(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーバと、このサーバにネットワークを介して接続された少なくとも１つのユーザ端末とを具える教材学習システムであって、
前記サーバは、
少なくとも１つの教材が格納されている記憶装置と、
前記教材をユーザ端末へ送信する機能とを具え、
前記ユーザ端末は、
前記教材を前記サーバから受信する機能と、
前記受信した教材を利用者に提示する提示機能と、
前記教材を提示された前記利用者に対して、理解度を測定するための前記教材別に予め作成された所定の問題を提示し応答を促す手段と、
前記提示に応じた前記利用者の応答を取得する機能と、
前記取得された応答を前記サーバに送信する機能とを具え、
前記サーバは、
前記応答を受信し、この応答に前記教材の内容を表わす所定のキーワードが含まれているか否か、および、これら所定のキーワードに対する第１の配点基準、および、前記応答の文章中における前記キーワードの付近に、このキーワードを説明するサブキーワードが含まれているか否か、およびこれらに対する第２の配点基準に基づき、前記教材に対する前記利用者の理解度を判定する理解度判定機能を具える、
ことを特徴とする教材学習システム。
【請求項２】
請求項１に記載の教材学習システムにおいて、
前記第２の配点基準は、個々のサブキーワードの重要度、および／または、キーワードからサブキーワードまでの文字数、文節数、句数のいずれかによって配点をスライドさせたものである、
ことを特徴とする教材学習システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の教材学習システムにおいて、
前記第１の配点基準は、前記所定のキーワード別に規定されている、
ことを特徴とする教材学習システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の教材学習システムにおいて、
前記ユーザ端末は、
さらに、前記利用者を撮影する機能、前記利用者の音声を取得する機能、前記利用者に取り付けられたジャイロセンサ、および、前記ユーザ端末に付属する入力装置に対する入力状況を監視する機能、からなる群から選択される少なくとも１つの機能を具え、前記教材において所定或いは任意のタイミングで前記利用者への何らかの動作を求め、これに応じる利用者の応答動作を、前記少なくとも１つの機能を使って取得することによって、前記教材の提示を受けている前記利用者の動作を認識する動作認識手段と、
前記動作認識手段で認識された前記利用者の前記動作を前記サーバに送信する機能をも具え、
前記サーバは、
さらに、前記ユーザ端末で認識された前記利用者の前記動作を受信し、これに基づき、前記利用者の学習態度を評価する評価手段をも具える、
ことを特徴とする教材学習システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の教材学習システムにおいて、
前記ユーザ端末が、
前記教材を前記利用者に提示する際に、前記利用者別に本人識別情報を取得する識別機能と、
前記本人識別情報を前記サーバに送信する機能とを具え、
前記サーバは、前記本人識別情報を受信する機能をも具える、
ことを特徴とする教材学習システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の教材学習システムにおいて、
前記ユーザ端末における前記識別機能が、バイオメトリクスセンサを具える、
ことを特徴とする教材学習システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、教材学習システムに関するものである。特に、本発明は、ネット授業を含む教材と利用者問の双方向のやり取りを、データベースを利用した自動監視システムで利用状況や利用態度まで監視して、利用者の理解度や教材の適合性が自動評価できる教材学習システムに関するものであり、これによってITを利用した授業の実施環境の構築を容易にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
