(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
問題及び解答の形式を示すひな型であって、当該問題中の値に対応する変数への入力を受けることによって当該解答を生成するひな型を記憶する記憶部と、
学習者が使用する学習者端末から、支援対象の前記問題である対象問題を撮像した撮像画像を受信する受信部と、
前記撮像画像から文字及び図形の少なくとも一方を前記対象問題として抽出し、抽出した前記対象問題の一部を変更することによって一般化問題を生成する抽出部と、
前記記憶部に記憶された前記ひな型と前記一般化問題とが類似する程度に基づいて、前記文字及び図形の少なくとも一方に対応する前記ひな型を特定する特定部と、
前記特定部が特定した前記ひな型の前記変数に前記文字及び図形の少なくとも一方に対応する値を入力することによって、前記対象問題に対する前記解答である対象解答を生成する生成部と、
前記対象解答を前記学習者端末に出力する出力部と、
を有する、学習支援装置。
【請求項２】
前記特定部は、前記記憶部に記憶された一又は複数の前記ひな型それぞれと前記文字及び図形の少なくとも一方とが類似する程度を示す類似度を算出し、前記記憶部に記憶された一又は複数の前記ひな型の中から前記類似度が所定値以上である前記ひな型を特定する、
請求項１に記載の学習支援装置。
【請求項３】
前記特定部が前記ひな型を特定できない場合に、前記出力部は、指導者が使用する指導者端末に前記文字及び図形の少なくとも一方を出力し、
前記受信部は、前記指導者端末から前記指導者によって作成された前記対象解答を受信し、
前記出力部は、前記指導者によって作成された前記対象解答を前記学習者端末に出力する、
請求項１又は２に記載の学習支援装置。
【請求項４】
前記特定部が前記ひな型を特定できない場合に、前記出力部は、複数の前記指導者端末に解答作成依頼を出力し、複数の前記指導者端末の中から前記解答作成依頼を承諾したいずれか１つの前記指導者端末に前記文字及び図形の少なくとも一方を出力する、
請求項３に記載の学習支援装置。
【請求項５】
前記出力部は、前記解答作成依頼を承諾した一又は複数の前記指導者端末の中から、当該指導者端末を使用する前記指導者の属性に基づいていずれか１つの前記指導者端末を選択し、選択された前記指導者端末に前記文字及び図形の少なくとも一方を出力する、
請求項４に記載の学習支援装置。
【請求項６】
前記受信部は、前記文字及び図形の少なくとも一方に対応する、前記指導者によって作成された前記ひな型を受信し、
前記出力部は、前記指導者によって作成された前記ひな型を前記記憶部に記憶させる、
請求項３から５のいずれか一項に記載の学習支援装置。
【請求項７】
前記受信部は、前記対象解答が出力された前記学習者端末から、前記対象解答に対する評価を含む評価情報を受信し、
前記出力部は、前記評価に基づいて、前記対象解答に対応する前記ひな型の精度を出力する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の学習支援装置。
【請求項８】
前記特定部は、前記学習者が使用する前記学習者端末から前記撮像画像を受信した回数を、当該撮像画像に基づいて特定された前記ひな型ごとに、当該学習者に関連付けて集計し、
前記出力部は、前記特定部が集計した前記回数に基づいて、前記ひな型に対応する前記問題に対する前記学習者の理解の程度を示す理解度を出力する、
請求項１から７のいずれか一項に記載の学習支援装置。
【請求項９】
前記学習者の前記ひな型に対応する前記理解度が所定値以下である場合に、当該ひな型に対応する問題であって、前記対象問題とは異なる問題を、当該学習者の前記学習者端末に出力する、
請求項８に記載の学習支援装置。
【請求項１０】
プロセッサが実行する、
問題及び解答の形式を示すひな型であって、当該問題中の値に対応する変数への入力を受けることによって当該解答を生成するひな型を記憶部に記憶させるステップと、
学習者が使用する学習者端末から、支援対象の前記問題である対象問題を撮像した撮像画像を受信するステップと、
前記撮像画像から文字及び図形の少なくとも一方を前記対象問題として抽出し、抽出した前記対象問題の一部を変更することによって一般化問題を生成するステップと、
前記記憶部に記憶された前記ひな型と前記一般化問題とが類似する程度に基づいて、前記文字及び図形の少なくとも一方に対応する前記ひな型を特定するステップと、
前記特定するステップにおいて特定された前記ひな型の前記変数に前記文字及び図形の少なくとも一方に対応する値を入力することによって、前記対象問題に対する前記解答である対象解答を生成するステップと、
前記対象解答を前記学習者端末に出力するステップと、
