(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ支援による教育システムであって、
教育内容を記憶する第１の記憶装置と、教育アプリケーションを記憶する第２の記憶装置と、に接続されたアプリケーション・サーバと、
教育資料のレイアウトを表すフォームと、当該フォーム中の領域に含まれ得る各マークの定義と、当該各マークの解釈の規則と、を関連づけて記憶したフォーム記憶装置と、印刷装置と、スキャン装置と、前記アプリケーション・サーバと、に接続されたフォーム・サーバと、
を備え、
前記アプリケーション・サーバは、ユーザの指示に従って、前記第１の記憶装置に記憶された教育内容の少なくとも一部を含む教育資料の作成要求を前記フォーム・サーバに対して送信し、
前記フォーム・サーバは、
前記作成要求を前記アプリケーション・サーバから受け取った場合に、ユーザ・マーク可能部分と、受け取った前記作成要求中の前記教育内容を含む人間読取り可能部分と、前記教育資料の識別情報及び前記フォーム記憶装置に記憶されたフォームの識別情報を含む情報を機械可読な形式で符号化した符号化データを含む機械読み取り可能部分と、を前記フォームが表すレイアウトに従って前記印刷装置により印刷させた紙媒体を前記教育資料として作成し、
前記教育資料に印刷されたユーザ・マーク可能部分に学習者によりマークを付された前記教育資料を前記スキャン装置が読み込んだ場合に、前記スキャン装置が読み込んだ読み込み情報を前記スキャン装置から取得し、前記読み込み情報中の前記機械読み取り可能部分から前記教育資料の識別情報及び前記フォームの識別情報を抽出し、抽出した前記教育資料の識別情報と、抽出したフォームの識別情報に対応するフォームに関連づけて前記フォーム記憶装置に記憶された前記各マークの定義及び前記各マークの解釈の規則を参照して前記ユーザ・マーク可能部分に付されたマークを解釈した解釈結果と、を前記アプリケーション・サーバに対して送信し、
前記第２の記憶装置に記憶された教育アプリケーションは、前記フォーム・サーバから前記アプリケーション・サーバが受信した解釈結果に応じて、どのような教育内容を学習者に提供すべきかを表す情報を含み、
前記アプリケーション・サーバは、さらに、前記フォーム・サーバから前記教育資料の識別情報と前記解釈結果とを受信した場合に、受信した前記解釈結果と前記教育アプリケーションに含まれる前記情報とに従って決定した教育内容を含む教育資料の作成要求を前記フォーム・サーバに対して送信する、
コンピュータ支援による教育システム。
【請求項２】
コンピュータ支援による教育のための方法であって、
教育資料のレイアウトを表すフォームと、当該フォーム中の領域に含まれ得る各マークの定義と、当該各マークの解釈の規則と、を関連づけて記憶した記憶装置と、印刷装置と、スキャン装置と、に接続されたコンピュータが、
第１の教育資料を作成する段階であって、教育情報及び学習者に対する指示の入力を受け付けて、ユーザ・マーク可能部分と、受け付けた前記教育情報及び前記学習者に対する指示を含む人間読取り可能部分と、前記第１の教育資料の識別情報及び前記記憶装置に記憶されたフォームの識別情報を含む情報を機械可読な形式で符号化した符号化データを含む機械読み取り可能部分と、を前記フォームが表すレイアウトに従って前記印刷装置により印刷させた紙媒体を前記第１の教育資料として作成する段階と、
前記第１の教育資料に印刷された前記人間読み取り可能部分に含まれる前記教育情報および前記学習者に対する指示に従って、前記印刷されたユーザ・マーク可能部分に、学習者によってマークを付された前記第１の教育資料を前記スキャン装置が読み込んだ場合に、前記スキャン装置が読み込んだ読み込み情報を前記スキャン装置から取得し、前記読み込み情報中の前記機械読み取り可能部分から前記フォームの識別情報を抽出し、抽出したフォームの識別情報に対応するフォームに関連づけて前記記憶装置に記憶された前記各マークの定義及び前記各マークの解釈の規則を参照して、前記マークを付された前記第１の教育資料の前記ユーザ・マーク可能部分が第２の教育資料の作成を要求する標識を含むか否かを判別する段階と、
前記判別する段階において前記第１の教育資料の前記ユーザ・マーク可能部分が第２の教育資料の作成を要求する標識を含むと判別した場合に、当該標識を含むと判別した旨を表す情報と前記読み込み情報中の前記機械読み取り可能部分から抽出した前記第１の教育資料の識別情報とを出力し、この出力に応じて入力される前記第２の教育資料の内容を受け付け、ユーザ・マーク可能部分と、受け付けた前記第２の教育資料の内容を含む人間読取り可能部分と、前記第２の教育資料の識別情報及び前記フォームの識別情報を含む情報を機械可読な形式で符号化した符号化データを含む機械読み取り可能部分と、を前記印刷装置により印刷させた紙媒体を前記第２の教育資料として作成する段階と、
を実行する、コンピュータ支援による教育のための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータを用いた教育システムの分野に関し、特にコンピュータ支援教育に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）は、今日の教室では一般的である。ＰＣは、対話式学習だけでなく試験（評価と管理の両方）にも使用される。試験を採点するためのパーソナル・コンピュータの使用は、よく知られている。一般に、受験者は、機械可読フォームにマークして対応する試験問題に対する解答を示す。
【０００３】