ITを用いた教材及びネット授業は、多くの利用者を対象とし、それぞれの利用者が好きな時間に好きな場所で受講するために、授業の進捗度や理解度などの学習状況を評価・管理することが困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のITを用いた教材（ビデオやCD−ROMなどの記憶媒体）及びネット授業は、多くの利用者（学校、学生、生徒など）を対象とし、それぞれの利用者は好きな時間に好きな場所で受講可能なために、それぞれの利用者の利用状況、進捗度、理解度などの学習状況を評価・管理することが困難であった。
また、従来のITを用いた教材及び授業において、テスト実施及びレポート提出を頻繁に課して、利用者の進捗度、理解度などの学習状況を評価・管理するのが困難であった。さらに、従来のITを用いたテストは、その評価が画一的で、選択方式および○×方式が主流であり、効果的な評価・管理が困難であった。同様に従来のITを用いた教材及び授業では、レポートの評価・管理が困難であった。
【０００４】
従来のITを利用した教材及び授業では、その評価の事例の収集が困難であったため、同じような過ちが繰り返された。また、従来のITを利用した教材及び授業では、テスト及びレポートの評価が適切に行われているかどうかの評価・管理システムがなかった。
また、従来のITを利用した教材及び授業では、教材、授業、テスト及びレポートなどが利用者に適合しているかどうかの評価・管理システムがなかった。
また、従来のITを利用した教材及び授業では、プレゼンテーションを効果的に評価・管理するシステムがなかった。
さらに、従来の1Tを利用した教材及び授業では、利用者は限られた教材及び授業のなかでのみしか教育を受けることができなかった。
さらに、従来のITを利用した教材及び授業では、ITを用いた教材及び授業による評価と実験、実習など実体験型教育による評価の連携が行われていなかった。
そこで、本発明の目的は、利用者がネット授業を含む教材を利用している時点で、あるゆるデータを取り込むシステムの機能と、その取り込んだデータを自動評価・管理するシステム（教育及び教材のPOPシステムのようなもの）を提供することである。即ち、ITを用いた教材及び授業において、ITを利用して利用者の理解度及び進捗状況を自動的に評価・管理する教材学習システムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による教材学習システムは、
サーバと、このサーバにネットワークを介して接続された少なくとも１つのユーザ端末とを具え、
前記サーバは、
少なくとも１つの教材が格納されている記憶装置と、
前記教材をユーザ端末へ送信する機能とを具え
前記ユーザ端末は、
前記教材を前記サーバから受信する機能と、
前記受信した教材を前記利用者に提示（音声、映像、点字などの何らかの知覚を利用する提示手段を含む）する提示機能と、
前記教材の提示を受けている前記利用者の動作を認識する動作認識手段と、
前記動作認識手段で認識された利用者の動作を前記サーバに送信する機能と、
を具え、
前記サーバは、
さらに、前記ユーザ端末で認識された利用者の前記動作を受信し、これに基づき、前記利用者の学習態度（学習熱中度など）を評価する評価手段をも具える。
本構成によれば、従来のネット講義では把握できなかった利用者の動作を配信側（即ちサーバ側）で逐次確認することにより各利用者の学習態度を適切にオンラインかつリアルタイムで評価することが可能になる。但し、このとき、教材の配信経路（即ち下り経路）としては衛星放送、通信衛星、地上波放送などの帯域、インターネット、電話回線（ＩＳＤＮ、ＡＤＳＬなど）、専用回線（光ファイバーなど）などがあるが、ユーザ端末からサーバへの経路（上り経路）とは必ずしも同じ経路を用いる必要はない。なお、一般に、下り経路は大量の映像信号などを伝送するため高速回線を必要とするが、上り経路はそれほどの高速性を必要とはしない。
【０００６】
また、本発明による教材学習システムは、
前記ユーザ端末における前記動作認識手段が、
前記利用者を撮影する機能、前記利用者の音声を取得する機能、および、前記ユーザ端末に付属する入力装置に対する入力状況を監視する機能、からなる群から選択される少なくとも１つの機能を具える、
ことを特徴とする。
