(57)【要約】【課題】個々の学習者の資質や能力に柔軟に対応できるような問題演習装置を実現する。【課題を解決するための手段】問題演習において解答すべき一若しくは複数の問題を出力する問題出力手段１１と、前記問題出力手段１１が出力した問題に対する解答を受け付ける解答受付手段１２と、前記解答受付手段１２が受け付けた解答の正否を判定する正否判定手段１３と、前記正否判定手段１３が判定した解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習の反復回数または問題数を決定する反復制御手段１４とを具備する問題演習装置１を構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
問題演習において解答すべき一若しくは複数の問題を出力する問題出力手段と、
前記問題出力手段が出力した問題に対する解答を受け付ける解答受付手段と、
前記解答受付手段が受け付けた解答の正否を判定する正否判定手段と、
前記正否判定手段が判定した解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習の反復回数または問題数を決定する反復制御手段と
を具備する問題演習装置。
【請求項２】
前記反復制御手段は、前記正否判定手段が判定した解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習における問題の内容または問題の順序をも決定するものである請求項１記載の問題演習装置。
【請求項３】
請求項１記載の問題演習装置を構成するために用いられるものであって、コンピュータを、少なくとも、
問題演習において解答された、一若しくは複数の問題に対する解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習の反復回数または問題数を決定する反復制御手段として機能させるプログラム。
【請求項４】
前記反復制御手段は、前記解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習における問題の内容または問題の順序をも決定するものである請求項３記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、個々の学習者の資質や能力に柔軟に対応できるような問題演習装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＡＩ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）の一環として、従来より、学習者の自主的な学習を支援するための問題演習ソフトウェアが存在している（例えば、下記特許文献を参照）。このような学習支援ソフトウェアは、問題を提示し、提示した問題に対する解答の入力を受け付け、入力された解答の正否を判定して、その判定結果を学習者に伝えるものとして機能する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８２０９０号公報
【特許文献２】特開２００１−０６００５８号公報
【特許文献３】特開２０００−２４２１５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、学習者は、同じ類型に属する問題を反復的に演習することにより当該類型の問題を解く技能を身につける。そして、種々の類型の問題に対応できる技能を養うことを通じ、学習内容を習得する。問題を解く技能を身につけて学習内容の習得に至るまでに反復すべき問題演習量は、個々の学習者の資質や能力に依存する。即ち、比較的少ない演習量で学習内容を習得できる者もいれば、多くの量の反復演習をこなすことで学習内容を習得できる者もいる。
【０００５】
ところが、既存の問題演習ソフトウェアでは、問題演習量の調整が専ら学習者自身の手に委ねられているため、学習者が学習内容を習得するのに必要十分な反復演習を必ずしも提供できていない。その結果、学習者毎に問題演習ソフトウェアの効用が大きくばらつき、中には問題演習ソフトウェアを使用しても学習効果が上がらない者が存在するという課題を抱えている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述した課題に初めて着目し、個々の学習者の資質や能力に対応して反復すべき問題演習量を調整し得る問題演習装置１を構成した。即ち、本発明に係る問題演習装置１は、図１に示すように、問題演習において解答すべき一若しくは複数の問題を出力する問題出力手段１１と、前記問題出力手段１１が出力した問題に対する解答を受け付ける解答受付手段１２と、前記解答受付手段１２が受け付けた解答の正否を判定する正否判定手段１３と、前記正否判定手段１３が判定した解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習の反復回数または問題数を決定する反復制御手段１４とを具備する。このようなものであれば、これを使用して問題演習を行う学習者がおしなべて学習効果を上げることができる。