「Interactive Computer Aided Natural Learning Method And Apparatus」と題する米国特許第５，２６７，８６５号は、学習者の進捗状況を監視し学習者の理解と学習の能力に合わせた課程資料を提供することによって個人の学習効率を高める方法を実行する教育の方法およびシステムを開示している。この方法およびシステムは、また、教師の管理および事務の負担も軽減する。対話式マルチメディア技術が独特な教育用ソフトウェア開発と組み合わされ、柔軟性の高い教育ツールと学習者監視システムを提供している。上記米国特許に記載されたシステムでは、各学習者は、教材を搭載した各自の個別のＰＣと対話する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
コンピュータ支援教育を提供するシステムおよび方法を開示する。パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）は、今日の教室では一般的である。紙と鉛筆はどこにでもあるが、それらにはＰＣと連携する処理の柔軟性がない。プリンタの場合、コンピュータ出力媒体は紙である。スキャナの場合、入力媒体は紙である。出力と入力の間の役割りを果たし、紙と鉛筆による作業を支援し、さらにコンピュータ処理と連携した柔軟性をある程度可能にするコンピュータ主導の処理によって、紙をより密接に使用できることが分かった。本発明は、対話式教育アプリケーションの作成と実行およびその他の教育／学習者進捗状況報告ツールを支援するアーキテクチャにおいて、埋込みデータ、紙−ユーザ・インタフェース、インテリジェント・フォームなど、紙に基づく様々な技術を利用する。
【０００５】
本発明の一態様のシステムは、コンピュータ支援による教育システムであって、教育内容を記憶する第１の記憶装置と、教育アプリケーションを記憶する第２の記憶装置と、に接続されたアプリケーション・サーバと、教育資料のレイアウトを表すフォームと、当該フォーム中の領域に含まれ得る各マークの定義と、当該各マークの解釈の規則と、を関連づけて記憶したフォーム記憶装置と、印刷装置と、スキャン装置と、前記アプリケーション・サーバと、に接続されたフォーム・サーバと、を備え、前記アプリケーション・サーバは、ユーザの指示に従って、前記第１の記憶装置に記憶された教育内容の少なくとも一部を含む教育資料の作成要求を前記フォーム・サーバに対して送信し、前記フォーム・サーバは、前記作成要求を前記アプリケーション・サーバから受け取った場合に、ユーザ・マーク可能部分と、受け取った前記作成要求中の前記教育内容を含む人間読取り可能部分と、前記教育資料の識別情報及び前記フォーム記憶装置に記憶されたフォームの識別情報を含む情報を機械可読な形式で符号化した符号化データを含む機械読み取り可能部分と、を前記フォームが表すレイアウトに従って前記印刷装置により印刷させた紙媒体を前記教育資料として作成し、前記教育資料に印刷されたユーザ・マーク可能部分に学習者によりマークを付された前記教育資料を前記スキャン装置が読み込んだ場合に、前記スキャン装置が読み込んだ読み込み情報を前記スキャン装置から取得し、前記読み込み情報中の前記機械読み取り可能部分から前記教育資料の識別情報及び前記フォームの識別情報を抽出し、抽出した前記教育資料の識別情報と、抽出したフォームの識別情報に対応するフォームに関連づけて前記フォーム記憶装置に記憶された前記各マークの定義及び前記各マークの解釈の規則を参照して前記ユーザ・マーク可能部分に付されたマークを解釈した解釈結果と、を前記アプリケーション・サーバに対して送信し、前記第２の記憶装置に記憶された教育アプリケーションは、前記フォーム・サーバから前記アプリケーション・サーバが受信した解釈結果に応じて、どのような教育内容を学習者に提供すべきかを表す情報を含み、前記アプリケーション・サーバは、さらに、前記フォーム・サーバから前記教育資料の識別情報と前記解釈結果とを受信した場合に、受信した前記解釈結果と前記教育アプリケーションに含まれる前記情報とに従って決定した教育内容を含む教育資料の作成要求を前記フォーム・サーバに対して送信する。また、本発明の一態様の方法は、コンピュータ支援による教育のための方法であって、教育資料のレイアウトを表すフォームと、当該フォーム中の領域に含まれ得る各マークの定義と、当該各マークの解釈の規則と、を関連づけて記憶した記憶装置と、印刷装置と、スキャン装置と、に接続されたコンピュータが、第１の教育資料を作成する段階であって、教育情報及び学習者に対する指示の入力を受け付けて、ユーザ・マーク可能部分と、受け付けた前記教育情報及び前記学習者に対する指示を含む人間読取り可能部分と、前記第１の教育資料の識別情報及び前記記憶装置に記憶されたフォームの識別情報を含む情報を機械可読な形式で符号化した符号化データを含む機械読み取り可能部分と、を前記フォームが表すレイアウトに従って前記印刷装置により印刷させた紙媒体を前記第１の教育資料として作成する段階と、前記第１の教育資料に印刷された前記人間読み取り可能部分に含まれる前記教育情報および前記学習者に対する指示に従って、前記印刷されたユーザ・マーク可能部分に、学習者によってマークを付された前記第１の教育資料を前記スキャン装置が読み込んだ場合に、前記スキャン装置が読み込んだ読み込み情報を前記スキャン装置から取得し、前記読み込み情報中の前記機械読み取り可能部分から前記フォームの識別情報を抽出し、抽出したフォームの識別情報に対応するフォームに関連づけて前記記憶装置に記憶された前記各マークの定義及び前記各マークの解釈の規則を参照して、前記マークを付された前記第１の教育資料の前記ユーザ・マーク可能部分が第２の教育資料の作成を要求する標識を含むか否かを判別する段階と、前記判別する段階において前記第１の教育資料の前記ユーザ・マーク可能部分が第２の教育資料の作成を要求する標識を含むと判別した場合に、当該標識を含むと判別した旨を表す情報と前記読み込み情報中の前記機械読み取り可能部分から抽出した前記第１の教育資料の識別情報とを出力し、この出力に応じて入力される前記第２の教育資料の内容を受け付け、ユーザ・マーク可能部分と、受け付けた前記第２の教育資料の内容を含む人間読取り可能部分と、前記第２の教育資料の識別情報及び前記フォームの識別情報を含む情報を機械可読な形式で符号化した符号化データを含む機械読み取り可能部分と、を前記印刷装置により印刷させた紙媒体を前記第２の教育資料として作成する段階と、を実行する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
