(57)【要約】【課題】習熟度確認が客観的に行え、かつ、計算の速さと正確さをリアルタイムで評価しながら学ばせる教育システムを提供することを目的とする。【解決手段】学習管理を行う管理機関Ｍが通信ネットワークＮを介して学習端末Ｌを操作する学習者に対して教育指導を行う教育システムである。管理機関Ｍは、複数の問題パターンＰが記録された問題データ記録手段２と、複数の問題パターンＰから問題データＱを作成し問題データＱを学習端末Ｌへ送信しかつ学習端末Ｌから受信した解答データＡを採点し学習データＤを作成する評価処理手段１と、を備えている。そして評価処理手段１は、学習データＤに基づいて問題データ記録手段２から次に進むべき又は戻るべき上記問題パターンＰを選択し問題データＱを作成するようにしたものである。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
学習管理を行う管理機関（Ｍ）が通信ネットワーク（Ｎ）を介して学習端末（Ｌ）を操作する学習者に対して教育指導を行う教育システムであって、上記管理機関（Ｍ）は、複数の問題パターン（Ｐ）が記録された問題データ記録手段（２）と、該複数の該問題パターン（Ｐ）から問題データ（Ｑ）を作成し該問題データ（Ｑ）を上記学習端末（Ｌ）へ送信しかつ該学習端末（Ｌ）から受信した解答データ（Ａ）を採点し学習データ（Ｄ）を作成する評価処理手段（１）と、を備え、上記評価処理手段（１）が、該学習データ（Ｄ）に基づいて上記問題データ記録手段（２）から次に進むべき又は戻るべき上記問題パターン（Ｐ）を選択し上記問題データ（Ｑ）を作成するようにしたことを特徴とする教育システム。
【請求項２】
上記管理機関（Ｍ）は、上記学習データ（Ｄ）が記録される学習データ記録手段（３）を備え、上記評価処理手段（１）が学習データ記録手段（３）に記録された該学習データ（Ｄ）を読み込み可能とした請求項１記載の教育システム。
【請求項３】
上記問題データ（Ｑ）が上記学習端末（Ｌ）にハイパーリンクテキストで表示され、上記解答データ（Ａ）をハイパーリンクテキストで送信する請求項１又は２記載の教育システム。
【請求項４】
上記学習端末（Ｌ）は、手書き文字認識装置（４）を有し、該手書き文字認識装置（４）により手書きされた計算過程と計算結果の手書き文字データ（Ｂ）により上記解答データ（Ａ）を作成する請求項１，２又は３記載の教育システム。
【請求項５】
上記手書き文字認識装置（４）により入力された手書き文字データ（Ｂ）は、上記評価処理手段（１）によりデジタル文字変換され、上記学習データ（Ｄ）を作成する請求項４記載の教育システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信ネットワークを利用して学習指導を行う教育システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピューターを利用して、個人が算数等の学習を行う従来の教育システムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に入力された教材を使用し、コンピューターにより学習するものが用いられている。即ち、ＣＤ−ＲＯＭ教材のプログラムに従って、個人が単独で学習を進めていくものである。
また、ＣＤ−ＲＯＭ教材を使用する学習手段は、コンピューターのモニターに表示される問題に対して、別の計算用紙に鉛筆で計算を行い、その計算結果をキーボードにより入力し、採点がされるというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＣＤ−ＲＯＭ教材を使用した教育システムは、学習管理、例えば、問題数設定や次のカリキュラムへの進行・復習の要否等の判断は学習者に委ねられており、習熟度が不足していても客観的な判断がされないため、教育効果は低いという欠点がある。また、計算の速さにおいても計算時間測定は可能であっても、その時間が採点の基準の一部とさせるものではなく、計算の速さと計算の正確さを評価しながら習熟していくものではなかった。
また、出力された問題に対し別の計算用紙に計算過程（筆算）を鉛筆で記述し、解答の数値のみをコンピューターにテンキーを使用して入力しているため、計算過程と解答は結びつきがなく、誤答した場合、将来計算過程を見直すことができないという問題があり、計算を習熟するための学習システムとしては大きな欠陥がある。
【０００４】
そこで本発明は、習熟度確認が客観的に行え、かつ、計算の速さと正確さをリアルタイムで評価しながら学ばせる教育システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る教育システムは、学習管理を行う管理機関が通信ネットワークを介して学習端末を操作する学習者に対して教育指導を行う教育システムであって、上記管理機関は、複数の問題パターンが記録された問題データ記録手段と、該複数の該問題パターンから問題データを作成し該問題データを上記学習端末へ送信しかつ該学習端末から受信した解答データを採点し学習データを作成する評価処理手段と、を備え、上記評価処理手段が、該学習データに基づいて上記問題データ記録手段から次に進むべき又は戻るべき上記問題パターンを選択し上記問題データを作成するようにしたものである。
