃ……電子黒板、２ｄ……プリンタ、２
ｅ……音響カプラ、２ｆ……外装、３……電話
機、３ａ……ハンドセツト、４……電話網、５…
…学習教材、５ａ……余白部、６……学習指導
部、７……システム管理部、７ａ……データ解析
部、７ｂ……プログラム編集部、８……データ処
理部、８１……採点部、８１ａ……解答データフ
アイル、８１ｂ……採点処理部、８２……評価診
断部、８２ａ……診断文例データフアイル、８２
ｂ……評価診断処理部、８３……学習目標指示
部、８３ａ……基本学習プログラム部、８３ｂ…
…学習調整プログラム部、９……質問解答部、９
ａ……質問解答フアイル部、９ｂ……検索部、１
０……データフアイル部、１０ａ……基礎デー
タ、１０ｂ……学習データ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 学習者が入力した解答データを一時記憶する
   内部メモリと、この内部メモリに記憶された解答
   データを送信する手段と、データを受信する手段
   によつて受信したデータを前記内部メモリに記憶
   させる手段と、受信した前記データを印刷または
   画面表示する手段とを備えた複数の端末機と、 各端末機から受信した解答データを集計して記
   憶するデータフアイル部と、受信した解答データ
   を採点する採点部と、前記採点結果、及び前記デ
   ータフアイル部に記憶された過去の本人または他
   の学習者の少なくとも一方の学習成績と比較して
   通常進度を基準に高低の調整を行い次回の学習目
   標を作成する学習目標指示部と、前記採点結果及
   び次回の学習目標よりなるデータを学習者の前記
   端末機に送信する手段を備えたコンピユータと、
   よりなり、前記端末機とコンピユータとを電話回
   線を通じて送受信可能としたことを特徴とするデ
   ータ通信を利用した教育装置。