対話式コンピュータ支援教育を提供するシステムおよび方法を開示する。当然ながら、紙は、教室内のどこにでもあるが、紙とコンピュータは、新しい種類の印刷技術とスキャン技術をより緻密に使用することによって、さらに互いを補い合うことができる。そのような技術は、オンライン情報とオフライン情報の境界をあいまいにし、デジタル媒体と印刷媒体の特徴を共有する新しい形態である媒介物（Intermedium）という用語の元になっている。
【０００７】
本発明のこの説明において、以下の用語は、次のような意味で使用される。
【０００８】
本明細書で使用する「紙」という用語は、印刷媒体としてのその慣例的な意味を持つが、また一般に、情報を提供するシステムへの入力および情報を表示する出力として働くことができる２つの特徴を有する媒体を指す。
【０００９】
本明細書で使用する「教育アプリケーション」という用語は、学習プロセスと情報配布プロセスを容易にするために使用されるユーザ／教師が作成したアプリケーションを指す。教育アプリケーションは、様々に動作することができる。たとえば、紙上にマークによって提供される学習者の入力を解釈し、その結果として教育資料を作成することができる。累積した情報に基づいて学習者の進捗状況レポートを生成するために、他のタイプの教育アプリケーションを作成することができる。
【００１０】
本明細書で使用する「教育資料」という用語は、学習者が読み解釈する人間が読取り可能な素材を有する第１のタイプの領域と、学習者ユーザが、教育アプリケーションが解釈できるマークをつけることができる第２のタイプの領域（たとえば、チェックボックスや学習者が自由に書き込むことができる領域）と、デジタル方式で符号化された情報を含む第３のタイプの領域とを有する紙媒体を指す。教育資料が、単票の紙媒体に制限されないことに注意されたい。たとえば、第１のシートは、教育資料を作成するためにさらに他のシートが使用されていることを示す「カバー」シートとして使用されることがある。このカバー・シートは、出力された教育資料のシートの数、または入力された教育資料としてのシートの数を示すことができる。あるいは、教育資料の個々のシートは、固有の情報を示すためにデジタル方式で符号化された情報（たとえば、試験３７のシート１、試験３７のシート２など）を有することがある。
【００１１】
本明細書で使用される「学習者」という用語は、一般に、システムと対話することができる個人を指す。詳細には、学習者という用語は、教育が行われる教室内の人を意味する。しかしながら、様々な教育アプリケーションのような様々な状況において、学習者という用語は、教師、親、学校管理者、あるいは教育過程に関係する他の人を含むこともある。
【００１２】
図１は、本発明の教育アプリケーションの基本的な動作および流れを示すブロック図である。図１を参照すると、教育アプリケーション１０１は、データ・リポジトリ１０２と接続され、一般に３つのタイプの受取人のための教育資料を作成する。これらの教育資料はそれぞれ、システムと対話するために使用される。第１のタイプの教育資料１０３は、学習者のためのものである。この第１のタイプの教育資料は、「授業」または試験の形でもよい。第２のタイプの教育資料１０４は、学習者の親のためのものである。この第２のタイプの教育資料は、学習者の作業日誌または学習者の進捗状況レポートの形でよく、学習者の作業の例を含む場合も含まない場合もある。第３のタイプの教育資料１０５は、教師または学校管理者のためのものである。この第３のタイプの教育資料は、教師評価用の試験問題の形式を変更したものでもよい（たとえば、評価を入力できる同一ページに試験問題１の解答をすべて入れる）。現在の好ましい実施形態において、このようなタイプの教育資料はそれぞれ、紙による機械可読フォームである。データ・リポジトリ１０２は教育アプリケーションによって使用され、当該教育アプリケーションが必要とする特定の情報を記憶するために用いられる。たとえば、試験結果または学習者の質問および対話パターンを記憶することが望ましい。この情報を受け取るか別の方法で得るときは、その情報を、（たとえば、異なる教育アプリケーションで）後で使用するためにデータ・リポジトリ１０２に記憶することができる。
【００１３】
さらに、教育資料１０３〜１０５はそれぞれ、システム内に戻る入力媒体として使用できることに注意されたい。一般に、教育資料上に事前定義された領域を指定することができ、それにより事前定義された領域につけられたマークが、対話式入力または教育資料上に表された情報に対する応答として解釈される。マークをつけた教育資料を入力し解答の教育資料を出力する反復的な動作により、コンピュータに導かれた対話を行うことができる。
【００１４】
