論文

情報リテラシーのための統合システム構築と運用－ Microsoft Excel・Word 自動採点システムを含む －松井

吉光 （法学部）・岩田員典 （経営学部）

要旨
情報技術の発展にともない，今日においてはワープロソフトウェアや表計算ソフトウェアを取り扱う技術は必要不可欠である。このような時代背景において PC の操作に不慣れな学生に，
これらの技術を身につけさせるためには繰り返し問題を解きながら理解を深めてもらうのが有効である。しかし，これを実施するには多数の練習問題を用意し，それを採点し，採点結果を学生に提示することが必要である。この方法を受講者数が多い初年次対象の情報リテラシー科
目で実施する場合，問題の準備・採点・結果の提示のために教員の負担が大きくなりすぎ実施が困難である。そこで，本論文ではこのような教員の負担を軽減するとともに，受講者の学習効果を上げることを目指した Office Open XML 形式の Excel・Word 自動採点統合システムの構築について述べる。さらに受講者の課題の正答率の上昇から本システムの有効性についても言及する。

キーワード：情報教育，e-learning，自動採点

1．はじめにる。特にワープロソフトでは，単に文字を修飾するだけでなく，レポートなどを

近年の情報技術の発展にともない，大作成するための文書の構成ができるよう学や企業においては電子メールの利用をになることが求められる。また，表計算

はじめとしてワープロソフトウェア・表ソフトでは関数を利用したデータの分析計算ソフトウェアなどの技術が当然求めや，グラフによるデータの可視化の技術られる時代となっている。さらには，こが重要視される。そして，PC（Personal

れらのソフトウェアを活用できるスキル

Computer）に不慣れな学生がこれらのは情報リテラシーの一部として考えられ技術を身につけるためには，繰り返し類

るようになり，この活用は大学や企業に似の問題を解きパターンになれることがおいてできて当たり前という状況にあ必要である。

る。したがって，これらを利用できる最

これを実行するための課題となるの低限の技術を身につけることが肝要であが，どのように問題を用意し，その問題

愛知大学情報メディアセンター－1－

Vol.31, No.1, 2022

をどのように採点するかである。特に初な科目となっている。そのため，本科目

年次の学生向けに情報リテラシー科目をは新入生のほぼ全員が受講することで，設定し，受講者が大多数の場合は問題の約 1500 名 の 受 講 者 が い る と い う 超 大 人

採点だけでも教員の大きな負担となる。

数科目となっている。前期に開講していまた，学習効果を高めようと問題数を増る情報リテラシー・入門では，受講者はやすと受講者の学習意欲を維持するのが約 1500 名であり担当教員は 10 名である

困難である。そこで，教員の負担を減らため，平均して約 150 名の学生を担当ししつつ，学生へ採点結果を伝えるためのていることになる。したがって，学生一

タイムラグを減らすため，採点結果や間人あたりが 100 題の課題を解くとすると違 い を 即 座 に 指 摘 す る Excel・Word の

15 万 題 も の 解 答 が 提 出 さ れ る こ と に な

自動採点プログラムを開発した。さらにる。例えば，一問あたりの採点に 30 秒かは，学生の学習意欲を高めるために問題かるとすると一人の学生の全解答を採点の達成度やランキングを表示する機能もするのに 50 分かかる。したがって，全て含んだ統合システムとして構築し運用しの解答の採点には教員一人あたりおおよている。本論文ではこの統合システムにそ 125 時間費やすことになる。また，採ついて述べ，課題の正答率の上昇から本点の順番が最後になった学生にその結果システムによる学習成果の評価も行う。

を提示するまでの時間のずれが大きくなる。それにより，採点結果を示されたと

2．背景

きには学生が問題の内容を忘れてしまっている可能性がある。

本学では 2006 年度から 1 年生の情報リ

このような状況に対応するために

テラシーレベルを向上させることを目的

2006 年 度 の 前 期 に お い て は， 本 科 目 はとして情報リテラシー・入門（前期），応

完全な自学自習形態とし，市販教材を用用（後期）を設定している。この科目をいた課題提出による単位取得という方

設 定 し た の は， 当 初 文 系 の 学 生 に は PC

式 を 採 用 し た。 し か し な が ら， 従 来 のの操作に不慣れな学生が多かったためで

e-Learning に 関 す る 市 販 教 材 は， 画 面

あった。その後 PC の普及が進み徐々にの内容を読解する講義型であり，課題試

その傾向が弱まったかに思われたが，近験も知識を択一形式で出題するのみであ

年はスマートフォンやタブレットの普及る。そのため，受講者としては，その場により PC を所持していない学生もまたで正答すればよいという一過性の学習に増えており，10 年前よりも PC に慣れてなり，必要最低限の技術が身につかない