また、上記管理機関は、上記学習データが記録される学習データ記録手段を備え、上記評価処理手段が学習データ記録手段に記録された該学習データを読み込み可能としたものである。
また、上記問題データが上記学習端末にハイパーリンクテキストで表示され、上記解答データをハイパーリンクテキストで送信するものである。
また、上記学習端末は、手書き文字認識装置を有し、該手書き文字認識装置により手書きされた計算過程と計算結果の手書き文字データにより上記解答データを作成するものである。
また、上記手書き文字認識装置により入力された手書き文字データは、上記評価処理手段によりデジタル文字変換され、上記学習データを作成するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【０００７】
図１は、本発明の教育システムの実施の一形態を示す構成説明図である。この教育システムは、学習管理を行う管理機関Ｍが通信ネットワーク（インターネット）Ｎを介して、学習端末Ｌを操作する学習者に対して教育指導を行う教育システムである。そして、学習端末Ｌは複数存在可能であり、各学習者が自宅等で自分の学習端末Ｌを操作することにより学習を進めることができる。なお、学習端末Ｌは、通信ネットワーク（インターネット）Ｎに接続されたパーソナルコンピューター等である。
【０００８】
図１によりシステムの構成を説明すると、このシステムのサーバー側である管理機関Ｍは、図２に示すような複数の問題パターンＰが予め記録された問題データ記録手段（問題データベース）２と、この複数の問題パターンＰから問題データＱを自動作成し、作成した問題データＱを学習端末Ｌへ送信する評価処理手段１と、を備えている。さらに、評価処理手段１は、自動作成し送信した問題データＱに対して学習者が解答を行って得られた解答データＡを学習端末Ｌから受信し、解答データＡを採点し、学習データＤを作成するように構成されている。
【０００９】
図２に示す問題パターンＰとは、計算カリキュラム（レベル）毎に区分されてランク付けされた小区分であり、例えば計算で扱われる数字（整数、少数、分数）や、算種（加減乗除）、扱う桁数（１桁、小数点第２位まで等）、筆算の有無、計算における繰上げ・繰下げの有無、等の計算骨組みからなるもので、スモールステップに配列区分されたデータ群（データベース）である。この問題パターンＰには、例えば、６段階のレベルａと、各レベルａに１から１０のステップｂと、そして、各ステップｂに複数のナンバーｃがあり、全体として数百の問題パターンＰがある。従って、数多くの同じ問題パターンＰの問題を繰り返し練習することにより、自然と計算能力を高めることができる。
【００１０】
問題パターンＰについてさらに説明すると、図２の左欄に示したＥ−１−１やＥ−１０−２等が区分された問題パターンＰであり、例えば、Ｅ−１−１では、１桁と１桁の整数による足し算で解答も１桁となるパターンであり、Ｅ−１０−２は、２桁と２桁の引き算で筆算によるもので繰下りがあるもの、を示している。
なお、Ｅ−１０−２では、「Ｅ」がレベルａ、「１０」がステップｂ、「２」がナンバーｃを示しており、例えば、レベルａは６段階、ステップｂは１０段階、ナンバーｃは難易度に応じて所定数設定されており、各問題パターンＰ毎に一回の受講において計算する問題数やその問題パターンＰの繰り返し回数が設定されている。
【００１１】
評価処理手段１は、ある一つの問題パターン（骨組み）Ｐに従って、具体的な数値を使用して問題データＱを作成するものである。即ち、評価処理手段１が有する乱数発生手段により乱数を発生させて、数値を具体化し計算骨組みから具体的な計算式を作成し、内部自動計算機により予め計算しておき、（問題パターンＰに合致するよう）自動的に問題データＱを作成する（計算問題生成機能）。例えば、図２のＥ−１−１の問題パターンＰでは、乱数発生により０と１とを発生させ、０と１とを足し算し解答が１となる問題データＱを自動的に作成する。
即ち、本発明は、計算の骨組みは同じで具体的数値が異なる問題を自動出力できるため、多数の問題を生成することができる。
【００１２】
そして、所定の問題パターンＰに設定された所定数の問題データＱが、図３に示すように、学習端末Ｌへ送信され、問題データＱを含む問題シート画面がハイパーリンクテキスト形式で学習端末Ｌが有する表示装置５（モニター）へ表示される。そして、学習端末Ｌはインターネットで管理機関（ＷＥＢサーバー）Ｍと結ばれており、学習者は、図４に示すように、その問題データＱに対して表示装置５の指示どおり解答を行い、画面中の「これでよい」を選択する。「これでよい」の表示には、次の問題データＱの画面にリンクが引かれており、これにより、図示省略するが、次の問題データＱが表示される。なお、「かきなおす」を選択すると、入力（表示）された文字が消去され、問題データＱが表示された初期の問題シート画面の状態となる。