本発明は、教育環境において多くの用途があるが、その主な用途は、学習者の教育を支援するためのＰＣに基づくツールを作成することである。本発明のシステムの使用は、読むべき印刷情報と、行うべき作業と、対話するための資料上の場所とが教育資料によって学習者に提示されることにより始まる。さらに、教育資料のそれぞれの実例には、コンピュータ読取り可能マークの形の符号化データが提供される。そのようなマークは、教育資料をスキャンして戻すときに、教育資料を識別し、おそらくコンピュータが使用する情報または指示を識別するために使用される。学習者は、様々な作業に参加し、教育資料を何らかの方法でマークし、教育資料を教師に戻すかまたはそれをスキャナにかける。教育資料がスキャンされると、システムは、たとえば資料の画像を記憶する、マークを解釈する、又は画像を関係者に転送するといったように、状況に依存する形で情報を処理する。学習者が個別に識別されない標準のシートを使用しつつも、その学習者に固有のカバー・シートを使用することにより、読み込まれたそれらシートを識別することができる。
【００１５】
図２は、本発明の現在の好ましい実施形態において、対話式学習者アプリケーションのために教育アプリケーションを作成し使用する基本ステップを概説するフローチャートである。最初に、ステップ２０１で、教育アプリケーションが、アプリケーション作成ツールを使用する教師によって作成される。前の説明で明らかなように、一般に、作成する教育資料のタイプによって異なるアプリケーション作成ツールが使用される。次に、ステップ２０２で、対応する教育資料を獲得するために、教育アプリケーションを実行する要求が出される。そのような要求は、教育アプリケーションを実行したい教師から来ることがある。代替として、たとえば学習者が授業を選択できるフォームを提供することによって、学習者が要求できるようにシステムを構成することができる。システムは、要求を受け取り処理すると、ステップ２０３で、教育資料を学習者に提供する。現在の好ましい実施形態において、教育資料は、システムに接続された教室内のプリンタによって印刷される機械可読の形である。ステップ２０４で、学習者は、教育資料にマークを付けることにより教育アプリケーションと対話する。教育資料に付けられるマークは、たとえば試験、授業、フィードバックなど、教育資料の種類に依存する。次に、ステップ２０５で、学習者は、教育資料を「スキャン」してシステムに戻す。ステップ２０６で、システムは、フォームＩＤ、チェックされたチェックボックス、ユーザがマークを付けた領域などの必要な情報を教育資料から取り出す。ステップ２０７で、システムは、情報を処理し、取り出した情報に基づいて第２の教育資料を決定する。次に、ステップ２０８で、システムは、学習者用の第２の教育資料を印刷してもよい。次に、学習者が情報を要求する限り、ステップ２０４〜２０８を繰り返してもよい。この対話セッション中に、ステップ２０９で、システムは、学習者の対話に基づいて情報を収集することもできる。収集する情報は、試験の点数、関心のある領域、専門知識の領域、または自由形式データ入力用に指定されたユーザ・マーク領域の内容の形でもよい。最後に、ステップ２１０で、適切に収集した情報を、親、教師または学校管理者に提供することができる。一般に、この情報は、教育資料の実例の形で提供されることになる。教育資料の種類によっては、ステップ２１１で、受取人（たとえば、親、教師、学校管理者）は、教育資料に書き込んで対話を行うことができる。たとえば、教育資料は、親が、評価や記入例などの学習者の前の作業の比較を得ることを可能にする。いずれの場合も、次に、対話は、ループを戻り、ステップ２０５〜２１１を繰り返すことができる。
【００１６】
図３は、本発明の現在の好ましい実施形態で使用することができる教育資料の図である。図３を参照すると、教育資料は、一般的に、人間が解釈可能な印を有する領域３０１と、ユーザがマークをつけ次にそれをシステムが解釈することができる領域３０２と、符号化されたデジタル・データを含む領域３０３の３つのタイプの領域からなる。そのような符号化されたデータは、機械可読であり、教育資料に目に見える印として埋め込まれる。領域３０１は、学習者によって読み取られまたは解釈される情報を含む文字またはイメージを含む。領域３０２は、ユーザがつけたマークをシステムが探すように予め指定される。ユーザがつけるマークは、選択肢（たとえば、チェックボックス）でもよく、または学習者によって提供される情報（たとえば、教育資料によって提供される割当ての一部分である自由形式の図）でもよい。領域３０３に含まれる符号化データは、教育資料に関する識別情報、ユーザがマーク可能な領域のレイアウトと場所、および受け取る学習者、日付、時間などのその他の必要な情報を含むことができる。情報は、認証情報を含むこともあり、それによりある程度の機密保護が含まれることがある。
【００１７】
また、領域３０１〜３０３のどれかが互いに重複することがあることに注意されたい。たとえば、３０４で示した領域は、データを埋め込んだ領域とそれに重なった文字を印刷した領域の両方を含む。さらに、３０５で示した領域は、文字を含み、ユーザがつけた印を抽出するために分析されるように予め設計される。
【００１８】
図４は、本発明の現在の好ましい実施形態のシステム実施態様の基本構成要素を示すブロック図である。図４を参照すると、アーキテクチャは、アプリケーション作成クライアント４０１、アプリケーション・サーバ４０２およびフォーム・サーバ４０３の３つの対話構成要素からなる。アプリケーション作成クライアント４０１は、教師４０４が教育アプリケーションを作成するためのシステム・インタフェースを提供し、フォーム・サーバ４０３は、学習者４０５が教育アプリケーションを使用するためのシステム・インタフェースを提供する。
【００１９】
