HAI シンポジウム2014
G-17

Human-Agent Interaction Symposium 2014

児童の音読トレーニングを支援する
読書介助アニマトロニクス
Animatoronics to support training of reading aloud
中台久和巨 1＊，李昇姫２，北島宗雄２，星野准一２
HISANAO NAKADAI†1
MUNEO KITAJIMA†2LEE SEUNG HEE †2
JUNICH HOSHINO †2

1

筑波大学大学院システム情報工学研究科
Graduate School of Systems and Information Engineering, University of Tsukuba
2
筑波大学芸術系
2
Art system,University of Tsukuba
2
長岡技術科学大学工学部経営情報系
2
Engineering management information system, Nagaoka University of Technology
2
筑波大学システム情報系
2
Faculty of Engineering, Information and System, University of Tsukuba
1

Abstract: It is said that reading aloud to read a sentence aloud makes the basics to support necessary power of
expression and imagination in society by performing it for the childhood period. also reading aloud is used
many by a class of national language in the elementary school. The reading aloud teaching is focused on theability to adjust the reading so that the other party is easily understood when reading the text. However,children in non-school classes, it is not easy to continuously perform the read aloud is aware of the listener. In
this paper, children and in can happily read aloud even one person household, We propose a reading aloudsupport robot that will encourage as to the reading aloud a child is conscious of the listener

1. はじめに読書が苦手な児童に対する試みの一つとして，米国では R.E.A.D（Reading Education Assistance Dogs）
プログラ ムが実施 されて いる [11][12][13][14][15] ．
R.E.A.D プログラムは，1999 年にインターマウンティン・セラピー・アニマルズが図書館で始めたのが最初の試みで，現在では全米のすべての州とカナダの一部，ヨーロッパなど犬とハンドラーのチームが2000 近く活動している．子供が音読するときには，人前で声を出して読むのが恥ずかしいと思う気持ち
や，間違ってしまった箇所を指摘されたり，からか
われたくないという恐怖心があるため，音読自体に集中できない場合がある．音読指導においても，話し手が読みやすい環境づくりが，重要とされている［5］．R.E.A.D プログラムにおいては，犬を相手に音読することで，例え読み間違えても，否定される心配はない安心感から，集中して本を読むことができるとされている．これにより，継続的に読書トレー
ニングを行う事ができ，読解力の向上につながるとされている．
本稿では児童が音読を行う際に，家庭などでひとりでも楽しく音読ができ，聞き手を意識した音読を本を読むことは私たちの生活を豊かにするだけでなく，様々な視点から見た考え方を身につけることに役立つ．また，社会でのコミュニケーションや環境の変化に対応できるために必要な表現力や想像力を身に着ける土台になると言われている[1]．このような読書活動を支える基礎として，幼少期に文章を声に出して読む音読が重要であり，小学校の読解の授 業 で も 積 極 的 に 取 り 入 れ ら れ て い る[2][3][4][5][6][7][8]．
小学校の音読指導では，文章を読み上げるのではなく，声の大きさ，抑揚，アクセントなど，文章を読む際に聞く相手の事を考え，相手が理解しやすい
ように読み方を調整する能力を重視する項目が多く見られる[5][6][7]．しかし，児童が学校の授業以外の聞き手がいない状態で，このように聞き手を意識した音読を継続的に行う事は容易ではない．
∗連絡先： 筑波大学大学院システム情報工学研究科
茨城県つくば市天王台１－１－１
筑波大学システム情報系 3M306
E-mail : nakadai.hisanao[at]entcomp.esys.tsukuba.ac.jp

230

促す自律アニマトロニクス KINJIRO を提案する．ア
ニマトロニクスとは，映画やテーマパークで利用されている現実世界の動物や人間，物語世界のキャラ
クタを模擬した外見や動き，感情表現などを行うものである．本システムでは，物語性が感じられるア
ニマトロニクスの外見や，生命感のある複雑かつランダム性のあるモーション生成に加えて，音声知覚
により話している方向を向く，頷く，瞬きをするな
どの音読を聞いている感覚を創出する．また，ロボットの有無による音読行動の変化を分析するために，読書箇所と対応付けられた，ユーザの注意方向や発話状態，さまざまな音声指標を記述して関連性を分析することに利用する音読行動記述法について述べる．小学生の児童を対象とした評価実験により，
KINJIRO に対して音読をすることで，注意を向けるなどの聞き手を意識しながら読む振る舞いを記述した事例について述べる．

