(57)【要約】【課題】効率的学習を支援する期待向上度の計算方法及び、学習支援システムの構成方法を提供する。【解決手段】学習ステップ間に相関係数を付与し、ステップ学習後に期待される向上度を事前設定した学習支援システムの構成方法を提供する。また、本システム内では、上級、中級、初級学習者別に、実際の学習における向上度に応じた次なる学習ステップの選択方法や、再学習のための期待向上度の再設定方法もまた提供する。本提案により、事前に与えた指標を基にシステムが構築可能となり、効率的な学習を支援する学習指導ができる特殊な方法である。本発明は、例えば、ｅ−ｌｅａｒｎｉｎｇシステムや、学習用ソフトウェア、携帯用学習機器に利用できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上級・中級・初級なる各レベル別学習者が効率的に学習を進めることができるような学習支援システムを構築する際のモジュール等の構成に必要となる制約を提示した学習コース設計方法。
【請求項２】
上記制約において、複数モジュールから成る１ステップ学習後の学習効果（学習向上度）αおよび学習ステップ間の相関係数ｒの規定方法。
【請求項３】
上記αおよびｒを用いて構成した学習支援システムにおける学習において、１ステップ学習後の次の学習経路を選択する動的学習経路選択方法。
【請求項４】
動的学習経路選択法を用いた学習支援システムにおいて、理論的α値と実際の学習者のα’値との差分を利用した学習指導方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は効率的に学習を進めるための向上度計算方法に関し、特に効率的な学習を支援するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】通常、ｅ−ｌｅａｒｎｉｎｇシステムを構築する際、教授者の経験に沿ってモジュールを配置し、学習コースを作り上げる。ｅ−ｌｅａｒｎｉｎｇシステムに対する評価は、システムを用いた学習後の試験結果やアンケート調査を用いて行うことが一般的である。学習効率をより向上させるシステムを構築するためには、従来は、学習進行時の評価ポイント等において小テスト等を実施し、直前からの向上度を計測して次なる学習経路を動的に選択するシステムであった。すなわち、これまでに提案された手法では、システム使用後もしくは使用中に学習者のデータ分析を行うため、まず、教授者が経験的に学習システムを構築し、利用者の需要に適合するようシステムを修正もしくは随時、学習状況に応じた学習経路を選択できるようなシステム修正に関する方法であった。
そこで、初回のｅ−ｌｅａｒｎｉｎｇシステム等の学習支援システム構築以前に上級・中級・初級別学習者の学習推移動向を推測し、１ステップ学習後の期待向上度を＋α、ステップ間の相関係数をｒとした「期待遷移」を提案する。そして、期待遷移を用いた学習支援システムの設計方法も提案する。【０００３】上記αの事前設定を行うことで、規定αとｒを基に学習支援システムのモジュール等の配置を決定することで、学習効率を意図的に事前に設計できるようにしたシステムの構築方法である。
【特許文献１】特開２００７−３１６２８５号公報（Ａ）
【特許文献２】特開２００６−２９３１０２号公報（Ａ）
【特許文献３】特開２００４−２３３７３４号公報（Ａ）
【特許文献４】特開２００３−２８０５１０号公報（Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】ｅ−ｌｅａｒｎｉｎｇシステム等の学習支援システムを構築する以前に、上級・中級・初級の各学習者が各ステップを学習後に期待される期待向上度αを設定することができる。すなわち、システム利用後もしくはシステム利用中でなければ評価できなかった学習向上度を、事前に算出可能とする。【０００５】従来は、教授者の経験則により学習支援システムを構築していたが、上記設定したαを用いることで、到達レベルが事前規定可能な学習支援システムを構築可能とする。【０００６】各ステップ学習時に、上記事前規定したαと、実際の学習者の向上度α’の差分から、学習乖離状態を把握することで、学習者の都合による学習状態の遅延を早期発見し、理想的な学習効率に沿った学習の逐次把握と指導を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】学習ステップＸｉとＸｉ＋１間には相関関係ｒｉ、−１≦ｒｉ≦１があり、ＸｉからＸｉ＋１へ到達した際には＋αｉなる学習向上度が見込めるとすると、Ｘｉに属するある学生の標準化学習値ｙ（ｉ）（ただし、