本構成によれば、各利用者の学習態度をより的確に把握することが可能となる。例えば、教材において所定或いは任意のタイミングで利用者への何らかの動作を求めるようにして（例えば、右手を上げさせたり、何らかの音声を発声させたり、或いはマウスやキーボードである項目を選択させたりなど）、これに応じる利用者の応答動作をカメラや入力装置を介して取得すれば、利用者が教材を真面目に視聴しているか否かを簡易かつ確実に把握することが可能である。
【０００７】
また、本発明による教材学習システムは、
前記ユーザ端末が、
前記教材を前記利用者に提示する際に、前記利用者別に本人識別情報を取得する識別機能と、
前記本人識別情報を前記サーバに送信する機能とを具え、
前記サーバは、前記本人識別情報を受信する機能をも具える、
ことを特徴とする。
本構成によれば、各利用者別の識別情報およびこれに関連付けられた受講可否情報が格納された記憶装置を参照して、受信した本人識別情報に係る利用者が受講可能であるか否かを判断し、受講可能であると判断した場合にのみ教材を配信する、或いは、この識別情報によって課金処理を行う、さらには、オンライン試験の受講管理などの目的にも供することが可能である。この本人識別情報としては、予め割り振られたユーザＩＤ、および／または、パスワードなどを用いることが好適である。
【０００８】
さらにまた、本発明による教材学習システムは、
前記ユーザ端末における前記識別機能が、
バイオメトリクスセンサ（例えば、指紋、声紋、筆跡、虹彩、網膜、顔面形状などを識別するセンサ）を具える、
ことを特徴とする。
本構成にように、指紋、網膜などの個々の人物に特有の生体情報を利用すれば、より確実、かつ、簡易に本人情報を識別することが可能である。
【０００９】
さらにまた、本発明による教材学習システムは、
前記ユーザ端末は、
前記教材を提示された前記利用者に対して、理解度を測定するための前記教材別に予め作成された所定の問題を提示し応答を促す手段と、
前記提示に応じた前記利用者の応答を取得する機能と、
前記取得された応答を前記サーバに送信する機能とを具え、
前記サーバは、
前記応答を受信し、これに基づき前記教材に対する前記利用者の理解度を判定する理解度判定機能をも具える、
ことを特徴とする。
【００１０】
さらにまた、本発明による教材学習システムは、
前記サーバにおける理解度判定機能は、
前記応答に前記教材の内容を表わす所定のキーワードが幾つ含まれているか否か、およびこれら所定のキーワードに対する配点基準に基づき理解度を判定する機能をも具える、
ことを特徴とする。
或いは、前記サーバにおける理解度判定機能は、
さらに、前記応答の文章中における前記キーワードの付近（例えば、当該キーワードの位置する文節や句の中、或いは、所定の文字数、句数、文節数、文章数の範囲内に位置するもの）に、このキーワードを説明するサブキーワードが含まれているか否か、さらにはこれらが幾つ含まれているか否か、および、これらサブキーワードに対する配点基準（個々のサブキーワードの重要度、および／または当該キーワードからサブキーワードまでの文字数、文節数、句数などによって配点基準をスライドさせた配点など）に基づき、理解度を判定する機能をも具える、
ことを特徴とする。
従来技術では、講師などがレポートやテスト回答を一枚一枚手作業で採点評価したり、教師が一人ずつ口頭で質問して採点したりしていたが、本構成によれば、音声や文章などの論述式（即ちレポート形式）での回答でも学習者の理解度を簡易かつほぼ確実に評価することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以降、付属の諸図面を参照しつつ、本発明をより詳細に説明する。
図１は、従来の学習環境を説明する概念図である。
図に示すように、従来は教師が教材を利用して講義を行い、学生は教師の講義を受けつつ教材を利用するというものであった。このように従来は、教師と教材とは別個のものであり、その連携はうまく取れてはいなかった。
【００１２】
図２は、本発明による教材学習システムによって実現される基本的な学習環境の概念図である。
図２に示すように、本発明によれば、教師や講師という機能は、講義として教材の中に取り込まれる。このような映像化した教材は、ネットワーク（インターネット、衛星放送など）を介して放送形式やビデオオンデマンド形式で学生に逐次提供される。