【０００７】
前記反復制御手段１４が、前記正否判定手段１３が判定した解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習における問題の内容または問題の順序をも決定するものであれば、学習者が不得手とする問題を重点的に演習させることができ、学習内容の習得に効果的となるように問題の出題順序を設定することも可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本実施形態における問題演習装置１は、種々の分野における知識を習得しようとする学習者に対して問題演習を提供するものである。
【０００９】
問題演習装置１は、学習者が直接に使用するクライアントコンピュータ２を基盤として成立することもあれば、学習者が直接に使用するクライアントコンピュータ２と電気通信回線を介して通信可能に接続しているサーバコンピュータ３を基盤として成立することもある。先に、問題演習装置１がクライアントコンピュータ２を基盤として成立する態様に関して述べる。クライアントコンピュータ２は、図３に示すように、プロセッサ２０１、メインメモリ２０２、補助記憶デバイス２０３、表示制御デバイス２０４、ディスプレイ２０５、ＣＯＤＥＣ（ＣＯｄｅｒ−ＤＥＣｏｄｅｒ）２０６とスピーカ２０７、マイク２０８等を用いてなる音声入出力デバイス、操作入力デバイス２０９、等のハードウェア資源を具備する。補助記憶デバイス２０３は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、ＤＶＤ−ＲＯＭの如き光ディスクドライブ、その他であるが、着脱可能なもの、即ちカートリッジ式のメモリカードや外付け式のディスクドライブ等であっても構わない。表示制御デバイス２０４は、プロセッサ２０１より受けた描画指示をもとに表示させるべき画像データを生成してディスプレイ２０５に向けて送出する機能を有するビデオチップ（あるいは、グラフィクスチップ）、画像データ等を一時的に格納しておく役割を担うビデオメモリ（Ｖｉｄｅｏ  ＲＡＭ）等の既知のデバイスを用いて構成できる。操作入力デバイス２０９は、被験者の手指により操作可能な押下ボタン、キーボード、マウス、トラックパッド、トラックボール、タッチパネルその他をおしなべて包含する。通常、プロセッサ２０１によって実行されるべきプログラムが補助記憶デバイス２０３に格納されており、プログラムの実行の際には補助記憶デバイス２０３からメインメモリ２０２に読み込まれ、プロセッサ２０１によって解読される。そして、当該プログラムに従い上記のハードウェア資源を作動して、図２に示す問題出力手段１１、解答受付手段１２、正否判定手段１３、反復制御手段１４としての機能を発揮するようにしている。
【００１０】
問題出力手段１１は、問題演習において解答すべき一若しくは複数の問題を出力する。即ち、問題を構成するデータ（テキストデータ、画像／映像データ、音声データや、クライアントコンピュータ２上で動作するプログラム、スクリプト等）を取得し、これを基に問題をディスプレイ２０５やスピーカ２０７を介して学習者の視聴覚に訴えかける態様で提示する。
【００１１】
解答受付手段１２は、前記問題出力手段１１が出力した問題に対する解答を受け付ける。学習者は、操作入力デバイスを用いて操作入力を行うことで、またはマイクを用いて音声入力を行うことで、提示された問題に対する解答を行う。解答受付手段１２は、この操作入力または音声入力により規定される解答を受け付ける。
【００１２】
正否判定手段１３は、ソフトウェアを主体としてなり、前記解答受付手段１２が受け付けた解答の正否を判定する。
【００１３】
反復制御手段１４は、ソフトウェアを主体としてなり、正否判定手段１３が判定した解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習の反復回数または問題数を決定する。このとき、以降に実施する問題演習における問題の内容または問題の順序をも決定するものとしてもよい。
【００１４】
次に、問題演習装置１がサーバコンピュータ３を基盤として成立する態様に関して述べる。クライアントコンピュータ２は、図４に示すように、プロセッサ２０１、メインメモリ２０２、補助記憶デバイス２０３、表示制御デバイス２０４、ディスプレイ２０５、ＣＯＤＥＣ２０６とスピーカ２０７、マイク２０８等を用いてなる音声入出力デバイス、操作入力デバイス２０９等のハードウェア資源に加えて、電気通信回線を通じてデータの授受を行うための通信インタフェース２１０をも具備する。通信インタフェース２１０は、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃａｒｄ）、モデム、無線デバイス、その他である。