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しており、ｙ（ｉ）は標準正規分布に従う。）が１ステップ進行後のＸｉ＋１において標準化学習値ｙ（ｉ＋１）に変化する時、ｙ（ｉ＋１）は下記（数１）を用いて事前に導出できる。
【数１】
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【０００８】（数１）より、学習前の標準化学習値ｙ（ｉ）を用いて１ステップ学習後の標準化学習値ｙ（ｉ＋１）を予測する場合、標準正規乱数ｚの９５％信頼区間が［−１．９６，１．９６］であることから、ｙ（ｉ＋１）の上限値と下限値は、それぞれ（数２）および（数３）になる。
【数２】
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【数３】
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【０００９】上級・中級・初級において、１ステップ終了時に十分な学習効果を得るためには、ｒｉ≧０．４とするのが望ましく、特にｒｉ≧０．８である場合は安定的な学習効果が得られる。また、十分大きなｒｉがステップ間に見込めない場合、初級においては、十分大きなαｉを提供する方が効果的である。なお、αｉは（数４）を用いて導出する。
【数４】
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なお、Ｘ（ｉ＋１）およびＸ（ｉ）は学習者に期待する平均的学習値を設定する。【００１０】実際の学習におけるある学習者の学習向上度αｉ’について、上記設定済学習向上度αｉとの差βｉが（数５）の条件を満たす上級学習者の場合、次なる学習ステップには（数６）なる学習経路を適宜選択する。なお、適宜とは、複数のステップ学習において１回以上の一定回数を超えて（数５）なるβｉを観察した場合を言う。
【数５】
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【数６】
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【００１１】上記上級学習者に対して、期待向上度αｉ＋１を小さく設定する場合、詳細学習もしくは高度学習を提供することになる。このため、学習者の意思確認として、詳細学習等を選択するかのメッセージを表示し、また、応援メッセージを表示して学習指導を行うことができる。【００１２】実際の学習向上度においてαｉ’≦０である初級学習者の場合、ＸｉからＸｉ＋１へのステップ学習のやり直しとする。ただし、一定回数以上のやり直しを避けるか、もしくは該当ステップ
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る。
【数７】
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【００１３】上記初級学習者には、ステップ学習のやり直しや繰り返しに関するメッセージおよび、応援メッセージを表示して学習指導を行う。【００１４】βｉが（数８）を満たす場合は、学習が順調に推移していると見なす。
【数８】
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【００１５】上記順調な学習者には、学習が順調であることへの応援メッセージを表示して学習指導を行う。
【発明の効果】
【００１６】本手法により、学習ステップ間の向上率αおよびステップ間相関ｒを事前に規定することで、効率的に学習可能となる学習支援システムの設計ができる。【００１７】学習者の上級、中級、初級レベルに応じた学習向上度およびステップ間相関の目安があるため、各レベルに応じて安定的に学習推移が可能となる個人的学習経路の選択システムを搭載できる。【００１８】各ステップ学習における学習向上度に応じて応援メッセージを表示することで、学習ステップ毎に各人の学習状況に合わせた自動的な学習指導が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】以下、本発明の実施例を図示により説明する。