アプリケーション作成クライアント４０１は、教育アプリケーションを作成するために教師４０４によって使用される。各アプリケーション作成クライアントは、アプリケーション・サーバ４０２によって支援される基本構造およびプリミティブを使用することによって、アプリケーションを作成するために実行される。アプリケーション作成クライアント４０１は、教師がオフ・ラインで使用して、試験、データ・フォーム、その他のデータが集中する文書を作成することができる。各アプリケーション作成クライアントを使用して、特定のタイプの教育アプリケーションを作成することができる。たとえば、図５は、多枝選択式試験を作成するために使用されるアプリケーション作成クライアント用のユーザ・インタフェースの図を提供する。好ましくは、各アプリケーション作成クライアントは、対応する教育アプリケーションを作成するためのグラフィカル・ユーザ・インタフェースを提供する。いずれにしても、図５を参照すると、一組の問題をリストする領域５０１がある。この一組の問題は、教師、学校の他の教師、または教育資料の出版者があらかじめ構成することができる。この場合、教師は、適切な主題、範囲および難度の問題を選択することにより試験を構成することができる。
【００２０】
引き続き図５を参照すると、領域５０１において、隣りに黒丸の付いた問題、たとえば問題５０２が、試験に含めるために選択されている。図５には、強調表示された問題がさらに示されている。強調表示された問題は、さらに詳細を表すものである。強調表示されている問題は、領域５０３および５０４にさらに詳細に示される。領域５０２に、問題とそれと関連する解答が、視覚的に区別された形（たとえば、異なる色）で示された正しい解答と共に示される。領域５０４に、問題の主題とその範囲および難度のレベルが表示される。示された試験問題の主題と範囲の存在は、単に試験問題と関連付けをしたいメタデータのタイプを表しているにすぎないことに注意されたい。そのようなシステムが最終的に支援する実際のメタデータは、システムのユーザが現実に有用と判断したものによって決まる。
【００２１】
さらに、フィルタ・ボタン５０５が提供される。ユーザは、フィルタ・ボタン５０５によって、特定の主題のものや特定の難度レベルを有するものなど、特定の基準を満たす問題だけを領域５０１に表示させることができる。
【００２２】
図４に戻って、教師は、アプリケーション作成クライアント４０１を使用して、学校の基本設備内の既存のデータベースとも対話することができる。たとえば、教師は、クラス・リストすなわち特定の主題の問題のリストをアップロードすることができる。アプリケーション作成クライアント４０１は、試験の作成に必要なすべての情報（試験問題、関連するヒント、受験する学習者）を、ワークスペース４１１などのワークスペース・ファイルに保存することが好ましい。これにより、教師は、ネットワーク接続されていないコンピュータ上で試験を作成し、次にアプリケーション・サーバ４０２にアップロードするようにネットワーク接続されたコンピュータにその試験を転送することができる。
【００２３】
アプリケーション・サーバ４０２は、アプリケーション作成クライアント４０１を使用して作成した教育アプリケーションを使用可能にし実行する働きをする。アプリケーション・サーバ４０２は、教育アプリケーションを作成し解釈するための基本構造およびプリミティブを実現する。アプリケーション・サーバ４０２は、未経験のユーザが教育アプリケーション（すなわち、アプリケーション作成クライアント）を作成することを容易にする専用のクライアント・アプリケーション間の媒介物である。この設備によって、教師は、クラスに配布し学習者に解答を提供する教育資料を簡単に作成することができる。現在の好ましい実施形態において、アプリケーション・サーバ４０２は、教育資料のレイアウトとフォーマットを行い、資料のスキャンに応答し、事前定義された質問を使用して学習者あるいは教師または親用の解答資料を作成する。
【００２４】
実際には、２人の学習者が異なる教育アプリケーションを使用することができることに注意されたい。アプリケーション・サーバ４０２は、２つのアプリケーションを判別し、それに従って動作する。アプリケーション・サーバ４０２が、フォーム・サーバ４０３から要求を受け取ると、教育資料の新しいインスタンスを生成し、それを印刷に適したフォームに変換するためにフォーム・サーバ４０３に提示する。このフォームは、対話に関連する様々な要素、たとえば学習者がさらに他の情報を要求したという事実を、教師がそれを評価に入れたい場合に符号化することができる。
【００２５】
現在の好ましい実施形態は、オブジェクト指向プログラミング技術を使用してアプリケーションを実現する。システム内に、学習者、教師、教室、試験、問題、質問、選択、解答などのエントリのオブジェクト・クラスが定義され、オブジェクト指向データベースに記憶される。これらのクラスは、多数の組のプロパティを含み、アプリケーション作成クライアントは、そのようなプロパティの関連サブセットを選択し、それらを既存のデータベース内のデータにマッピングする機能を提供する。そのようなクラスの実現方法は、オブジェクト指向プログラミングの当業者には周知であり、したがってオブジェクト定義に関する詳細な説明は必要ないと思われる。たとえば、多枝選択式試験問題のデータベースは問題ごとに、質問、４つの解答、難度の評点、および教科書の関連する章への参照を含むことができる。ユーザは、質問、解答および難度を問題オブジェクトのそれらのプロパティに直接マッピングし、章フィールドを範囲プロパティにマッピングし、残りのプロパティを未使用としてマークすることができる。ユーザは、新しいプロパティをクラスに追加することができる。
【００２６】
アプリケーション・サーバ４０２は、アプリケーション・データベース４１２に結合される。アプリケーション・データベース４１２は、アプリケーション・サーバ４０２が実行することができる様々な教育アプリケーションを含む。アプリケーション・サーバ４０２は、また、内容データベース４１３に結合されることもある。そのような内容データベース４１３は、学校リポジトリ（たとえば、クラス・リスト）からのものでも出版者（たとえば、問題リスト）からのものでもよい。
【００２７】