【００１５】
他方、サーバコンピュータ３は、プロセッサ３０１、メインメモリ３０２、補助記憶デバイス３０３、通信インタフェース３０４、等のハードウェア資源を具備する。通常、プロセッサ３０１によって実行されるべきプログラムが補助記憶デバイス３０３に格納されており、プログラムの実行の際には補助記憶デバイス３０３からメインメモリ３０２に読み込まれ、プロセッサ３０１によって解読される。そして、当該プログラムに従い上記のハードウェア資源を作動して、図２に示す問題出力手段１１、解答受付手段１２、正否判定手段１３、反復制御手段１４としての機能を発揮するようにしている。
【００１６】
問題出力手段１１は、問題演習において解答すべき一若しくは複数の問題を出力する。即ち、問題を構成するデータを取得し、電気通信回線を通じてクライアントコンピュータ２に送信する。クライアントコンピュータ２は、サーバコンピュータ３より送信されるデータを受信して、これを基に問題を学習者の視聴覚に訴えかける態様で提示する。
【００１７】
解答受付手段１２は、前記問題出力手段１１が出力した問題に対する解答を受け付ける。学習者は、操作入力デバイスを用いて操作入力を行うことで、またはマイクを用いて音声入力を行うことで、提示された問題に対する解答を行う。クライアントコンピュータ２は、この操作入力または音声入力により規定される解答のデータを、電気通信回線を通じてサーバコンピュータ３に送信する。解答受付手段１２は、クライアントコンピュータ２より送信される解答のデータを受信するという形で、問題に対する解答を受け付ける。
【００１８】
正否判定手段１３は、ソフトウェアを主体としてなり、前記解答受付手段１２が受け付けた解答の正否を判定する。
【００１９】
反復制御手段１４は、ソフトウェアを主体としてなり、正否判定手段１３が判定した解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習の反復回数または問題数を決定する。このとき、以降に実施する問題演習における問題の内容または問題の順序をも決定するものとしてもよい。
【００２０】
なお、問題出力手段１１、解答受付手段１２、正否判定手段１３並びに反復制御手段１４の各部の機能がクライアントコンピュータ２とサーバコンピュータ３とに分担され、これらが協働することで問題演習装置１として成立するものとしてもよい。
【００２１】
本実施形態における問題演習装置１が実行する処理について、図８のフローチャートを参照して詳述する。ここでは、小学生の学習者が、分数の加減算を学習しようとしているものと仮定する。分数の加減算の問題には、幾つかの類型が考えられる。問題の類型のうち、大きな区分として、（Ａ）同分母の分数の加減算、と（Ｂ）異分母の分数の加減算、とを挙げることができる（因みに、現行の文部科学省学習指導要領によれば、同分母の分数の加減算は第５学年で、異分母の分数の加減算は第６学年で教授することとなっている）。また、小さな区分として、（ａ）問題の式に真分数の項のみが存在、（ｂ）問題の式に仮分数の項が含まれる、（ｃ）問題の式に帯分数の項が含まれる、（ｄ）問題の式に小数の項が含まれる、（ｅ）答えを約分する必要がある問題、等を挙げることができる。
【００２２】
本実施形態における問題演習装置１は、図２に示しているように、問題格納手段１５または問題作成手段１６のうち少なくとも一つを具備している。問題格納手段１５は、クライアントコンピュータ２またはサーバコンピュータ３のメインメモリ２０２、３０２若しくは補助記憶デバイス２０３、３０３の所要の記憶領域を利用してなり、学習内容に関する問題、即ち分数の加減算に関する問題を構成するデータを格納している。問題格納手段１５が格納している問題を、図５に例示する。問題を構成するデータは、通常、その問題の類型を識別する識別子と関連づけられている。
【００２３】
一方で、学習内容に関する問題を、必要に応じて動的に作成することも可能である。例を挙げて述べると、（Ａ）同分母の分数の加減算、（ａ）問題の式に真分数の項のみが存在、という類型に属する問題は、「問題；ｙ／ｘ＋ｚ／ｘ、解答；（ｙ＋ｚ）／ｘ」というテンプレートで表現できる。上記のテンプレート中の数ｘ、ｙ、ｚを適宜に変更することで、同じ類型に属する幾つもの問題を作成できる。問題作成手段１６は、問題の類型に係るテンプレートを構成するデータを、クライアントコンピュータ２またはサーバコンピュータ３のメインメモリ若しくは補助記憶装置の所要の記憶領域を利用して保持しておき、問題を生成する必要が生じたときには当該テンプレートデータを基に（テンプレートにおける数ｘ、ｙ、ｚを乱数生成する等により）問題を作成する。テンプレートデータもまた、通常、その問題の類型を識別する識別子と関連づけられている。