【００１３】
なお、学習者による問題データＱに対する解答は、従来のようにキーボードのテンキー（数値キー）を使用することなく、学習者が手書きした計算過程（筆算）と計算結果（数値）との手書き文字を、学習端末Ｌによりデジタル化（デジタル画像化）し、表示装置５へそのまま表示させて行うものである。具体的に説明すると、学習端末Ｌが、図１に示すように手書き文字認識装置４を有し、学習者が手書き文字認識装置４を使用して手書きされた計算過程と計算結果の手書き文字データＢにより解答データＡを作成するように構成されている。
【００１４】
手書き文字認識装置４は、例えば、スタイラスペンとデジタイザ（タブレット）とを備え、デジタイザ上においてスタイラスペンの移動により端末Ｌがペン先の座標を読み取り、手書き文字として認識する入力手段である。
即ち、手書き文字認識装置４により、図４に示すように計算過程（筆算）を記入し、解答を記入して、解答データＡを作成し、その都度、解答データＡをハイパーリンクテキスト形式のまま、通信ネットワークＮを介して評価処理手段１へ送信する。
【００１５】
そして、手書き文字認識装置４により入力され、評価処理手段１へ送信された手書き文字データＢは、評価処理手段１によりデジタル文字変換（デジタル化された数値に変換）され、評価処理手段１により解答データＡの採点を行い、採点結果（点数）を学習データＤとして作成する。この学習データＤは、採点結果以外に、手書き文字認識装置４により入力された計算過程の手書き文字データＢや、解答データＡが作成されるに要した経過時間等も有しており、解答時間管理も合わせて行う。
【００１６】
そして、この学習データＤの採点結果を、通信ネットワークＮを介して学習端末Ｌへ送信し、図５に示すように学習端末Ｌの表示装置５へハイパーリンク形式で表示させる。そして、図５に示すように、誤答があれば「さいてん」欄に「×」とその横に「やりなおす」が表示され、学習者が「やりなおす」を選択することにより、誤答があった問題データＱへ画面（表示装置５）が変わり、再度手書き文字認識装置４により解答を行い、再送信する。
【００１７】
なお、誤答と判断され「やりなおす」を選択することにより、先に手書き文字認識装置４により入力された計算過程の手書き文字データＢが、学習端末Ｌの表示装置５へ出力（表示）され、手書き文字認識装置４の文字消し機能（スタイラスペンの後端部に設けた擬似的消しゴム）により、計算過程の手書き文字データＢを消して、再度書き直し解答する。
【００１８】
そして、本発明では、評価処理手段１が、採点結果等を有する学習データＤに基づいて、多数の問題パターンＰが記録された問題データ記録手段２から、次に進むべき又は戻るべき問題パターンＰを自動的に選択し、評価処理手段１が次のカリキュラムの（レベルａ、ステップｂ又はナンバーｃの）問題データＱを作成する。
【００１９】
即ち、問題データ記録手段２の問題パターンＰには、図２の右欄に示すように、現在行っているレベルより低いレベルの復習問題パターンＲが予め設定されており、現在学習している問題パターンＰの問題データＱにおいて決められた正解率が得られなかった（不合格の）場合、その問題パターンＰで設定されている復習問題パターンＲに該当する問題パターンＰへ自動的に、次のカリキュラムが変更されて問題データＱが作成され、学習者がその復習問題パターンＲに指示された問題パターンＰを学習することとしている。そして、この戻った問題パターンＰにおいて再度勉強し、合格すれば元の問題パターンＰへ戻ることができる。
即ち、復習問題パターンＲは、ある問題パターンＰを解くに必要な下位の計算条件を有する問題パターンＰとして、予め決められており、これを再度練習することで不合格であった問題パターンＰの基礎の見直しができる。
【００２０】
また、図１に示すように、通信ネットワークＮに接続される管理機関Ｍは、学習データＤが記録される学習データ記録手段（学習データベース）３を備え、評価処理手段１はその学習データ記録手段３に記録された学習データＤを読み込み可能としている。さらに説明すると、評価処理手段１は学習データ記録手段３に対して、学習データＤを書き込み可能とし、学習者の学習履歴を更新する作業を行う。これにより、学習者がどの段階までカリキュラムが進んだかの判断が可能となり、一旦、学習を停止───学習端末Ｌと通信ネットワークＮとの接続の解除───しても、次に、どのカリキュラム（問題パターンＰ）から再開すればよいか、自動的に判断が可能となる。
【００２１】
図６は、この教育システムを用いたサーバー側（管理機関Ｍ）と学習者（学習端末Ｌ）との動作を説明するフロー図であり、二点鎖線より右側はサーバー側、左側は学習者側である。順に説明すると、学習端末Ｌを通信ネットワークＮを介して管理機関Ｍと接続させる。この際、図１に示すように、学習端末Ｌが、会員登録時に予め与えられた会員番号を管理機関Ｍの確認処理手段６に送信し、確認処理手段６は、学習データ記録手段３に記録されている個人のデータと照合し、会員確認し、学習履歴を検索し、今回の学習項目を学習端末Ｌへ送信する。