いない学生が増えていることからも重要という問題が生じた。

愛知大学情報メディアセンター－2－

Vol.31, No.1, 2022

そこで，市販教材では情報リテラシー

種類に分類できる。

レ ベ ル の 向 上 は 困 難 で あ る と 判 断 し，◦ VBA を用いてマクロにより採点

2006 年 度 の 後 期 に 対 面 型 演 習 形 式 で 自◦外 部プログラムにより XML を解析す

学 自 習 の で き る e-Learning シ ス テ ム のることにより採点

独 自 開 発 に 取 り 組 ん だ ［1］。 こ の シ ス テ

VBA を 用 い た 方 式 は そ の フ ァ イ ル のムでは Microsoft Office を利用して学生みで採点ができるという利点がある。一が作成した解答を自動採点し，その結果

方 で， 外 部 プ ロ グ ラ ム を 利 用 す る 方 法を保存する。これにより，教員の負担をは，解答例から採点基準ファイルを作成減らしつつ，学生へ採点結果を伝えるた

するという手段をとることができるためめのタイムラグを減らすことができていVBA 方 式 よ り も 問 題 を 多 数 用 意 し や する。

いという利点がある。

た だ し， こ の シ ス テ ム 開 発 時 に は

大曽根 ［5］，中村 ［6］や渡邊 ［7］は最初のExcel，Word の フ ァ イ ル は Microsoft

VBA を 用 い る 方 法 を 採 用 し て い る。 一

Office の 独 自 形 式 で あ っ た た め，Excel

方， 石 川 ら ［8］ は Visual Basic.Net を 利は HTML フ ァ イ ル と し て 保 存 し た も の用した後者の方式となっているが，2006

を，Word は Word XML ファイルとして年のため XML を解析しての採点ではな

保存したものを採点する採点プログラム

い。我々は多数の問題を用意する必要性を利用していた。また，このシステムはもあり，外部プログラムで採点する手法

単に成績を保存するシステムであった。

を採用している ［9，10］。

その後，Office Open XML ［2，3］ に対応した採点プログラムを含むシステムに改

4．自動採点統合システム

良した［4］。本論文ではこのシステムを基に，学生の学習意欲を高めるために問題

4.1

システムの構成と基本動作の達成度やランキングを表示する機能も本システムは Excel，Word を利用して含んだ統合システムについて説明する。

学生が作成した課題を自動採点し，その3．関連システム

結果を保存・管理する統合システムである。その概要は以下の通りである（図 1）。

本論文で開発したシステムと関連が1．ユ ーザはシステムにブラウザ経由で深 い と 考 え ら れ る Microsoft Office のアクセス

自動採点ソフトはファイル形式が Office

2．シ ステムのインターフェイスを介しOpen XML になってからは主に以下の 2て表示された課題を適宜ダウンロード

愛知大学情報メディアセンター－3－

Vol.31, No.1, 2022

図1

システムの構成

図2

3．ユ ーザは問題をダウンロードした PC
で解答を作成採点基準ファイルと採点

途設定が必要だからである。これらの機能を活かし Excel を 124 題，Word を 126

4．解 答をシステムにアップロード。シ

題を用意することができている。

ステムはアップロードされたファイ

統合システムとしてこの自動採点プロ

ルを自動採点エンジンによって採点

グラムは 4.1 で説明したように，アップ

し，その結果をデータベースに保存ロードされた解答ファイルを採点する。

5．採点結果をブラウザに表示

つまり，ユーザが設問ファイルをダウンロードし，そのファイルに解答を入力す

また，本システムはタイピングについる。そして，解答ファイルをアップローても課題を用意しており，タイピングにドすることで採点が行われる。採点結果

関してはブラウザに入力する方式になっは即座にユーザにブラウザを通じて提示ている ［11］。

される。これらの処理のためにインター
ネットに接続された環境が必要である。

4.2

Excel・Word 採点プログラム

ただし，インターネットに接続する必要があるのは採点や成績の管理を統合シ

自 動 採 点 プ ロ グ ラ ム は Excel，Word

ステムによって行っているためである。

で作成されたファイルを採点することが採点プログラムや必要なファイル一式をできる。採点に際しては，設問ごとに採導入した PC ならばスタンドアロンで採点基準ファイルを用意することでプログ点をすることもできる。

ラムを修正することなくさまざまな設問を採点できる。さらに採点基準ファイル

4.3

学習効果と意欲の向上のための機能は，模範解答ファイルから半自動で作成することができる［9, 10］（図 2）。ここで半受講者が自己学習をしやすくするため

自動と記述しているのは，別解などは別に，PDF や動画による解説を公開する仕

愛知大学情報メディアセンター－4－

Vol.31, No.1, 2022

組みを備えている（図 3）。これらは全て件の一つになっているため，常に学生がの設問に対して準備する必要はなく，教気にしていることもあり簡単に見られる員側が説明を追加したい問題に限ることようにしている。一方でランキングは達ができる。また，公開方法は後述（4.4）

成率に基づいて全受講者中の順位を表示の設問 ID をファイル名として設定して，するようになっている。これにより他の所定のディレクトリに配置するだけであ受講者との進捗度合いを比較することがる。本学では設問の種類ごとに解説や動でき，学習意欲の維持に効果が期待でき画を用意している。