図１に学習ステップ構成部の実施例を示し、その特徴について述べる。図１は学習支援システム部内部に配置する、ｍ個の学習ステップの構成方法について説明した図である。本学習ステップ構成部は、ｍ個のステップ部（Ａ０１〜Ａ０５）で構成される。【００２０】各ステップ部（Ａ０１〜Ａ０５）には、ステップ間の相関係数ｒおよび学習向上度αが設定されている。例えば、ｉ番目ステップ部（Ａ０３）およびｉ＋１番目ステップ部（Ａ０４）間には、相関係数ｒｉをｉ番目ステップ部（Ａ０３）に設定し、ｉ番目ステップ部（Ａ０３）の学習開始後からｉ＋１番目ステップ部（Ａ０４）へ到達した時点で期待される学習の期待向上度αｉを事前にｉ番目ステップ部（Ａ０３）に設定する。【００２１】図２に上級用期待向上度構成部の実施例を示し、その特徴について述べる。図２は図４のステップ学習支援部において選択的に利用され、図１の学習ステップ構成部内部に位置するｉ＋１番目ステップ部（Ａ０４）のための複数の期待向上度αｉ＋１（ｊ）の構成方法について説明した図である。本上級用期待向上度構成部は、上級用ｉ＋１番目ステップ部（Ｂ０１）、上級用ｉ＋２番目ステップ部（Ｂ０２）で構成される。【００２２】  上級用ｉ＋１番目ステップ部（Ｂ０１）において設定する期待向上度αｉ＋１（ａ）およびαｉ＋１（ｂ）は、（数９）により決定する。なお、αｉ＋１（ｂ）は複数準備してよい。
【数９】
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【００２３】図３に初級用期待向上度構成部の実施例を示し、その特徴について述べる。図３も図２同様、図４のステップ学習支援部において選択的に利用され、図１の学習ステップ構成部内部に位置するｉ番目ステップ部（Ａ０３）のための複数の期待向上度αｉ（ｊ）の構成方法について説明した図である。本初級用学習向上度構成部は、初級用ｉ番目ステップ部（Ｂ０３）、初級用ｉ＋１番目ステップ部（Ｂ０４）で構成される。【００２４】上記初級用ｉ番目ステップ部（Ｂ０３）において設定する期待向上度αｉ（ａ）およびαｉ（ｂ）は（数１０）により決定する。なお、αｉ（ａ）およびαｉ（ｂ）は、それぞれ複数準備してよい。
【数１０】
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【００２５】図４にステップ学習支援部の実施例を示し、その特徴について述べる。図４は学習支援システム部内部に配置するステップ学習の構成の方法について説明した図である。本ステップ学習支援部は、ｉ番目学習部（Ｃ０１）、終了処理部（Ｃ０２）、実向上度判定部（Ｃ０３）、反復回数判定部（Ｃ０４）、反復メッセージ部（Ｃ０５）、初級学習選択部（Ｃ０６）、向上度再設定部（Ｃ０７）、向上度差分判定部（Ｃ０８）、上級処理部（Ｃ０９）、応援メッセージ部（Ｃ１０）、ｉ＋１番目学習選択部（Ｃ１１）、ｉ＋１番目学習部（Ｃ１２）で構成される。【００２６】ｉ番目学習部（Ｃ０１）は、図１のｉ番目ステップ部（Ａ０３）における学習コンテンツ部分であり、αｉは事前に設定済である。【００２７】終了処理部（Ｃ０２）は、ｉ番目学習部（Ｃ０１）の終了時に出力される学習者の実際の学習向上度αｉ’の保存を行う。【００２８】  実向上度判定部（Ｃ０３）は、上記αｉ’について正負を判定して初級学習者に対する分岐処理を行う。まず、αｉ’≦０である場合、反復回数判定部（Ｃ０４）でｉ番目学習部（Ｃ０１）の学習回数を判定し、一定回数以下である場合、反復メッセージ部（Ｃ０５）を出力してｉ番目学習部（Ｃ０１）を再度実行して反復学習を行う。【００２９】実向上度判定部（Ｃ０３）において、αｉ’＞０である場合は向上度差分判定部（Ｃ０８）へ分岐する。【００３０】反復回数判定部（Ｃ０４）において、ｉ番目学習部（Ｃ０１）の反復回数が一定回数以上である場合、初級学習選択部（Ｃ０６）へ分岐する。すなわち、学習を積み残したまま次なるステップへ学習を進行させないための処置として、反復回数が多い学習者には学習負荷量を低減する措置を行う。まず、一定回数以上の反復を行ったことへの指導メッセージを表示し、新たな負荷量として（数７）で規定され、図３の初級用ｉ番目およびｉ＋１番目ステップ部（Ｂ０３、Ｂ０４）