アプリケーション・サーバ４０２は、さらに、オブジェクトの作成を支援する照会言語を提供する。照会は、たとえば、データベースからの任意の問題のリストや問題ごとに解答を選択する試験に対する解答を作成することができる。
【００２８】
学習者に提供される教育資料の作成のために、フォーム・サーバ４０３は、アプリケーション・サーバ４０２から、印刷する教育資料の詳細を受け取る。教育資料は、一般に、所定フォームのレイアウトまたはタイプに対応する。フォームのレイアウトまたはタイプは、フォーム・データベース４１４に記憶される。教育資料には、教育資料のインスタンスを一意に識別するために必要な情報が含まれる。教育資料を印刷する要求を受け取ると、フォーム・サーバ４０３は、アプリケーション・サーバ４０２に、その教育資料のインスタンスに固有の識別子（Ｄ−ＵＩＤ）を返す。この識別子を使用して、対応する教育資料に基づいて対話を追跡することができる。フォーム・サーバ４０３は、さらに、印刷サーバ４２４、スキャン・サーバ４２５、さらに任意にウェブ・サーバ４２６からなる。必要に応じて、フォーム・サーバ４０３は、印刷サーバ４２４を利用して任意のフォームを印刷することができる。実際の印刷は、接続されたプリンタ装置によってローカルに、またはネットワーク接続された印刷装置またはファクシミリ装置によってリモートに行うことができることに注意されたい。フォーム・サーバ４０３は、また、ウェブ・ブラウザに同じフォームを提供することができる。フォーム・サーバ４０３は、スキャン・サーバ４２５から戻されるページのスキャン操作を提供する。
【００２９】
スキャン・サーバ４２５に関して、スキャン・サーバ４２５は、シート（または文書）ごとに、フォームｕｉｄからなる入力レコードを作成し、任意のフィールドに関して、ＨＴＭＬ形式で提供される仕様とさらにページのその部分の処理ルーチンから得られる解釈とを作成する。教育資料の実際のスキャンは、接続されたスキャン装置でローカルに行うことも、ファクシミリ装置によってリモートで行うこともできることに注意されたい。デフォルトの内部処理ルーチンは、ページのその部分のＴＩＦＦスキャンを返す。しかし、たとえば、スキャン・サーバ４２５内のチェックボックス・インタープリタが、ボックスがチェックされたかどうかを示すブーリアンだけを返してもよい。次に、フォーム・サーバ４０３は、アプリケーション・サーバ４０２に、教育資料を受け取ったことを通知する。
【００３０】
ウェブ・サーバ４２６は、ウェブで使用可能な教育アプリケーションを提供する。ウェブ・サーバ４２６に関しては、直接の書込みを支援する装置によっても、またはウェブ用の特別な入力モード（たとえば、チェックボックスをクリックし、テキスト入力フィールドに入力する）を使用することによってもユーザが作業することができる同じフィールドをウェブ・サーバ４２６が提供する。ウェブ・ページは、提出ボタンを必要とし、そのボタンがクリックされたとき、フォーム・サーバ４０３は、ページに書き込まれたものを文書をスキャンした場合と同じように処理し、類似のレコードを作成する。
【００３１】
現在の好ましい実施形態において、フォーム・サーバ４０３は、フォームを提供している特定のアプリケーションについて何も知らない。フォーム・サーバが、特定の内容の要求を受け取ったとき（たとえば、学習者が、ボックスをチェックし、試験ページをスキャンすることによりヒントを要求する）、アプリケーション・サーバ４０２に要求を渡す。前述のように、ユーザがアプリケーション・クライアントを経由して、特定の教育アプリケーションの支援のために構成しアップロードしたアプリケーション固有の情報のデータベースをアプリケーション・サーバ４０２は維持する。これは、たとえば、試験を受けるすべての学習者の現行の学業平均点と、学習者の学業平均点に従って提供すべき問題ごとのいくつかの異なる解答を含むことがある（能力の高い学習者ほど難しいヒントを得る）。
【００３２】
図６は、本発明を実行するための教室内のハードウェア・システムを示すブロック図である。パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）６０１は、本発明を実施するソフトウェア・プログラムを実行するために使用される。このパーソナル・コンピュータ上で、少なくともアプリケーション・サーバが実行されていなければならない。教室内には、フォーム・サーバの機能をそれぞれ実現する他のワークステーション６０２があることもある。代替として、ＰＣ６０１が、フォーム・サーバの機能を含むこともある。
【００３３】
フォーム・サーバのうちの１つまたは複数には、プリンタおよび／またはスキャナが結合される。構成により、ワークステーションは、印刷機能（出力生成）または教育資料のスキャン（入力機能）だけを実行してもよく、あるいはその両方を備えてもよい。
【００３４】
本発明の現在の好ましい実施形態は、オブジェクト指向プログラミングやクライアント−サーバ・アーキテクチャなどの様々な既存のシステム技術、ならびに埋込みデータ、紙−ユーザ・インターフェース、インテリジェント・フォームなどの様々な既存の文書技術を利用する。前の説明で述べたように、使用されるシステム技術は、当業者には周知である。たとえば、現在の好ましい実施形態は、Ｊａｖａ（Sun Microsystems, Inc.の登録商標）プログラム言語で実現された。以下に、現在の好ましい実施形態で利用される既存の文書技術について簡単に説明する。
【００３５】