【００２４】
まず、初回の問題演習を実施する。初回の問題演習にあたり、問題出力手段１１が、一若しくは複数の問題を問題格納手段１５及び／または問題作成手段１６より取得し、これを出力する（ステップＳ１）。例えば、１０問の問題を一時に若しくは順次に出力する。問題出力手段１１が出力した問題は、クライアントコンピュータ２において、学習者の視聴覚に訴えかける態様で提示される。問題の提示例を、図６に示す。図示例では、問題及び解答欄をディスプレイ２０５の画面上に提示している。図示例では、一度に（画面上に）１問の問題を提示しているが、一度に複数問の問題を提示することを妨げない。学習者は、操作入力デバイスを用いて操作入力を行い、提示された問題に対し解答する。この解答を解答受付手段１２が受け付け（ステップＳ２）、その正否を正否判定手段１３が判定する（ステップＳ３）。解答の正否の判定は、学習者が１問解答する度に行ってもよく、複数問について一括して行ってもよい。解答の正否の結果は、学習者にフィードバックすることが好ましい。このとき、正否判定手段１３が、正否の判定の結果を出力する。この結果は、クライアントコンピュータ２において、ディスプレイ２０５やスピーカ２０７を介して学習者の視聴覚に訴えかける態様で提示される。
【００２５】
しかる後、反復制御手段１４が、解答の正否の判定の結果を基に、以降の問題演習の反復回数及び／または問題数を決定する（ステップＳ４）。例えば、初回の問題演習における正答数若しくは誤答数に応じて、以降の問題演習の反復回数及び／または問題数を決定する。即ち、１０問の問題に対する正答数が８〜９問なら以降２回の問題演習の反復を、６〜７問なら以降３回の問題演習の反復を、５〜４問なら以降４回の問題演習の反復を、３問以下なら以降５回の問題演習の反復を行う、というような決定を下す。勿論、以降の問題演習の反復回数を０回に決定する、言い換えるならば初回の問題演習のみで打ち切るという決定を下すことを妨げない。即ち、全問正解の場合等、学習者が学習内容を十分に理解しているものと見なせる場合には、以降の反復演習は行わない旨決定することも可能である。
【００２６】
加えて、初回の問題演習における正答数若しくは誤答数に応じて、以降に反復的に実施される問題演習において問題出力手段１１が出力する問題数を決定することができる。即ち、正答数が多く誤答数が少ない場合には比較的出題数を減らし、逆に正答数が少なく誤答数が多い場合には比較的出題数を増やすようにすることができる。但し、次回以降の問題演習における出題数を、正答数若しくは誤答数によらず一定としてもよい。次回以降の問題演習における出題数は、初回の問題演習におけるそれと同数である必要はない。よって、次回以降の問題演習における出題数を例えば５問とすることもできる。
【００２７】
因みに、以降の問題演習の反復回数及び／または問題数を決定するにあたり、解答の正否について問題毎に重み付けをすることを妨げない。例えば、基本的な若しくは難度の低い問題に対する解答の誤りは重視し、応用的な若しくは難度の高い問題に対する解答の誤りは軽視して、以降の問題演習の反復回数及び／または問題数を決定するようにすることも好ましい。
【００２８】
並びに、反復制御手段１４が、解答の正否の判定の結果を基に、以降に実施する問題演習における問題の内容及び／または問題の順序をも決定するものとしてもよい。例えば、初回の問題演習において、学習者が誤答した問題と同じ類型に属する問題を、以降の問題演習において重点的に出題するように決定することができる。
【００２９】
しかして、反復制御手段１４が下した決定に従い、以降の問題演習を反復的に実施する（ステップＳ５）。即ち、反復制御手段１４が下した決定に従って、問題出力手段１１が問題を出力し、解答受付手段１２が当該問題に対する解答を受け付け、正否判定手段１３がその解答の正否を判定する問題演習を反復的に実施する。問題演習における出題の態様を、図７に例示する。図は、５問を出題する問題演習を複数回反復的に実施する例である。複数問を一時に若しくは順次出題する問題演習を反復するにあたり、相異なる類型に属する問題を一回の問題演習に混在させることができる。また、ある回の問題演習とその次の回の問題演習との間に、一若しくは複数の類型に属する問題の解き方等の解説を提示することが好ましい。問題の解説を構成するデータは、予めクライアントコンピュータ２またはサーバコンピュータ３のメインメモリ２０２、３０２若しくは補助記憶デバイス２０３、３０３の所要の記憶領域に格納されている。問題出力手段１１は、各回の問題演習の開始前に、問題の解説を構成するデータを取得し、問題を構成するデータの出力と同様にして出力する。この解説は、クライアントコンピュータ２において、ディスプレイ２０５やスピーカ２０７を介して学習者の視聴覚に訴えかける態様で提示される。