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て、向上度再設定部（Ｃ０７）に進む。【００３１】
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対応する初級用ステップ部（Ｂ０３、Ｂ０４）を選択し、これをｉ番目学習部（Ｃ０１）として進む。【００３２】向上度差分判定部（Ｃ０８）では、βｉの正負を判定する。（数５）を満たす場合は上級処理部（Ｃ０９）へ分岐し、（数８）を満たす場合は応援メッセージ部（Ｃ１０）へ分岐する。【００３３】上級処理部（Ｃ０９）では、１回以上の一定回数を超えて（数５）を満たす現象が観察された場合、次のｉ＋１番目学習部（Ｃ１２）に対する期待向上度αｉ＋１を（数９）で設定したαｉ（ｂ）から選択し、対応する図２の上級用ステップ部（Ｂ０１、Ｂ０２）を抽出して、ｉ＋１番目学習部（Ｃ１２）へ進む。【００３４】応援メッセージ部（Ｃ１０）では、学習が順調に推移していることに対するメッセージを表示して、ｉ＋１番目学習選択部（Ｃ１１）へ進む。【００３５】ｉ＋１番目学習選択部（Ｃ１１）では、ｉ＋１番目学習部（Ｃ１２）とその次なるｉ＋２番目学習部の間の相関係数ｒｉ＋１と、通常設定の学習向上度αｉ＋１を設定し、ｉ＋１番目学習部（Ｃ１２）へ進む。【００３６】ｉ＋１番目学習部（Ｃ１２）では、既に選択されているαｉ＋１の値に応じて設定されている通常のｉ＋１番目ステップ部（Ａ０５）を学習する。【００３７】図５に本発明による学習支援システム部における実施例を示し、その特徴について述べる。
本学習支援システム部は、レベル判定部（１０１）、１番目ステップ部（１０２）、２番目ステップ部（１０３）、ｍ番目ステップ部（１０４）、到達レベル出力部（１０５）で構成される。【００３８】レベル判定部（１０１）では、学習開始前の学力判定を行い、初回学習ステップである１番目ステップ部（１０２）における学習向上度α１を決定する。α１は、学力判定結果より上級、中級、初級に対応し、それぞれ、普通もしくは小さく、普通、普通もしくは大きく設定する。【００３９】１番目ステップ部（１０２）では、設定したα１の値に応じたステップ学習を提供する。【００４０】２番目ステップ部（１０３）では、直前の１番目ステップ部（１０２）の結果に応じて、学習向上度α２が設定されている。なお、α２の設定は、図４のステップ学習支援部で行われる。このため、２番目ステップ部（１０３）においても、設定されたα２の値に応じたステップ学習を提供する。【００４１】ｍ番目ステップ部（１０４）においても、他ステップ部同様、αｍの値に応じたステップ学習を提供する。【００４２】到達レベル出力部（１０５）では、到達結果を判定して表示する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】学習ステップ構成部
【図２】上級用期待向上度構成部
【図３】初級用期待向上度構成部
【図４】ステップ学習支援部
【図５】学習支援システム部
【符号の説明】
【００４４】１０１  レベル判定部
１０２  １番目ステップ部
１０３  ２番目ステップ部
１０４  ｍ番目ステップ部
１０５  到達レベル出力部
Ａ０１  １番目ステップ部
Ａ０２  ２番目ステップ部
Ａ０３  ｉ番目ステップ部
Ａ０４  ｉ＋１番目ステップ部
Ａ０５  ｍ番目ステップ部
Ｂ０１  上級用ｉ＋１番目ステップ部
Ｂ０２  上級用ｉ＋２番目ステップ部
Ｂ０３  初級用ｉ番目ステップ部
Ｂ０４  初級用ｉ＋１番目ステップ部
Ｃ０１  ｉ番目学習部
Ｃ０２  終了処理部
Ｃ０３  実向上度判定部
Ｃ０４  反復回数判定部
Ｃ０５  反復メッセージ部
Ｃ０６  初級学習選択部
Ｃ０７  向上度再設定部
Ｃ０８  向上度差分判定部
Ｃ０９  上級処理部
Ｃ１０  応援メッセージ部
Ｃ１１  ｉ＋１番目学習選択部
Ｃ１２  ｉ＋１番目学習部
【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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