2. 関連研究2.1 音読に関する研究
本節では，音読に関する先行研究について述べる．
高橋ら[2][3][4]によると，文章読解には読解中に文字の音韻表像を生成し，文字理解を助けているとされており，黙読の場合は，内的に行い，音読時は文字を声に出す構音運動を介しているため，必然的に音韻表像が生成される．音韻表像の生成が無関係音声
やその他の課題などの外乱で阻害されると，文章理解に影響をおよぼすとされている．外乱がない状態
では音読と黙読はともに，文章理解に大きな差は見られないが，無関係音声などの外乱が加わった場合は音読の方が，内的な音韻表像に頼る黙読に比べ文章理解優れているとしている．
上記の研究は成人を対象に行ったものであるが，
ELLIOT E. M.は認知資源が少ない子供の方が成人よ
りも無関係音声の影響が大きいと報告されている．
また，ELGART D. B.は成人に比べ，認知資源が少な
い小学校低学年の児童などは，文章理解が音声情報に支えられているとしている．このため，この期間
は内的な音韻表象を構築する準備段階とされており，小学校低学年の時期に音読をすることは，その後の読書活動の基盤となるものである[3][4]．
音読指導では読み手が聞き手を意識して読み，聞き手が聞きやすい様に聞き手を意識して文章を読むことが重視されおり，これにより表現力や読解力を養う事につながるとされている[1][6][7][8]．また，岡田らは，小学校 2，4，6 年生を対象に調査を行った
ところ，4 年生が聞き手を意識して，読む速さや読み231

方のバリエーションなど音読の表現の幅が広がる時期であり，聞き手を意識することを念頭に置いた音
読のステップアップの時期であるとしている[18]．しかし，音読を評価する方法はある時間内で正しく読み上げた語数や，読みあげ速度をもとに流暢度を評価する方法などがあるが，読み方や，聞き手を意識しているかどうかの評価を行う事はできない[19][20]．
そこで本研究では会話分析の発話の記述法に用いられる記号と，読み手の動作を同じ時間軸上に記述することで，音読行動を記述した．
2.2 人とロボットのコミュニケーション
音読は聞き手を意識し，聞き手の聞きやすい様に声の大きさや表現を変えていくことから，本研究では音読を一種のコミュニケーションと考える．本節では人とロボットにおけるコミュニケーション扱った先行研究について述べる．渡辺ら[21 ]は，人の会話中における，うなずき，まばたき，視線，身振り，
韻律，生体情報の重要性を指摘し，それらを取り入れたロボットを開発し，聞き手側，話して側に両方で実験を行っている．また，人の会話はうなずきや身振りをはじめとする，ノンバーバル情報が重要な役割を果たし,この身体情報によるリズムが共有し，互いに引き込み合うことで，コミュニケーションが生まれるとしている．加藤らは，上記のシステムを応用した，音声駆動するキャラクタ InterAnimal を開発している[22]．ディスプレイ上のキャラクタを介することで，子どもに親しみを持ってもらい，円滑なコミュニケーションを行える．キャラクタの操作はユーザの音声のみからキャラクタの動作を自動生成している．会話以外のロボットとの関わりとして，
山崎[23 ]は美術館のガイドロボットを提案している．
ロボット美術館の作品を解説し解説の途中で観客を振り返ることで，観客の関心を引きつけ観客のうな
ずきなどのエンゲージメントを増やすとしている．
ロボットは単に観客の方を向くのではなく，文の切れ目など，発話の移行が適切となる場所で振り向くことが重要であるとしている．これは TRP(Transition
Relevance Place)と呼ばれ話し手が聞き手に発話権を移すことを可能とするタイミングであり，これを観客は感じとり，ロボットに対しての反応が増加したとしている．ロボットによって人の行動を引き出す
研究として，加納らは[24]，高齢者が,退職などにより，社会的喪失を感じ,自身の尊厳を失うことにより，健康障害や自律能力障害を引き起こす．このため,高齢者に自身の存在価値を見出してもらうために，世話をされることを目的とした「なにもできないロボット」を開発し，高齢者の意図的な働きかけを促し，