【００２２】
そして、学習端末Ｌにより学習項目を選択し、評価処理手段１により問題が自動作成され、第一問目が配信される（図３）。次に、学習端末Ｌにおいて、学習者が手書き文字認識装置４により計算欄、こたえ欄に入力しこれら解答を送信し、評価処理手段１が手書きの解答を数字として自動認識し解答シートへ自動的に転記し、一問目を終える。以後この解答動作を所定数繰り返し（図６の矢印Ｓ）、所定の問題数終了後、全問題と自動転記された解答とを含む解答シートが、学習端末Ｌ側に表示される。そして、ハイパーリンクテキスト形式の解答シートの「さいてん」を選択することで、図５に示すように各問毎の正解判定を有する解答シートが出力される。なお、この解答シートが学習データＤとして処理されている。
【００２３】
そして、誤答があった場合は、図５に示すように、間違った解答と「×」と「やりなおす」が表示され、「やりなおす」を選択すると、間違った問題が先に入力された手書き計算と共に画面に表示され、手書き文字認識装置４の文字消し機能により入力された手書き計算を消して再度やりなおす。そして、全問正解すれば、次の学習項目が表示され、学習を継続する場合は、これら操作が繰り返し行われ、終了する場合は、サーバー側で学習データＤの更新が行われ終了する。
【００２４】
本発明の教育システムは、通信ネットワーク（インターネット）Ｎに接続可能な環境（常時接続）にある学習端末（パーソナルコンピューター）Ｌを所有していれば、管理機関Ｍへの登録により会員となり、直ぐにこのシステムに従って学習が可能となる。さらに、入会前に、管理機関Ｍはレベル検定試験を通信ネットワークを介して実施し、どのステップ（問題パターンＰ）から学習者が学習を始めるかの決定が行える。
また、この教育システムにおいては、双方向性、リアルタイム性の機能を生かして、検定試験等のイベントも全国乃至国際的な規模で一斉同報通信にておこなえる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【００２６】
（請求項１によれば）インターネット利用環境下にあるパーソナルコンピューターが、学習者１人に対し１台あれば、家庭でも教室でも学習が可能となる。そして、多数の学習者がこの教育システムを使用しても、学習者一人一人の習熟度に応じた個別の学習が、インターネットのリアルタイム性と双方向性の機能により、可能となる。そして、学習者に必要な教材（計算問題）を自動生成し、迅速に配信でき、計算能力を短期間で修得させることができる。
【００２７】
（請求項２によれば）個々の到達度管理が行え、学習データ記録手段３と問題データ記録手段２とをリアルタイムに検索・処理しながら採点し、評価し、次の問題を提示し、進捗度の履歴を更新・保存していくことができる。従って、指導者が傍にいるがごとく、管理機関Ｍが自動的に、計算の速さと正確さをリアルタイムに評価しながら、次に進むべきレベル、復習のため戻るべきレベルを判断し、履歴を残すことができる。
【００２８】
（請求項３によれば）学習者の操作を簡単にすることができ、学習端末Ｌが通信ネットワークＮによりＷＥＢサーバーと結ばれていることにより、時間の管理ができるので、問題を解く速さ（計算の速さ）と正答率で習熟度が的確に判断でき、適切な教材配信ができる。
【００２９】
（請求項４によれば）計算能力習熟に不可欠な「紙と鉛筆」となるものを備えることにより、計算の速さと正確さに習熟する学習システムとして効果的である。手書き文字のデジタル変換により手書き解答の分析・評価ができ、学習者の数字の正確さも判定できる。
【００３０】
（請求項５によれば）学習端末Ｌ側に、手書き文字をデジタル文字変換させる手段が不要となり、学習端末Ｌの処理能力に負担をかけることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教育システムの実施の一形態を示す構成説明図である。
【図２】問題パターンの説明図である。
【図３】配信された問題データの表示画面を示す図である。
【図４】手書き文字認識装置により手書き文字が入力された表示画面を示す図である。
【図５】学習端末に表示された学習データを示す図である。
【図６】管理機関と学習端末との動作を説明するフロー図である。
【符号の説明】
１　評価処理手段
２　問題データ記録手段
３　学習データ記録手段
４　手書き文字認識装置
Ａ　解答データ
Ｂ　手書き文字データ
Ｄ　学習データ
Ｌ　学習端末
Ｍ　管理機関
Ｎ　通信ネットワーク
Ｐ　問題パターン
Ｑ　問題データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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