フォーム・サーバに実装される印刷機能とスキャン機能は、いくつかの基本機能を含む。第１に、学習者の名前や特定の用紙を識別するタグなどの任意のデータを、シートをスキャンして戻すときに復元が容易な機械可読な形で紙に符号化し埋め込むことができる。したがって、個々のシートは、識別性を備え、追跡することができ、またスキャン後にコンピュータが行うべきことのコンピュータ読取り可能な指示を保持することができる。現在の好ましい実施形態において、好ましく使用される符号化と埋込みデータ技術は、Xerox CorporationによるDataGlyphs（登録商標）である。第２に、チェックボックス（すなわち、ユーザマーク可能領域）をページに印刷し、システムは、ボックスがマークされているかどうかを知らせることができる。チェックボックスは、一般にフィールドと呼ばれる（本明細書ではユーザ・マーク可能領域と呼ぶ）印刷ページ上に識別される方形の領域の特別な事例である。フィールドにつけられたマークは、抽出することができ、特定のタイプにより解釈される。この領域には、事前に印刷された素材があってもよい。そのようなフィールドにつけられたマークの解釈は、それらの事前に定義されたマークに依存することができる。システムは、新しい解釈ルーチンの組み込みを支援するように意図される。
【００３６】
以下に、有効と判断されたユーザ・マークを含む領域の有効な解釈の例を示す。
【００３７】
・チェックボックス（十分に塗りつぶされたもの）
・解答を丸で囲んだもの
・定性的な値（印刷された軸に沿ったマークの相対位置）
・データ点（軸を設けたグラフ上のドットの位置）
・軸上の自由形式のグラフ
・自由な文字の書込みまたは図（エンティティとして保存された）
以下に、本発明の実施形態の機能を支援するために利用することができる既知の技術の例を示す。
【００３８】
本出願と同じ譲受人に譲渡される「Form Utilizing Encoded Indications For Form Field Processing」と題する米国特許第５，０６０，９８０号は、本発明の教育資料を実現するために利用できるある種のインテリジェント・フォームについて説明している。一般に、フォームは、そのフォームを処理する方法に関する情報を提供する埋込みデータを含む。情報は、フォーム識別子や、フォーム上にチェックボックスを配置した場所の指示などを含むことがある。この情報は、フォーム・サーバによって取り出され、次に、さらに処理するためにアプリケーション・サーバに渡される。
【００３９】
そのようなインテリジェント・フォームを作成する市販のパッケージは、Xerox Corporationから入手可能なSmartPaper Toolkitである。
【００４０】
「Hardcopy Lossless Data Storage and Communications For Electronic Document Processing Systems」と題する米国特許第５，４８６，６８６号は、１つの実施形態において、DataGlyphsを使って紙と電子領域を橋渡しするために埋込みデータをどのように使用することができるかについて述べている。本発明を実施するために、バーコードなどの本発明の趣旨および範囲から逸脱しない代替埋込みデータ技術を使用できることに注意されたい。DataGlyph技術は、記号「／」と「＼」を使用して２進情報を表す。これらの記号を組み合わせて紙上にほとんど目立たない埋込みデータ領域を作成することができることが確認された。
【００４１】
図７〜図１２は、歴史の試験を作成するために現在の好ましい実施形態がどのように使用されるかの例を示すものであり、この試験には追跡情報を得る機能が盛り込まれている。図７を参照し、アプリケーション作成クライアントのサンプル画面レイアウトを示す。図７を参照すると、第１のウィンドウ７０１は、試験を構成するために使用され、第２のウィンドウ７０２は、試験を受ける学習者を示し選択するためのものである。ウィンドウ７０１には、選択肢と「正しい」答えの指示が問題と一緒に提示される。各解答には、その解答を選択すると学習者に返されるメッセージが関連付けられている。図８は、試験を表す教育資料の図であり、図９は、学習者の解答を含む加筆がなされたものである。図１０は、返された評価済みの試験を示す。この例では、より多くの情報を得る機会が提示されていることに注意されたい。これは、ユーザがマークして次に再提出することができるチェックボックスの形になる。この例では、学習者が特定の主題に関してさらに多くの情報を望んでいることを示していることに注意されたい。図１１は、ユーザ入力に基づくより多くの情報の解答の例を示す。
【００４２】
図１２は、試験の結果の概要を簡単に見るために教師が使用できる評価概要レポートを示す。さらに、図１２に、チェックボックス１２０１が示されている。このチェックボックスにより、教師は、特定の問題に関するクラスの実績の分布を知ることができる。これは、教師とシステムの次の対話を可能にする例である。
【００４３】
図１３を参照して、本発明の現在の好ましい実施形態を実現することができるコンピュータに基づくシステムを説明する。前述のように、本発明は、コンピュータに基づくシステムで実行するためのソフトウェア・プログラミング命令を使用して実現される。コンピュータを用いたシステムおよびそれと関連した動作指示（たとえば、ソフトウェア）埋込み回路が、本発明を実現するために使用される。図１３を参照すると、コンピュータに基づくシステムは、バス１３０１によって結合された複数の構成要素からなる。バス１３０１は、複数の並列バス（たとえば、アドレス、データおよび状況バス）ならびに階層構造のバス（たとえば、プロセッサ・バス、ローカル・バス、Ｉ／Ｏバス）からなることがある。いずれにしても、コンピュータ・システムは、さらに、内部メモリ１３０３（内部メモリ１３０３は、一般に、ランダム・アクセス・メモリと読取り専用メモリの組合せであることに注意されたい）からバス１３０１を介して提供される命令を実行するプロセッサ１３０２を含む。プロセッサ１３０２は、図２のフローチャートに概略的に示したような本発明の様々なプロセスを実行するために使用される。そのような操作を実行するための命令は、内部メモリ１３０３から取り出される。この操作は、一般に、周知のプログラミング技術を使用して適切なプログラム言語で符号化された命令の形で提供される。プロセッサ１３０２と内部メモリ１３０３は、個別部品または特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）チップなどの単一の集積回路でもよい。