図１
Figure 1

KINJIRO の体験場面のイメージ図
図2

Image of experience scene of KINJIRO

Figure 2

外見のデザインDesign of KINJIRO

な気持ちを味わうことができ，また子供のセルフ・エスティーム（自尊心）を築くとされる．
また，子供たちを取り囲む世界に目を向けるとさ
まざまな動物のキャラクタであふれている．Melsonによれば，子供たちはその動物が実在であろうと架空のであろうと「大切な相手」として扱うとし，子供は動物に自然と親近感を持つとしている[27]．これらのことから，本研究では子供が親しみや興味を持
ちやすいよう，動物のキャラクタをデザインに取り入れた（図 2）．

ロボットの世話という役割を持つことより生きがいを感じでもらう．このようなあえてロボットの機能を減らすことで，人の行動を引き出す「引き算としてデザイン」として岡田らは，子供たちのアシストを引出し，ゴミを拾い集めるゴミ箱型ロボット（SociableTrashBox）を開発している[25][26]．このロ
ボットはゴミ箱の形をしているが，ロボット自身はゴミを収集する機能を持たず，落ちているゴミに近づき周囲の子供にゴミを拾ってもらう事で，ゴミを拾い集める．移動する際も幼児のようなヨタヨタとした頼りない振る舞いを演出することで，子供援助
行動を引き出すデザインとなっている．
そこで本研究では，うなずきや，まばたきなどの聞き手性を感じさせる身体動作を行いつつ，子供の音読行動を引き出すデザインを，音読支援アニマト
ロニクスの開発を試みた．

3. 音読支援アニマトロニクスの基本構成
図１に読書支援アニマトロニクスの利用イメージ
図を示す．本研究では，子供に親しみや安心感を与えるために動物の表現に特化した，アニマトロニク
ス技術を利用する．

2.3 子供と動物との関わり
1.1 節で述べたような，援助行動を引き出す効果は動物でも知られている．子供が動物の世話をすること通して，自分の行動が動物にも影響することを学
び，自分の行動に責任を持つようになるとされている[17]．子供たちはよく動物に話しかける行為をする
が，Melson は動物たちは，子供の発している言葉を理解はできないが子供たちは，“理解している”“理解していない”に関係なく，動物たちに自分の言葉を聞いてもらっている感覚があるとしている[27]．
米国では子どもたちが実際の犬に本の読み聞かせをする，R.E.A.D プログラム（Reading Education
Assistance Dogs）が行われている[11][12][13][14][15]．
プログラムでは,子供と犬とハンドラーが床に座ってくつろぎながら，子供が犬を相手に本の読み聞かせをする．子供たちの多くは本を犬の方に向けて，犬に向かって読み聞かせをしている．子供たちは犬に本を読んであげることで，自分が先生になったよう

3.1 音読を促す要素
音読を促すため,本研究では KINJIRO に「この子は本を読んでもらうことが好き」「あなたに本を読んでもらうことを楽しみにしている」のようなキャラク
タとしての物語要素を与えることにより,自然に子どもの音読を促す．
3.2 KINJIRO の制御
子供が音読をする際，ちゃんと音読を「聞いてもらっている」と子どもが思えることが,子どもの「やる気」や「動機」つながるとされ[28]，音読を持続させる要因だと考えられる．本研究の KINJIRO は，子供の読み上げる音声対し，声がした方向に視線を向けたり，うなずいたり，喜んでいるような反応を示す．
この動作を行う為 KINJIRO の頭部には，各耳にあたる部分にサウンドセンサがあり，周囲の音をサンプ
リングし，現在の状態を管理している．

232

図4

KINJIRO の外装の生成

Figure 4
図3

Production of skin

KINJIRO の内部機構

Figure 3

表1

Internal mechanism.

Table 1

子供の音読行動の動作要素記述記号
Description symbol of reading aloud behavior.