を有する、学習支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、学習者による学習を支援するための学習支援装置及び学習支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、試験の答案用紙を読み取った画像に対して文字認識処理を実行することによって受験者の解答を抽出し、抽出した解答と予め記憶部に記憶された解答欄の位置ごとの正解とを比較することによって、抽出した解答が正解であるか否かを判定する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０２０−６８４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された装置は、試験の答案用紙における解答欄の位置（以下、単に位置と記載する場合がある）と正解とを関連付けたデータベースを予め構築しておくことを必要としている。一方、学習者の普段の学習においては、教科書、参考書、問題集等の様々な種類の教材を用いられる可能性があり、多数の教材に対して位置と正解とを関連付けたデータベースを網羅的に構築することは大きな労力が掛かるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、学習者に対して様々な種類の教材を用いた学習を支援するための労力を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様の学習支援装置は、問題及び解答の形式を示すひな型を記憶する記憶部と、学習者が使用する学習者端末から、支援対象の前記問題である対象問題を撮像した撮像画像を受信する受信部と、前記撮像画像から文字及び図形の少なくとも一方を抽出する抽出部と、前記記憶部から、前記文字及び図形の少なくとも一方に対応する前記ひな型を特定する特定部と、前記特定部が特定した前記ひな型に前記文字及び図形の少なくとも一方に対応する値を入力することによって、前記対象問題に対する前記解答である対象解答を生成する生成部と、前記対象解答を前記学習者端末に出力する出力部と、を有する。
【０００７】
前記特定部は、前記記憶部に記憶された一又は複数の前記ひな型それぞれと前記文字及び図形の少なくとも一方とが類似する程度を示す類似度を算出し、前記記憶部に記憶された一又は複数の前記ひな型の中から前記類似度が所定値以上である前記ひな型を特定してもよい。
【０００８】
前記特定部が前記ひな型を特定できない場合に、前記出力部は、指導者が使用する指導者端末に前記文字及び図形の少なくとも一方を出力し、前記受信部は、前記指導者端末から前記指導者によって作成された前記対象解答を受信し、前記出力部は、前記指導者によって作成された前記対象解答を前記学習者端末に出力してもよい。
【０００９】
前記特定部が前記ひな型を特定できない場合に、前記出力部は、複数の前記指導者端末に解答作成依頼を出力し、複数の前記指導者端末の中から前記解答作成依頼を承諾したいずれか１つの前記指導者端末に前記文字及び図形の少なくとも一方を出力してもよい。
【００１０】
前記出力部は、前記解答作成依頼を承諾した一又は複数の前記指導者端末の中から、当該指導者端末を使用する前記指導者の属性に基づいていずれか１つの前記指導者端末を選択し、選択された前記指導者端末に前記文字及び図形の少なくとも一方を出力してもよい。
【００１１】
前記受信部は、前記文字及び図形の少なくとも一方に対応する、前記指導者によって作成された前記ひな型を受信し、前記出力部は、前記指導者によって作成された前記ひな型を前記記憶部に記憶させてもよい。
【００１２】
前記受信部は、前記対象解答が出力された前記学習者端末から、前記対象解答に対する評価を含む評価情報を受信し、前記出力部は、前記評価に基づいて、前記対象解答に対応する前記ひな型の精度を出力してもよい。
【００１３】
前記特定部は、前記学習者が使用する前記学習者端末から前記撮像画像を受信した回数を、当該撮像画像に基づいて特定された前記ひな型ごとに、当該学習者に関連付けて集計し、前記出力部は、前記特定部が集計した前記回数に基づいて、前記ひな型に対応する前記問題に対する前記学習者の理解の程度を示す理解度を出力してもよい。
【００１４】
前記学習者の前記ひな型に対応する前記理解度が所定値以下である場合に、当該ひな型に対応する問題であって、前記対象問題とは異なる問題を、当該学習者の前記学習者端末に出力してもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様の学習支援方法は、プロセッサが実行する、問題及び解答の形式を示すひな型を記憶部に記憶させるステップと、学習者が使用する学習者端末から、支援対象の前記問題である対象問題を撮像した撮像画像を受信するステップと、前記撮像画像から文字及び図形の少なくとも一方を抽出するステップと、前記記憶部から、前記文字及び図形の少なくとも一方に対応する前記ひな型を特定するステップと、前記特定するステップにおいて特定された前記ひな型に前記文字及び図形の少なくとも一方に対応する値を入力することによって、前記対象問題に対する前記解答である対象解答を生成するステップと、前記対象解答を前記学習者端末に出力するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、学習者に対して様々な種類の教材を用いた学習を支援するための労力を軽減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る学習支援システムの模式図である。