【００１３】
図３は、従来の学習環境における評価の仕組みを説明する概念図である。
図に示すように、従来の学習環境においては、教師は学生および教材をそれぞれ別個に評価し、学生もまた教師および教材それぞれ別個に評価するという具合に評価が行なわれるが、教育環境、即ち、教師や教材を含む全体として評価は行なわれていなかった。
【００１４】
図４は、本発明による教材学習システムによって実現される評価の仕組みを説明する概念図である。
図に示すように、本発明によれば、教師や講師という機能は、講義として教材の中に取り込まれているため、「教材」全体として教育環境を評価することが可能となる。
【００１５】
図５は、本発明による教材学習システムによって実現される教育環境を説明する概念図である。
図に示すように、従来の多人数授業は、本発明による教材学習システムを利用する形態に置き換えることが可能であり、これにより教師の負担を軽減することが可能となる。一方、教師は、少人数教育でのフェイスツーフェイスな授業へとシフトし、各学生に対して詳細に対応可能な講義を行うことができるようになる。
【００１６】
図６は、本発明による教材学習システムの主要コンポーネントを説明するブロック図である。
図に示すように、本発明による教材学習システムは、サーバ１００と、このサーバ１００にネットワーク１８０を介して接続された少なくとも１つのユーザ端末２００とを具える。サーバ１００は、少なくとも１つの教材が格納されている記憶装置１１０と、前記教材の各ユーザ端末２００への配信を制御する配信制御部１２０と、教材などのデータを送受信する外部通信部１３０とを具える。
ユーザ端末２００は、教材などのデータをサーバ１００と送受信する外部通信部２１０と、受信した教材の映像データを利用者に表示する表示部２３０と、教材の音声データを再生するスピーカ２３２とを具える。さらに、ユーザ端末２００は、利用者の動作を認識するためのカメラ、マウス、キーボードなどに入力されたデータを取り込む動作認識部２４０を具える。
動作認識部２４０で認識された利用者の動作はサーバ１００に送信され、サーバ１００は、これを受信しこれに基づき、前記利用者の学習態度（学習熱中度）を評価する評価部１４０をも具える。評価の結果は各ユーザ別に記憶装置１１０に格納する。
サーバおよびユーザ端末は、図示はしないが、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶装置、入出力部、所定のプログラムなどを具え、上述した本システムの各構成要素は所定のプログラムによっても実現することが可能である。また、記憶装置には、受信したデータ、処理加工したデータなども逐次格納し、データベースを構築することが可能であることは言うまでもない。
【００１７】
動作認識の技法としては、様々なものが考えられ大きくは２つの手法、画像を用いる手法と用いない手法とがある。画像を用いる動作認識手段としては数多くのものが考えられる。例えば、人体に識別マーカーを数箇所装着してそれをカメラ撮影しその動きを検出したり、或いは、単に撮影するだけで人体の各関節の角度の情報を取得し特徴量として動きを検出するなどである。一方、画像非使用の動作認識手段としては、例えば、人体にジャイロセンサを取付けそのセンサ測定値から頭部、腕、或いは手の動作を認識するものを用いることができる。或いは、利用者の音声を取得する機能、または、前記ユーザ端末に付属する、或いは接続されているマウス、キーボード、或いはタッチパネルなどの入力装置に対する入力状況を監視するなどによって利用者の動作を認識することも可能である。
【００１８】
本システムを利用して、利用者の目標（利用状況、利用過程、利用経歴、利用成果、理解度、進捗度など）と学習環境（年齢、学習経歴、地域など）を逐次把握するために、教材と利用者間の双方向のやり取りを、データベースを利用した自動監視システムで評価・管理するとともに、教材が利用者に適合しているかどうかを総合的に評価することも可能である。
本システムの利用過程では、利用者本人の認証（指紋、声紋、筆跡による確認のほか、利用者の顔をモニタリングして利用者本人であることを逐次認識）や授業の熱中度（利用者がキーボードやマウスなどに触ったときの時間あたりの回数チェック、授業を聞いているか否かは、理解したときのうなずきや分からないとき首を振るといった動作や声の抑揚から判断）を評価する機能を付加することも可能である。