ラベル

子供が音読をはじめ，閾値を超えるとうなずきフェーズに移行し，うなずきフェーズの状態でセンサの値の移動予測値を下まわると，文章の途切れと判断しうなずき動作を行う．このとき，左右の音の大きさも比較しており，大きい音のする方に，振り向き動作を行う．センサ値が閾値を下まわる状態がつづくと，音読が終わったと判断し，休止状態になる．
うなづき動作を行う際には，まばたき動作と，耳を動かす動作もあわせて行う．首は上下左右の方向に首を振るため 2 自由度，まばたきと耳は 1 自由度でRC サーボモータを制御することにより動作する（図
3）．

内容

基本動作
B
BP
LB
VR

本を見る
本を指でなぞる
本を持ち上げる
ロボットを見る

頭の角度
Fa
Dla
Da

正面を見ている少しうつむいている
うつむいている

表 2 ロボットの挙動の記述記号
Table 2

Description symbol of the behavior of the robot.

ラベル
Nod
Ear
Blink
TF

4. 外見の生成手法
4.1 親しみや安心感を与える要素
子供が KINJIRO 対し，親しみを持ち自然に援助行動（読み聞かせるという形）を誘発させる外観を目指し，その生成法について述べる．Lorenz,K によれ
ば幼児の持つ特徴（ベビーシェマ）から感じる「かわいらしさ」は養育者から養育行動を引き出すため進化のよって獲得した触発メカニズムされる[29]．また犬のようにふわふわしている手触りのものに触れることは,リラックスさせる要素だと考えられる．
このことから，本研究で試作した KINJIRO は，動物の赤ちゃんを思わせる特徴である，大きな頭と口や短い手足などの特徴を取り入れている．また
KINJIRO の表面は特殊メイクに用いられる，伸縮性のあるシリコンの皮膚で覆われている．これにより柔らかい触り心地と，豊かな表情表現が可能になる．
シリコンの皮膚にはファーを植毛し，犬をふれたと
きのふわふわとした触り心地を実現している（図 4）．

内容
うなずき
耳を動かす
まばたき
音の大きい方に振り向く

5. 音読行動の記述法
本章では，被験者が読み上げた文章と，ユーザの音読行動，音声特徴を時間の流れにそって階層的に対応付けた音読行動の記述法について述べる．表１に子供音読行動を記述する際に用いた記号、表２にKINJIRO の挙動を記述する際に用いた記号をそれぞれ示す．
本手法は，音読行動をコミュニケーションととら
え，会話分析に用いられる記述法を用いて[23][30]，
音読をある特徴要素の時間位置と，長さ，時間論理
関係（前後関係，並列・同期関係など）を記述する．
これにより，今までの音読の評価方法では把握しづらかった，「KINIJIRO を見ながら読んでいる」などの時間論理関係も把握することが容易になるため，様々な分析を行う際の基礎表現として利用すること
ができる．

233

図 6 実験後に実施したアンケートの一部
図5
Figure 5

実験設定

Figure 6

Part of the questionnaire.

Experimental set-up.

・呼気音・吸気音：呼気音は（ｈｈ），吸気音は，（．
ｈｈ）で示す．ｈの数はそれぞれの音の相対的なながさに対応している．（例：ふ（ｈｈ））（例：．ｈｈ
するとかえるくんが言いました）
・声の大きさ：声が大きい箇所は下線，小さい箇所
は当該箇所の開始点に白点を付ける．
（例：やろう． やろう．）（例：゜ほら，昨日の午
後～）・イントネーション：語尾の音が上がっている箇所
は疑問符（？）で示し，語尾の音が下がり区切りがついた箇所は句点（．），極端な上がりは（↑），下がり（↓）で表す．
（例：へんねえ（？））（例：ビオラが言いました（．））（それは名↑案だわ↓）