【図２】実施形態に係る学習支援装置のブロック図である。
【図３】記憶部に記憶された例示的なひな型を説明するための模式図である。
【図４】学習支援装置が対象解答を生成する処理を説明するための模式図である。
【図５】学習支援装置が指導者に対して対象解答の作成を依頼する処理を説明するための模式図である。
【図６】学習支援装置が対象解答を出力した後に行う処理を説明するための模式図である。
【図７】実施形態に係る学習支援方法において、対象問題に対する対象解答を出力する処理のフローチャートを示す図である。
【図８】実施形態に係る学習支援方法において、指導者に対して対象解答の作成を依頼する処理のフローチャートを示す図である。
【図９】実施形態に係る学習支援方法において、類似問題を出力する処理のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本実施形態に係る学習支援システムＳの模式図である。学習支援システムＳは、学習支援装置１と、学習者端末２と、指導者端末３と、を含む。学習支援システムＳは、その他の端末、装置等を含んでもよい。
【００１９】
学習支援装置１は、学習者端末２から受信した撮像画像において支援対象の問題を抽出し、抽出した問題に対する解答を生成して学習者端末２に出力するコンピュータである。学習支援装置１は、単一の装置、又は複数の装置である。また、学習支援装置１は、コンピュータ資源の集合であるクラウド上で動作する一又は複数の仮想的なサーバであってもよい。学習支援装置１は、通信によって学習者端末２及び指導者端末３との間で情報を送受信する。
【００２０】
学習者端末２は、学習者が使用するコンピュータである。学習者端末２は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等の情報端末である。学習者は、教科書、参考書、問題集等の教材に記載された問題に解答することによって学習をする人であり、例えば学校や塾の生徒等である。学習者端末２は、情報を表示するための液晶ディスプレイ等の表示部と、学習者による操作を受け付けるためのタッチパネル等の操作部と、所定の撮像範囲を撮像して撮像画像を生成するデジタルカメラ等の撮像部と、を有する。
【００２１】
指導者端末３は、指導者が使用するコンピュータである。学習者端末２は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等の情報端末である。指導者は、学習者に対して学習を支援する人であり、例えば学習者から学習支援の依頼を受けた事業者の従業員等である。指導者端末３は、情報を表示するための液晶ディスプレイ等の表示部と、学習者による操作を受け付けるためのタッチパネル等の操作部と、を有する。
【００２２】
本実施形態に係る学習支援装置１が実行する処理の概要を以下に説明する。学習支援装置１は、問題及び解答の形式を示す一又は複数のひな型を予め記憶している。ひな型は、問題と、当該問題に対する解答と、を抽象化して関連付けたテンプレートである。
【００２３】
学習支援装置１は、学習者端末２から、支援対象の問題である対象問題を撮像した撮像画像を受信する（ａ）。学習支援装置１は、受信した撮像画像から、文字及び図形の少なくとも一方を対象問題として抽出する（ｂ）。学習支援装置１は、記憶部から、抽出した対象問題に対応するひな型を特定する（ｃ）。
【００２４】
学習支援装置１は、記憶部においてひな型を特定できた場合に、抽出した対象問題に対応する値を当該ひな型に入力することによって、対象問題に対する解答である対象解答を生成する（ｄ１）。
【００２５】
一方、学習支援装置１は、記憶部においてひな型を特定できなかった場合に、指導者端末３に解答作成依頼を出力する（ｄ２）。指導者端末３において解答作成依頼が承諾された場合に、学習支援装置１は、抽出した対象問題を指導者端末３に出力し、指導者端末３から指導者によって作成された対象解答を受信する。
【００２６】
学習支援装置１は、ひな型を用いて生成された対象解答又は指導者によって作成された対象解答を含む解答情報を、学習者端末２に出力する（ｅ）。
【００２７】
このように、学習支援装置１は、学習者端末２から受信した撮像画像に基づいて問題に対応するひな型を特定し、特定したひな型に問題の値を入力することによって解答を生成して学習者端末２に出力する。このような構成により、学習支援装置１は、様々な種類の教材それぞれに対して位置と解答とを関連付けたデータベースを構築する必要がないため、学習者に対して様々な種類の教材を用いた学習を支援するための労力を軽減できる。
【００２８】
［学習支援装置１の構成］