【００４４】
また、バス１３０１には、英数字入力を入力するためのキーボード１３０４と、データを記憶するための外部記憶装置１３０５、カーソルを操作するためのカーソル制御装置１３０６、視覚的な出力を表示するための表示装置１３０７、およびネットワーク接続１３０８が結合される。キーボード１３０４は、一般に、標準のＱＷＥＲＴＹキーボードになるが、電話形のキーパッドでもよい。外部記憶装置１３０５は、固定式または取外し可能な磁気または光学ディスク・ドライブでもよい。たとえばマウスやトラックボールなどのカーソル制御装置１３０６は、一般に、ある一定の機能の働きをプログラムすることができるボタンまたはスイッチと関連付けられる。実施態様によっては、キーボード１３０４、カーソル制御装置１３０６、および表示装置１３０７は不要なこともあることに注意されたい。ネットワーク接続１３０８は、適切なソフトウェアを備えたローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）カードやモデム・カードなど、ネットワークに接続する手段を提供する。ネットワーク接続１３０８は、さらに、インターネットへのアクセスを提供することができるが、これは、プロクシ・サーバ、中間ネットワーク、またはダイアルアップ・サービスを介してもよい。
【００４５】
最後に、バス１３０１には、プリンタ１３０９とスキャナ１３１０が結合される。プリンタ１３０９とスキャナ１３１０はそれぞれ、本発明のための好ましい入力装置と出力装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の現在の好ましい実施形態において実現することができる教育アプリケーションの概略を示すために使用されるブロック図である。
【図２】  本発明の現在の好ましい実施形態において実行することができる教育アプリケーションと学習者との間の対話の基本ステップを示すフローチャートである。
【図３】  本発明の現在の好ましい実施形態のシステムが作成し使用することができる教育資料の実例の図である。
【図４】  本発明の現在の好ましい実施形態のシステム実施態様の基本構成要素を示すブロック図である。
【図５】  本発明の現在の好ましい実施形態において実現することができる多枝選択式試験を作成するアプリケーション作成クライアントのグラフィカル・ユーザ・インタフェースのサンプル画面のレイアウト図である。
【図６】  本発明の現在の好ましい実施形態の教室システムの実施態様のブロック図である。
【図７】  本発明の現在の好ましい実施形態が利用することができる「歴史の試験」の例のために現在の好ましい実施形態のシステムによって生成された教育資料の例である。
【図８】  本発明の現在の好ましい実施形態が利用することができる「歴史の試験」の例のために現在の好ましい実施形態のシステムによって生成された教育資料の例である。
【図９】  本発明の現在の好ましい実施形態が利用することができる「歴史の試験」の例のために現在の好ましい実施形態のシステムによって生成された教育資料の例である。
【図１０】  本発明の現在の好ましい実施形態が利用することができる「歴史の試験」の例のために現在の好ましい実施形態のシステムによって生成された教育資料の例である。
【図１１】  本発明の現在の好ましい実施形態が利用することができる「歴史の試験」の例のために現在の好ましい実施形態のシステムによって生成された教育資料の例である。
【図１２】  本発明の現在の好ましい実施形態が利用することができる「歴史の試験」の例のために現在の好ましい実施形態のシステムによって生成された教育資料の例である。
【図１３】  本発明を利用することができるコンピュータを用いたシステムのブロック図である。
【符号の説明】
１０１  教育アプリケーション、１０２  データ・リポジトリ、１０３、１０４、１０５教育資料、４０１  アプリケーション作成クライアント、４０２  アプリケーション・サーバ、４０３  フォーム・サーバ、４０４  教師、４０５  学習者、４１１  ワークスペース、４１２  アプリケーション・データベース、４１３  内容データベース、４１４  フォーム・データベース、４２４  印刷サーバ、４２５  スキャン・サーバ、４２６  ウェブ・サーバ、１２０１  チェックボックス、１３０１  バス、１３０２  プロセッサ、１３０３  内部メモリ、１３０４  キーボード、１３０５  外部記憶装置、１３０６  カーソル制御装置、１３０７表示装置、１３０８  ネットワーク接続、１３０９  プリンタ、１３１０  スキャナ。
【図１】
0004384307.tif 000002
【図２】
0004384307.tif 000003
【図３】
0004384307.tif 000004
【図４】
0004384307.tif 000005
【図５】
0004384307.tif 000006
【図６】
0004384307.tif 000007
【図７】
0004384307.tif 000008
【図８】
0004384307.tif 000009
【図９】
0004384307.tif 000010
【図１０】
0004384307.tif 000011
【図１１】
0004384307.tif 000012
【図１２】
0004384307.tif 000013
【図１３】
0004384307.tif 000014