5.1 発話行動の記述
読書時のビデオ映像などから，表 1 のような動作要素を抽出して時間区間を記述する．また，「右手で顔を触る」などの単純化できないものは，動作説明文で記述する．加えて，KINJIRO がある場合は，
KINJIRO の挙動も表の様に記述し，時間論理関係を分析する．
5.2 音読状態の記述
会話分析で発話のトランスプリクトに用いられる記号を，音読の発話状態の記述に応用する．以下に今回用いる記号を示す．
・密着： 2 つの発話文が途切れなく，密着している部分は等号（＝）で示す．
（例：おはようございます．＝わたし，美月っていいます．）
・聞き取り困難：聞き取り困難な部分は（ ）で示される．空白の長さは聞き取り困難な箇所の相対的な長さに対応する．また聞き取りが確定できないときは，当該する文字列が（ ）に入る．
（例：村の名前（）村では）（例：あの畑で作った（ウサギダイコン）です．）
・沈黙・間合い・途切れ：音声が途絶える状態は，0.2 秒ごとに（ ）内に示し，0.2 秒以下の場合は（．）
で示す．また，言葉が不自然な箇所で途切れた場合
は，（－）で示し，途切れている状態の時間を合わせて表記する．
（例：つぼみさんが朝ごはんを片づけている（－）（1.2）と（2.0）台所に（．）色白の～）・音声の引き伸ばし：直前の音声が引き伸ばされている箇所はコロン（：：）で示す．コロンの数は，引き伸ばされた相対的な長さに対応する．（例：ああ：：演奏がしたいなあ：：：）6. 評価実験
本実験では，実際に被験者の子供（小学校 2～4 年生，男女 5 名）に音読をしてもらい，ひとりで音読を行う場合と KINJIRO に音読を行う場合で，子供の音読行動（発話特徴，目線，姿勢，）に違いが表れるか，5 章の記述法に基づいて分析を行った．加えて，抽出した音読音声による印象評価を行い，音読行動
を合わせて考察する．
6.1 評価実験
6.1.1 実験手順
実験はこちらで用意した和室で行った．図 5 の様に実験室に KINJIRO を配置し，その正面に被験者の子供に座ってもらい，音読をしてもらう．KINJIROを配置しない場合は座る位置以外は特に指示をせず，音読をしてもらった．実験に使用する音読用のテキ
ストは，被験者の子供が通っている小学校で使用している国語の教科書を各学年毎に用意し使用した．
これは，子供が慣れている文章を用いることで，実験実施時での被験者内の音読能力の差をなくすためでもある．音読は KINJIRO がある場合とひとりで行
234

図７
Figure 7

実験の様子と音読行動の記述例

Appearance of the experimental and Description of reading aloud behavior example

う場合の二条件で行い，音読時間はそれぞれ 3 分間で実施した．各条件の行う順番は順不同で行う．実験の様子をビデオで撮影し，その後 5 章の記述法で分析を行う．実験終了後，被験者の子供に対し，音読と KINJIRO に対しての印象に関するアンケートを行った．

6.1.3 ビデオ分析
撮影したビデオデータを用いて，音読状態の記述を行った．ELAN（会話分析ツール）[33]を用いて，
5 章の音読指標をもとに被験者のそれぞれの音読行
動を記述する．その際，ビデオデータと同期した音声波形を同じ時系列に表示し，発話のタイミングを正確に把握する．

6.1.2 アンケート方法
音読に対する印象と KINJIRO に対する被験者の印象評価のために，図 6 の様な質問パネルを用意し，インタビュー形式でアンケートを行った．各項目は Q
１～3，Q5 は５段階で評価し（5:とてもそうおもう，
4:そうおもう，3:どちらでもない，2:そうおもわない，
1:ぜんぜんそうおもわない），Q4 は自由印象，Q6～7
は５段階で評価し（5:とてもすき，4:どちらかといえばすき，3:どちらでもない，2:どちらかといえばきらい，1:とてもきらい），Q8 は 2 択で評価し（ロボットがあるとき，ひとりでよむとき）を実験参加した子供が回答した．