図２は、本実施形態に係る学習支援装置１のブロック図である。図２において、矢印は主なデータの流れを示しており、図２に示したもの以外のデータの流れがあってもよい。図２において、各ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図２に示すブロックは単一の装置内に実装されてもよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてもよい。ブロック間のデータの授受は、データバス、ネットワーク、可搬記憶媒体等、任意の手段を介して行われてもよい。
【００２９】
学習支援装置１は、記憶部１１と、制御部１２とを有する。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクドライブ等を含む記憶媒体である。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを予め記憶している。また、記憶部１１は、問題及び解答の形式を示すひな型を予め記憶している。また、記憶部１１は、ひな型に対する学習者による評価を示す評価情報を記憶する。
【００３０】
また、記憶部１１は、学習者の属性を示す学習者情報を予め記憶している。学習者情報は、例えば、学習者の成績、学習者が過去に支援対象とした問題等を含む。また、記憶部１１は、指導者の属性を示す指導者情報を予め記憶している。指導者情報は、例えば、指導者の経験年数、指導者の指導可能な分野等を含む。
【００３１】
制御部１２は、受信部１２１と、抽出部１２２と、特定部１２３と、生成部１２４と、出力部１２５と、を有する。制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、受信部１２１、抽出部１２２、特定部１２３、生成部１２４及び出力部１２５として機能する。
【００３２】
学習支援装置１が本実施形態に係る処理を実行するための構成を以下に説明する。記憶部１１は、問題及び解答の形式を示す一又は複数のひな型を予め記憶している。ひな型は、問題と、当該問題に対する解答と、を抽象化して関連付けたテンプレートである。学習支援装置１は、特定の問題に対応するひな型に実際の値を入力することによって、当該問題に当該値が適用された場合の解答を取得できる。
【００３３】
図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、記憶部１１に記憶された例示的なひな型Ｔを説明するための模式図である。図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）それぞれにおいて、左側に例示的な問題が表され、右側に当該問題に対応するひな型Ｔが表されている。図３（ａ）の例は、数式の問題を表している。図３（ｂ）の例は、図形の問題を表している。図３（ｃ）の例は、文章の問題を表している。
【００３４】
ひな型Ｔは、例えば、問題における複数の項それぞれの値に対応する変数（パラメータ）と、当該複数の項を接続する演算記号（演算子）と、の組み合わせである。ひな型Ｔが含む複数の変数のうちいずれかの１つの変数が解答を示してもよい。また、ひな型Ｔは、問題を表す図形及び文章の少なくとも一方を含んでもよい。後述の特定部１２３は、対象問題をひな型Ｔと比較することによって対象問題に対応するひな型Ｔを特定し、生成部１２４は、特定されたひな型Ｔに対象問題中の変数の値を入力することによって、対象問題に対する対象解答を取得する。
【００３５】
図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）はそれぞれ１つのひな型によって問題及び解答の形式を示しているが、問題のひな型Ｔと解答のひな型Ｔとの組み合わせによって問題及び解答の形式を示してもよい。この場合に、問題のひな型Ｔは、問題を特定するためのテンプレートである。解答のひな型Ｔは、特定された問題において解答を取得するためのテンプレートである。後述の特定部１２３は、対象問題を問題のひな型Ｔと比較することによって対象問題に対応する問題のひな型Ｔを特定し、生成部１２４は、特定された問題のひな型Ｔに関連付けられた解答のひな型Ｔに対象問題中の変数の値を入力することによって、対象問題に対する対象解答を取得する。
【００３６】
ひな型Ｔは、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に例示した具体的な態様に限られず、問題及び解答を抽象化して関連付けることが可能なその他の態様であってもよい。また、記憶部１１は、ひな型Ｔに対応する問題及び解答の説明を示す情報を、当該ひな型Ｔに関連付けて予め記憶してもよい。問題及び解答の説明を示す情報は、例えば、問題の解法である。
【００３７】
学習者は、特定の問題に対する支援を指導者から受けたい場合に、学習者端末２の撮像部を用いて支援対象の問題である対象問題を撮像する。学習者端末２は、対象問題を撮像した撮像画像を学習支援装置１に送信する。
【００３８】