【００１９】
本システムを利用して、任意の基準に適合しているか、あるいはどのレベルにあるかを逐次評価し、教材、授業内容、授業の効果、テスト問題、テストの解答速度、テストの点数、レポートの課題、レポートの内容、レポートの作成法、レポートの提出状況などをデータベース化して管理するとともに、第三者機関あるいはシステムに依頼し、その評価結果も同様にデータベース化し、次の学習段階、若しくは地の利用者の評価に還元できるように評価データを管理・利用することも可能である。
本システムを用いたテストは、単純な選択方式および○×方式のもので実施しても良いが、文章を書かせる（キー入力する）複雑なテストを行っても良く、複雑なテスト解答の内容の評価は、人工知能（AI）などを利用して、文字数、文字の確認、文法を、自動チェックするとともに、データベースに蓄積された過去の利用者のデータと利用者のデータに基づくシミュレーションや解答中のキーワード（授業内容を表す言語）の種類や数によって評価する。
例えば、「コンピュータシステムの教材」において「割込みについてその種類を挙げつつ説明しなさい」という問題の回答に対しては、図７のような所定のキーワード、サブキーワード、配点基準に基づき自動的に採点することができる。
【００２０】
また、本システムを利用したレポートの評価は、人工知能（AI）などを利用して、提出状況、文字数、文字の認証、文法を、自動チェックするとともに、データベースに蓄積された過去の利用者のデータと利用者のデータに基づくシミュレーションや解答のキーワードの種類や数によって評価することも可能である。
また、本システムでは、プレゼンテーション中に動画で取り込まれた利用者の顔の表情や動作（しぐさ）の分析及び認識、音声の大きさや抑揚、プレゼンテーションの内容により、表現力及びコミュニケーション力の評価も行うことができる。
さらに、本システムでは、個々人の自己データの蓄積により、カウンセリング機能を備えた利用者個人別のAIネットドクター（バーチャルドクター、バーチャルティーチャー）をネット上に存在させて、利用者個人に応じて、一定期間あるいは生涯の学習経歴などのデータベースを作成・管理し、利用者個人ごとの学習を容易にすることも可能である。
また、本システムは、教材及び授業の評価に応じて、適切な実験、実習などの実体験型授業及び教材の情報を提供できる機能を具備できる。
本システムにおける利用者のITを利用した教育に対する評価と、実験、実習などの実体験型授業に対する評価を総合的に評価することにより効果的な教育評価を行うことも可能である。
【００２１】
本システムは、ITを用いた教材及び授業の評価及び事例をデータベース化し、多くの利用者が閲覧できるようにすることもできる。閲覧する場合は、IDとパスワードによって管理し、必要に応じて課金することもできる。
本システムにおいては、利用者は、IDとパスワードを用いて、多くの教材及び授業の評価事例を基に、適当な教材を選ぶことも可能である。
また、本システムにおいては、利用者の要求に応じた教材及び授業を所有のデータのみに限らず、第三者のデータを含めて最も適切なものを迅速に検索し提供できる。
本システムにおいては、利用者は、受けたい教育の教材及び教育のキーワード（分野、教育内容、レベル、言語、科目、受講期間、ボリューム、媒体など）や評価を入力してデータベースから所望の教材を検索してこれを取得することも可能である。
本システムが世界各国で利用されるように、翻訳システムの連動をはかることもでき、これによって外国の豊富な評価事例が利用可能になる。
【００２２】
本システムは、ITを利用した教材、授業内容、授業の効果、テスト問題、テストの解答、レポートの課題、レポートの内容、レポートの作成法を評価・管理するものである。従来の教育環境で別々であった教材と講義が、本システムにおいては、IT化した講義を含んだ教材となる。
本システムにおいては、利用者が要求した教材や授業を、自己所有あるいは第三者のデータベース、組織から検索して適切なものを提供することもできる。また、必要に応じて課金することができる。