そして、その回の問題演習において、直前に解説を提示した類型に属する問題は、その解説より時間的にまたは空間的に離間しているような態様にて出力する。言い換えるならば、その回の問題演習において出題する他の類型に属する問題よりも（時間的にまたは空間的に）後に出題する。さらにその次の回の問題演習の開始前に、また別の類型に属する問題の解説を学習者に提示すれば、その解説を提示した類型に属する問題が先に解説を提示した類型に属する問題よりも後に出題される。つまり、ある類型に属する問題の出題順が、問題演習の反復回を重ねるに従い前の方に移動することとなる。上記の如き問題の出題順の制御は、反復制御手段１４が行う。例えば、初回の問題演習において学習者が誤答した問題と同じ類型に属する問題の解説を問題出力手段１１に出力させ、かつその直後の問題演習において解説を提示した類型に属する問題を問題出力手段１１に出力させる。
【００３０】
なお、反復制御手段１４が、再度問題演習の反復回数等の決定を行うものとしても構わない。例えば、先に決定した反復回数の問題演習が終了した際、以降に実施すべき問題演習の反復回数等を、それまでの問題演習における解答の正否に基づいて（言い換えるならば、一回（典型的には、最終回）若しくは複数回の問題演習の解答の正否の判定結果に応じて）再度決定することができる。
【００３１】
本実施形態によれば、問題演習において解答すべき一若しくは複数の問題を出力する問題出力手段１１と、前記問題出力手段１１が出力した問題に対する解答を受け付ける解答受付手段１２と、前記解答受付手段１２が受け付けた解答の正否を判定する正否判定手段１３と、前記正否判定手段１３が判定した解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習の反復回数または問題数を決定する反復制御手段１４とを具備する問題演習装置１を構成して、個々の学習者の資質や能力に対応して反復すべき問題演習量を調整し得るものとしたため、これを使用して問題演習を行う学習者がおしなべて学習効果を上げることができる。
【００３２】
前記反復制御手段１４が、前記正否判定手段１３が判定した解答の正否に基づき、以降に実施する問題演習における問題の内容または問題の順序をも決定するものであるため、学習者が不得手とする問題を重点的に演習させることができ、学習内容の習得に効果的となるように問題の出題順序を設定することも可能となる。
【００３３】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や図８のフローチャートに示す処理の手順は上記実施形態には限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。勿論、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｉ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）や携帯電話端末、携帯可能なビデオゲーム機器その他の汎用的なコンピュータにプログラムを導入し、本発明に係る問題演習装置を構成することが可能であって、専用の装置を製造することが必須であるわけではない。
【００３４】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明によれば、個々の学習者の資質や能力に対応して反復すべき問題演習量を調整し得るため、個々の学習者がおしなべて学習効果を上げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る問題演習装置の機能ブロック図。
【図２】本発明の一実施形態における問題演習装置の機能ブロック図。
【図３】同実施形態における問題演習装置が具備するハードウェア資源を示す図。
【図４】同実施形態における問題演習装置が具備するハードウェア資源を示す図。
【図５】問題格納手段が格納しているデータを例示する図。
【図６】問題の提示例を示す図。
【図７】問題演習における問題の出題の態様を例示する図。
【図８】同実施形態における問題演習装置の動作の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…問題演習装置
１１…問題出力手段
１２…解答受付手段
１３…正否判定手段
１４…反復制御手段
【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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【図７】
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【図８】
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