図４は、学習支援装置１が対象問題に対する解答である対象解答を生成する処理を説明するための模式図である。学習支援装置１において、受信部１２１は、学習者端末２から、撮像画像を受信する。抽出部１２２は、既知の画像認識処理を実行することによって、受信部１２１が受信した撮像画像から、文字及び図形の少なくとも一方を対象問題Ｐ１として抽出する。抽出部１２２が抽出する文字は、例えば、数式、図形又は文章の問題における文字、数字及び記号を含む。抽出部１２２が抽出する図形は、例えば、図形の問題中の図形を含む。
【００３９】
抽出部１２２は、抽出した対象問題Ｐ１を一般化することによって一般化問題Ｐ２を生成する。抽出部１２２は、例えば、対象問題Ｐ１において所定の部分（例えば、数字の部分や、演算記号の前又は後の部分）を変数として認識し、変数の値を、変数を示す文字に置換することによって、一般化問題Ｐ２を生成する。抽出部１２２は、置換された変数の値と、置換した変数の文字と、を関連付けて記憶部１１に記憶する。
【００４０】
特定部１２３は、一般化問題Ｐ２を記憶部１１と照合し、記憶部１１から、抽出部１２２が抽出した文字及び図形の少なくとも一方に対応するひな型Ｔを特定する。特定部１２３は、例えば、記憶部１１に予め記憶された一又は複数のひな型Ｔそれぞれと、文字及び図形の少なくとも一方から生成した一般化問題Ｐ２と、が類似する程度を示す類似度を算出する。類似度は、ひな型Ｔと一般化問題Ｐ２と類似しているほど大きく、類似していないほど小さいように算出される。類似度は、例えば、ひな型Ｔと一般化問題Ｐ２との間のレーベンシュタイン距離（文字列の場合）やBag-of-Visual Words（図形の場合）を用いて算出される。
【００４１】
特定部１２３は、記憶部１１に予め記憶された一又は複数のひな型Ｔの中から、類似度が所定値以上であるひな型Ｔを、抽出部１２２が抽出した文字及び図形の少なくとも一方に対応するひな型Ｔとして特定する。また、特定部１２３は、記憶部１１に予め記憶された一又は複数のひな型Ｔの中から、類似度が最も大きいひな型Ｔを、抽出部１２２が抽出した文字及び図形の少なくとも一方に対応するひな型Ｔとして特定してもよい。
【００４２】
また、特定部１２３は、一又は複数のひな型に対して算出した類似度に対して、ひな型ごとに設定された所定の重みを適用してから、抽出部１２２が抽出した文字及び図形の少なくとも一方に対応するひな型Ｔを特定してもよい。重みは、例えば、後述のひな型に対する学習者による評価が良いほど大きく、評価が悪いほど小さいように設定される。これにより、学習支援装置１は、生成される解答が正確でない等の理由により評価が低いひな型Ｔを用いず、生成される解答が正確である等の理由により評価が高いひな型Ｔを用いるように調整できる。
【００４３】
特定部１２３がひな型を特定できた場合に、生成部１２４は、特定部１２３が特定したひな型Ｔに、抽出部１２２が抽出した文字及び図形の少なくとも一方に対応する値を入力することによって、対象問題に対する解答である対象解答Ａを生成する。生成部１２４は、例えば、ひな型Ｔの変数に一般化問題Ｐ２において置換された変数の値を代入し、ひな型Ｔの演算記号を用いて演算を行うことによって、対象解答Ａを算出する。これにより、学習支援装置１は、学習者が使用している教材に対して位置と解答とを関連付けたデータベースを保持していなくとも、対象問題Ｐ１に対応するひな型Ｔを特定することによって、対象解答Ａを生成できる。
【００４４】
特定部１２３がひな型を特定できなかった場合に、学習支援装置１は、指導者に対して対象解答の作成を依頼する。図５は、学習支援装置１が指導者に対して対象解答の作成を依頼する処理を説明するための模式図である。
【００４５】
出力部１２５は、一又は複数の指導者端末３に解答作成依頼を出力する。解答作成依頼は、例えば、解答作成依頼を承諾するか否かの入力を受け付ける画面を表示するための情報を含む。指導者は、指導者端末３において、解答作成依頼を承諾するか否かを示す操作を行う。指導者端末３は、指導者による操作に応じて、解答作成依頼を承諾するか否かを示す情報を学習支援装置１に送信する。
【００４６】
出力部１２５は、指導者端末３が解答作成依頼を承諾した場合に、抽出部１２２が抽出した文字及び図形の少なくとも一方を対象問題として当該指導者端末３に出力する。出力部１２５は、抽出部１２２が抽出した文字及び図形の少なくとも一方に加えて又は代えて、受信部１２１が受信した対象問題の撮像画像を出力してもよい。
【００４７】
複数の指導者端末３が解答作成依頼を承諾した場合に、出力部１２５は、解答作成依頼を承諾したいずれか１つの指導者端末３に対象問題を出力する。この場合に、出力部１２５は、例えば、解答作成依頼を承諾した一又は複数の指導者端末３の中から、当該指導者端末３を使用する指導者の属性に基づいていずれか１つの指導者端末３を選択する。
【００４８】
出力部１２５は、例えば、記憶部１１に予め記憶された指導者情報が示す複数の指導者それぞれの属性に基づいて、経験年数が最も長い指導者、指導可能な分野が対象問題に最も近い指導者等に対応する指導者端末３を選択する。出力部１２５は、選択された指導者端末３に対象問題を出力する。これにより、学習支援装置１は、指導者の属性に基づいて対象問題に適した指導者に対して解答作成を依頼できる。