本システムにおいては、ITを用いた教材、授業など評価と実験、実習など実体験型授業の評価を効果的に総合評価できる。
【００２３】
図８および図９は、本システムを用いて実現される教育環境の概念図である。
図に示すように、本システムでは、利用者をIDとパスワードで管理し、必要に応じて課金することも可能である。本システムは、本人を認識するために、1Dとパスワード以外に、電子署名、顔の認証、指紋、署名認証などによる厳密な認識装置をも具備できる。
本システムは、ITを用いた教育による評価以外に、対面式、直接試験などの評価を合わせて総合的に任意の方式に応じて評価するシステムを具備する。
ユーザ端末は、PCのみらず、専用端末、テレビおよびＳＴＢ、或いは、携帯電話など移動式システムをも利用できる。
また、本システムは、利用者の評価結果やそれに基づくアドバイスを各自にフィードバックしたり、或いは、利用者から個々の教材の評価を得たり、或いは、サーバに蓄積された評価（成績）を大学や第３者機関に提供し、さらなる評価やアドバイスの提供を受けるような構成とすることもできる。
【００２４】
以下に本発明の効果をまとめる。
利用者に対するテストを頻繁に行うことができ、利用者の理解度を時間的に捕えることができる。
ITによる自動評価システムを導入することにより、短時間に利用者の理解度の評価を行うことができる。この評価及び管理を利用して、適切な利用者への指導及び、教材や講義の提供が可能になる。この評価及び管理を利用して、教師、教材、講義などへ、適切な指導ができる。また、改善のための教材、資料が提供できる。この評価及び管理を利用して、適時、最適な指導及び、教材や講義に変更できる。本システムの導入によって、従来の教育機関などで大きな労力となっていた講義形式の教育の負担が軽減され、実験、実習など体験型の教育の拡充が図りやすくなる。
【００２５】
本明細書では、様々な実施態様で本発明の原理を説明してきたが、本発明は様々な変形および修正を施すことができることに注意されたい。例えば、本発明はサーバおよびユーザ端末に各構成要素を分散させた形式で説明してきたが、本開示に基づきこれらの構成要素をシステム上矛盾しない形で再配置したり、或いは、サーバおよびユーザ端末を一体化したり各構成要素を一体化したりすることは、当業者であれば容易であろう。さらに、本発明をシステム（装置）の形態で説明してきたが、本発明はこれらに対応する方法、ソフトウェア、或いは、このソフトウェアを記録した記憶媒体などの形態で実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の学習環境を説明する概念図である。
【図２】  本発明による教材学習システムによって実現される基本的な学習環境の概念図である。
【図３】  従来の学習環境における評価の仕組みを説明する概念図である。
【図４】本発明による教材学習システムによって実現される評価の仕組みを説明する概念図である。
【図５】  本発明による教材学習システムによって実現される教育環境を説明する概念図である。
【図６】  本発明による教材学習システムの主要コンポーネントを説明するブロック図である。
【図７】  キーワード、サブキーワード、および配点基準をリストする一覧表である。
【図８】  本システムを用いて実現される教育環境の概念図である。
【図９】  本システムを用いて実現される教育環境の概念図である。
【符号の説明】
１００  サーバ
１１０  記憶装置
１２０  配信制御部
１３０  外部通信部
１４０  評価部
１８０  ネットワーク
２００  ユーザ端末
２１０  外部通信部
２２０  記憶装置
２３０  表示部
２３２  スピーカ
２４０  動作認識部
【図１】
0003772205.tif 000002
【図２】
0003772205.tif 000003
【図３】
0003772205.tif 000004
【図４】
0003772205.tif 000005
【図５】
0003772205.tif 000006
【図６】
0003772205.tif 000007
【図７】
0003772205.tif 000008
【図８】
0003772205.tif 000009
【図９】
0003772205.tif 000010