6.1.4 実験結果
実験の様子をとビデオ分析により音読行動の記述を行った結果の一部を図 7 にあわせて示す．図７の上がひとりで音読をした場合，下が KINJIRO がある
場合の音読行動の例である．図 7 に示す被験者は，ひとりで読んでいる場合は，目線，頭の向きが変化しないのに対し，KINJIRO がある場合では，KINJIROに目線を向けたり，頭の向き変化が見られる．また，
この被験者はひとりで音読を行う際は，本を常に置いた状態で文章を読んでいたのに対し，KINIJIRO がある場合では，途中から本を持ち上げて読むようになった．加えて，被験者 KINJIRO に目線を向けている付近では KINJIRO が動作している場合が多くみられる．またその際，発話の途切れや沈黙が多く見られた．別の被験者の場合は，ひとりで音読を行う場
合では，全体的に声が小さく聞き取り困難な箇所があったが，KINJIRO がある場合では聞き取り困難な箇所が減少した．また，ひとりで音読をしている際は姿勢が変化し，音読と無関係の動作が見られたが，KINJIRO がある場合では，姿勢は変わらず，無関係―被験者の子供に対するアンケート―
Q1:ロボットは音読を聞いてくれていたと思いますか？
Q2:ロボットは本の読み方で様子が変わったと思いますか？
Q3:ロボットにまた本を読んであげたいと思いますか？
Q4:ロボットは本を読んでもらっていとき，どんな感じでしたか？
Q5:ロボットに本を読んであげることは楽しいですか？
Q6:音読は好きですか？
Q7:ロボットに本を読んでみて，音読は好きになりましたか？
Q8:どちらが楽しかったですか？

235

Figure 8
図8

Questionnaire results.
アンケート結果

動作は見られなかった．
次に，被験者の子供に対して行ったアンケートの評価平均の結果を図 9 に示す．KINJIRO に対しての印象は全体的にポジティブな結果が得られた．Q6 で音読に対して，実験前は，「どちらでもない」，「きらい」と答える被験者が多かったのに対し，実験後は，好きと答える被験者が見られるようになった．Q8 の質問に対しても，KINJIRO がある場合での音読が楽しいと答える子供が多かった．

また，別の被験者の場合では，KINIJIRO がある際，音声の聞き取り困難な箇所が減少し，音読中の無関係動作が見られなくなった．この被験者は Q1 でKINIJIRO は音読を聞いてくれていると思うと答えていることから，KINIJIRO を聞き手として意識して自然と発話がはっきりしたのではないかと考えられる．
しかし，Q8 ではひとりで音読する方が楽しいと答えている．このことから，KINIJIRO を聞き手として意識し読むことで，音読自体は良いものになっている
一方，被験者にとっては負担に感じたのではないかと考える．今後，この負担に感じる要因を減らしつ
つ，良い音読行動を引き出せるようなシステムを目指していく必要がある．

6.2 考察図 7 に示す被験者は，KINJIRO がある場合の音読
音声は，発話の途切れや沈黙が多くみられ，音声としては聞き取りづらいものになっている．この被験者は音声が途切れている付近で，KINIJIRO に対し目
線をむけ，置いていた本を持ち上げて読むようになった．KINIJIRO の方を向きながら発話する際は文章を目で追えないため，一度，文章を覚えてから発話する必要がある．この作業が行われるため，ひとりで音読を行っているときにくらべ，発話の途切れや沈黙が増えてしまい聞きづらいものになったのではないかと考えられる．
この一度，目で見て覚える作業はリーディングス
パンといわれ，読解能力と強い相関があるとられている能力である[1][31][32]．アナウンサーなどはこの能力が優れている．他者に音読を行う際にも，このリーディングスパンを使いながら読む必要があり，
本実験では KINIJIRO があることにより，自然とリー
ディングスパンを使う音読を行っている．この被験者は KINIJIRO に対し音読を行う事は楽しいと答えていることから，今後，長期的な KINIJIRO に対し音読を行えることが期待でき，繰り返し音読を行うことにより読解力の向上も見込まれるのでないかと考える．

7. おわりに
本稿では児童が音読を行う際に，家庭などでひとりでも楽しく音読ができ，聞き手を意識した音読を促す自律アニマトロニクス KINJIRO を提案した．小学生の児童を対象とした評価実験により，KINJIRO
に対して音読をしてもらい，音読行動の記述法により，評価を行った．記述法の結果とアンケート結果
から，注意を向けるなどの聞き手を意識しながら読む振る舞いが見られ，4 割程度の子供に対して声の大きさ，音読姿勢の向上することを確認した．また 6割の子供に対し，音読の楽しさが向上することを確認した．
今後の課題としては，今回の実験を踏まえ被験者を増やし，新たに実験機を製作し，数ヶ月程度の継続的な評価実験により，音読スキルの向上や読書習慣の形成にどのように役立つかを検証していくことが挙げられる．

236

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