【００４９】
指導者は、指導者端末３において、対象問題に対する対象解答を入力する。受信部１２１は、解答作成依頼を承諾した指導者端末３から、指導者によって作成された対象解答を受信する。これにより、学習支援装置１は、対象問題に対応するひな型を特定できなかった場合であっても、指導者によって作成された対象問題に対する解答を取得できる。
【００５０】
出力部１２５は、生成部１２４がひな型を用いて生成した対象解答と、受信部１２１が指導者端末３から受信した指導者によって作成された対象解答と、のどちらか一方を、学習者端末２に出力する。学習者端末２は、学習支援装置１が出力した対象解答を、表示部上に表示する。これにより、学習支援装置１は、様々な種類の教材それぞれに対して位置と解答とを関連付けたデータベースを構築することなく、学習者に対して様々な種類の教材における問題の解答を提供できる。
【００５１】
また、出力部１２５は、生成部１２４がひな型を用いて生成した対象解答に代えて又は加えて、記憶部１１において当該ひな型に関連付けられた、問題及び解答の説明（問題の解法等）を示す情報を、学習者端末２に出力してもよい。これにより、学習支援装置１は、個別の問題ごとではなく、ひな型ごとに問題及び解答の説明を記憶しておけばよいため、学習者に問題及び解答の説明を提供するための労力を軽減できる。
【００５２】
また、出力部１２５は、学習者端末２に代えて又は加えて、指導者端末３に対象問題及び対象解答を出力してもよい。これにより、学習支援装置１は、学習者に提示された対象解答を指導者にも提示できるため、指導者が学習者を指導することを効率化できる。
【００５３】
図６は、学習支援装置１が対象解答を出力した後に行う処理を説明するための模式図である。出力部１２５が学習者端末２に対象解答を出力した後に、学習者は、学習者端末２において対象解答に対する評価を入力する。対象解答に対する評価は、例えば、学習者が対象解答を理解できた若しくは理解できなかった、又は対象解答が正しい若しくは誤っていることである。学習者が対象解答を理解できた又は対象解答が正しいことを評価が示す場合にひな型に対する評価が良く、学習者が対象解答を理解できなかった又は対象解答が誤っていることを評価が示す場合にひな型に対する評価が悪いといえる。
【００５４】
学習支援装置１において、受信部１２１は、対象解答が出力された学習者端末２から、対象解答に対する評価を示す評価情報を受信する。受信部１２１は、受信した評価情報を、対象解答を生成するために用いられたひな型と関連付けて、記憶部１１に記憶させる。上述の特定部１２３は、記憶部１１に記憶された評価情報に応じた重みをひな型の特定に用いる。重みは、例えば、評価が良いほど大きく、評価が悪いほど小さいように設定される。これにより、学習支援装置１は、学習者による評価をひな型の特定にフィードバックすることができる。また、出力部１２５は、対象解答が指導者によって作成された場合に、当該対象解答に対する評価情報を、当該指導者の指導者端末３に出力してもよい。
【００５５】
出力部１２５は、学習者による対象解答に対する評価に基づいて、対象解答を生成するために用いられたひな型の精度を算出する。ひな型の精度は、当該ひな型を用いて生成される解答の正確さに対応する指標である。出力部１２５は、ひな型に関連付けられた一又は複数の評価情報を用いて、評価が良いほど精度が高く、評価が悪いほど精度が低いように、所定の規則に従って精度を算出する。
【００５６】
出力部１２５は、算出したひな型の精度を、指導者が使用する指導者端末３又は学習支援装置１を管理する管理者が使用する情報端末に出力してもよい。これにより、学習支援装置１は、ひな型の精度を指導者又は管理者に可視化することができる。
【００５７】
さらに学習支援装置１は、ひな型の精度が低い場合に、指導者に対して対象解答の作成を依頼してもよい。出力部１２５は、ひな型の精度が所定値以下である場合に、指導者端末３にひな型作成依頼を出力する。ひな型作成依頼は、例えば、特定部１２３がひな型を特定する際に用いた文字及び図形の少なくとも一方を含む。
【００５８】
指導者は、指導者端末３において、ひな型作成依頼が含む文字及び図形の少なくとも一方に対するひな型を入力する。受信部１２１は、指導者端末３から指導者によって作成されたひな型を受信し、記憶部１１に記憶させる。これにより、学習支援装置１は、既に記憶部１１に記憶されているひな型の精度が低い場合に、指導者にひな型を改めて作成することを促し、対象問題に対してより適切なひな型を特定するようにできる。
【００５９】
学習支援装置１は、問題に対する学習者の理解度を特定してもよい。この場合に、特定部１２３は、学習者が使用する学習者端末２から撮像画像を受信した回数を、当該撮像画像に基づいて特定されたひな型ごとに、当該学習者に関連付けて集計する。１つのひな型は１つの種類の問題に対応しているため、集計された回数は同じ種類の問題に対して撮像画像を受信した回数を表している。
【００６０】
特定部１２３は、集計した回数に基づいて、ひな型に対応する問題に対する学習者の理解の程度を示す理解度を特定する。特定部１２３は、例えば、学習者から同じ種類の問題に対して撮像画像を受信した回数が多い場合に理解度が低く、学習者から同じ種類の問題に対して撮像画像を受信した回数が少ない場合に理解度が高いように、理解度を特定する。
【００６１】
出力部１２５は、特定部１２３が特定した理解度を、指導者が使用する指導者端末３又は学習支援装置１を管理する管理者が使用する情報端末に出力してもよい。これにより、学習支援装置１は、問題の種類ごとの学習者の理解の程度を指導者又は管理者に可視化することができる。
【００６２】
さらに特定部１２３は、学習者のひな型に対応する問題に対する理解度が所定値以下である場合に、当該ひな型に対応する問題であって、学習者が送信した撮像画像が含む対象問題とは異なる問題を、類似問題として特定する。特定部１２３は、例えば、記憶部１１に予め記憶された複数の問題の中から当該ひな型に対応する問題を抽出し、又は当該ひな型の変数に無作為な値を代入することによって、類似問題を特定する。出力部１２５は、特定した類似問題を、当該学習者の学習者端末２に出力する。これにより、学習支援装置１は、学習者の理解の程度が低い問題に類似する類似問題を学習者に提供し、学習者の理解の向上を支援することができる。
【００６３】
［学習支援方法のフローチャート］
図７は、本実施形態に係る学習支援方法において、対象問題に対する対象解答を出力する処理のフローチャートを示す図である。学習者は、特定の問題に対する支援を指導者から受けたい場合に、学習者端末２の撮像部を用いて支援対象の問題である対象問題を撮像する。学習者端末２は、対象問題を撮像した撮像画像を学習支援装置１に送信する。
【００６４】
学習支援装置１において、受信部１２１は、学習者端末２から、撮像画像を受信する（Ｓ１１）。抽出部１２２は、既知の画像認識処理を実行することによって、受信部１２１が受信した撮像画像から、文字及び図形の少なくとも一方を対象問題として抽出する（Ｓ１２）。
【００６５】
抽出部１２２は、抽出した対象問題Ｐ１を一般化することによって一般化問題Ｐ２を生成する（Ｓ１３）。特定部１２３は、一般化問題Ｐ２を記憶部１１と照合し、記憶部１１から、抽出部１２２が抽出した文字及び図形の少なくとも一方に対応するひな型Ｔを特定する（Ｓ１４）。
【００６６】
特定部１２３がひな型を特定できた場合に（Ｓ１５のＹＥＳ）、生成部１２４は、特定部１２３が特定したひな型Ｔに、抽出部１２２が抽出した文字及び図形の少なくとも一方に対応する値を入力することによって、対象問題に対する解答である対象解答Ａを生成する（Ｓ１６）。
【００６７】
特定部１２３がひな型を特定できなかった場合に（Ｓ１５のＮＯ）、出力部１２５は、一又は複数の指導者端末３に解答作成依頼を送信する（Ｓ１７）。指導者は、指導者端末３において、解答作成依頼を承諾するか否かを示す操作を行う。指導者端末３は、指導者による操作に応じて、解答作成依頼を承諾するか否かを示す情報を学習支援装置１に送信する。
【００６８】
出力部１２５は、指導者端末３が解答作成依頼を承諾した場合に、抽出部１２２が抽出した文字及び図形の少なくとも一方を対象問題として当該指導者端末３に送信する（Ｓ１８）。複数の指導者端末３が解答作成依頼を承諾した場合に、出力部１２５は、解答作成依頼を承諾したいずれか１つの指導者端末３に対象問題を送信する。この場合に、出力部１２５は、例えば、解答作成依頼を承諾した一又は複数の指導者端末３の中から、当該指導者端末３を使用する指導者の属性に基づいていずれか１つの指導者端末３を選択する。
【００６９】
指導者は、指導者端末３において、対象問題に対する対象解答を入力する。受信部１２１は、解答作成依頼を承諾した指導者端末３から、指導者によって作成された対象解答を受信する（Ｓ１９）。
【００７０】
出力部１２５は、生成部１２４がひな型を用いて生成した対象解答と、受信部１２１が指導者端末３から受信した指導者によって作成された対象解答と、のどちらか一方を、学習者端末２に出力する（Ｓ２０）。
【００７１】
図８は、本実施形態に係る学習支援方法において、指導者に対して対象解答の作成を依頼する処理のフローチャートを示す図である。出力部１２５が学習者端末２に対象解答を出力した後に、学習者は、学習者端末２において対象解答に対する評価を入力する。学習支援装置１において、受信部１２１は、対象解答が出力された学習者端末２から、対象解答に対する評価を示す評価情報を受信する（Ｓ２１）。受信部１２１は、受信した評価情報を、対象解答を生成するために用いられたひな型と関連付けて、記憶部１１に記憶させる。
【００７２】
出力部１２５は、学習者による対象解答に対する評価に基づいて、対象解答を生成するために用いられたひな型の精度を算出する（Ｓ２２）。出力部１２５は、ひな型に関連付けられた一又は複数の評価情報を用いて、評価が良いほど精度が高く、評価が悪いほど精度が低くなるように、所定の規則に従って精度を算出する。出力部１２５は、算出したひな型の精度を、指導者が使用する指導者端末３又は学習支援装置１を管理する管理者が使用する情報端末に出力してもよい。
【００７３】
ひな型の精度が所定値より大きい場合に（Ｓ２３のＮＯ）、学習支援装置１は処理を終了する。ひな型の精度が所定値以下である場合に（Ｓ２３のＹＥＳ）、出力部１２５は、指導者端末３にひな型作成依頼を出力する（Ｓ２４）。指導者は、指導者端末３において、ひな型作成依頼が含む文字及び図形の少なくとも一方に対するひな型を入力する。受信部１２１は、指導者端末３から指導者によって作成されたひな型を受信し（Ｓ２５）、記憶部１１に記憶させる（Ｓ２６）。
【００７４】
図９は、本実施形態に係る学習支援方法において、類似問題を出力する処理のフローチャートを示す図である。学習支援装置１において、特定部１２３は、学習者が使用する学習者端末２から撮像画像を受信した回数を、当該撮像画像に基づいて特定されたひな型ごとに、当該学習者に関連付けて集計する（Ｓ３１）。
【００７５】
特定部１２３は、集計した回数に基づいて、ひな型に対応する問題に対する学習者の理解の程度を示す理解度を特定する（Ｓ３２）。特定部１２３は、例えば、学習者から同じ種類の問題に対して撮像画像を受信した回数が多い場合に理解度が低く、学習者から同じ種類の問題に対して撮像画像を受信した回数が少ない場合に理解度が高いように、理解度を特定する。出力部１２５は、特定部１２３が特定した理解度を、指導者が使用する指導者端末３又は学習支援装置１を管理する管理者が使用する情報端末に出力してもよい。
【００７６】
ひな型に対応する問題に対する理解度が所定値より大きい場合に（Ｓ３３のＮＯ）、学習支援装置１は処理を終了する。ひな型に対応する問題に対する理解度が所定値以下である場合に（Ｓ３３のＹＥＳ）、特定部１２３は、当該ひな型に対応する問題であって、学習者が送信した撮像画像が含む対象問題とは異なる問題を、類似問題として特定する（Ｓ３４）。特定部１２３は、例えば、記憶部１１に予め記憶された複数の問題の中から当該ひな型に対応する問題を抽出し、又は当該ひな型の変数に無作為な値を代入することによって、類似問題を特定する。出力部１２５は、特定した類似問題を、当該学習者の学習者端末２に出力する（Ｓ３５）。
【００７７】
［実施形態の効果］
本実施形態に係る学習支援装置１は、学習者端末２から受信した撮像画像に基づいて問題に対応するひな型を特定し、特定したひな型に問題の値を入力することによって解答を生成して学習者端末２に出力する。このような構成により、学習支援装置１は、様々な種類の教材それぞれに対して位置と解答とを関連付けたデータベースを構築する必要がないため、学習者に対して様々な種類の教材を用いた学習を支援するための労力を軽減できる。
【００７８】
なお、本発明により、国連が主導する持続可能な開発目標（SDGｓ）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献することが可能となる。
【００７９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
【００８０】
学習支援装置１のプロセッサは、図７、図８及び図９に示す学習支援方法に含まれる各ステップ（工程）の主体となる。すなわち、学習支援装置１のプロセッサは、図７、図８及び図９に示す学習支援方法を実行するためのプログラムを実行することによって、図７、図８及び図９に示す学習支援方法を実行する。図７、図８及び図９に示す学習支援方法に含まれるステップは一部省略されてもよく、ステップ間の順番が変更されてもよく、複数のステップが並行して行われてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
Ｓ  学習支援システム
１  学習支援装置
１１  記憶部
１２  制御部
１２１  受信部
１２２  抽出部
１２３  特定部
１２４  生成部
１２５  出力部
２  学習者端末
３  指導者端末
【要約】
【課題】学習者に対して様々な種類の教材を用いた学習を支援するための労力を軽減できるようにする。
【解決手段】学習支援装置１は、問題及び解答の形式を示すひな型を記憶する記憶部１１と、学習者が使用する学習者端末から、支援対象の問題である対象問題を撮像した撮像画像を受信する受信部１２１と、撮像画像から文字及び図形の少なくとも一方を抽出する抽出部１２２と、記憶部から、文字及び図形の少なくとも一方に対応するひな型を特定する特定部１２３と、特定部が特定したひな型に文字及び図形の少なくとも一方に対応する値を入力することによって、対象問題に対する解答である対象解答を生成する生成部１２４と、対象解答を学習者端末に出力する出力部１２５と、を有する。
【選択図】図２【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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【図９】
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