る。

受講者の学習意欲を維持するために
図 4 や図 5 のように課題の達成率やラン

4.4

講義担当者向け機能

キングを表示する機能も備えている。達成率については，本学で開講している情報リテラシー・入門，応用の単位取得条

本システムは，講義で利用することも想定して以下の機能を有する。
1．設問作成・編集
2．出題期間管理
3．ロ グ の 参 照， 成 績 の 参 照 と ダ ウ ンロード
4．出席管理5．不正防止設 問 作 成 機 能 は 4.2 で 説 明 し た よ う に

図3

PDF と動画の公開

模範解答ファイルを基に半自動で作成が可能である。特に Excel については別解の設定なども本システム経由で行うこと
［10］

ができる

。また，タイピングに関しても解答例となるテキストファイルをアッ
図4

達成率の確認

プロードするだけである。
これら設問は「α -x-yy-zz」のように
設 問 ID を 付 け て 管 理 し て い る。 こ こ で「α」は「T」，「E」，「W」のいずれかとなり，それぞれタイピング，Excel，Wordの課題であることを表している。

図5

達成率によるランキング

愛知大学情報メディアセンター

「x」は本学では出題するコースを表現－5－

Vol.31, No.1, 2022

するのに利用しており，「0」ならば入門

ラスでは，授業に全く関係ない設問までの練習問題，「1」ならば応用の練習問題

公開されているという問題が生じていとなっている。

た。そのため，クラスごとに設問の公開「yy」は設問番号に関わる値である。た

開 始 日 時 を 設 定 で き る よ う に し た。 まだし，これは管理上の設問番号であり受た，現時点では利用していないが，公開講者に表示する番号は別途設定が可能で終了日時も指定することができる。

ある。

ログと成績は，システムから全員・ク

ま た，「zz」 は 類 題 番 号 で あ る。 こ れ

ラ ス・ ユ ー ザ ID な ど を 指 定 し て そ れ ぞは，「yy」で指定された設問番号に対してれ確認することができる。また，成績は複数の設問を用意した場合に利用する。

CSV（Comma Separated Values）ファ

例えば Excel01 という設問があった場合

イルとしてダウンロードすることもできに，受講者 A には E-0-01-00 を割り当て，る。

別 の 受 講 生 B に は E-0-01-01 と 別 の 設 問

4 の出席管理は，「実施期間」，「IP アド（類題）を割り当てることができる。このレスによる制限」，「アクセスコード」を設定により，ユーザごとに異なる設問を設定することで，授業に来ている受講者

出題することもできる。

のみアクセスできる設問を用意すること

この設問 ID は出題期間，出席管理，成ができる。これにより，その設問を提出

績にも関わる。その際には「zz」の値は使しているかどうかで出席を管理すること

わずに，「α -x-yy」（例えば E-0-01）を使が可能である。

う。このように管理することで，どの類不正防止機能は，各設問に対する機能

題を解いたかに関係なく設問番号に対しと，出席に関わる機能の 2 つに分けられて解答したと管理することが可能になっる。各設問に関する不正防止機能は，他ている。

の受講者から解答ファイルをもらって提2 の出題期間管理機能は，練習問題の出するということを防ぐために実装して出題期間を講義の実施に合わせてクラスいる。本学では出題されている練習問題

ごとに設定することができ，設定されたの半分以上を提出することが単位取得条

日時になると自動で設問にアクセスでき件の一つとなっている。しかし，練習問るようになる。以前は講義の実施回に合題の数が多く締め切りに間に合わない場

わせて順番に設問を手動で公開してい合に，他の受講者からファイルをもらった。この手動での設定は最も進捗が早いて提出するという不正行為が散出していクラスにあわせた公開となっていたた

た。そこで，ユーザ ID・設問 ID などをめ，休講などで進行が遅くなっているク

基に計算したハッシュ値を設問ファイル

愛知大学情報メディアセンター

－6－

Vol.31, No.1, 2022

メモリ：8GB
OS：CentOS Linux 7.9.2009
各種ソフトウェア：
Apache 2.4.6, PostgreSQL 9.6.4
Python 3.6.2, PHP 7.3.3
PhpSpreadsheet 1.6.0
5.1
図6

Excel・Word 採点時間

ハッシュ値の埋め込みと照合
Excel を 124 題，Word を 126 題 を中に埋め込み，解答ファイルを提出した

そ れ ぞ れ 10 回 採 点 し た 時 間 を 計 測 し際にその値を照合することで他の受講者た。 時 間 の 計 測 は コ マ ン ド ラ イ ン 上 かからファイルを受け取っていないかどうら「date+%s%N」 を 使 用 し て， 採 点

かを判別するようにしている（図 6）。

実行前と実行後の時刻の差により求めまた，情報リテラシー・入門，応用は単て い る。 そ の た め， 前 述 の Apache と位取得条件として原則欠席回数は 1 回以

PostgreSQL はこの採点時間計測には関下と定めている。そのため，授業に来ら係 な い。 ま た，Excel の 採 点 に PHP とれない受講者が，出席している友人に代PhpSpreadsheet を 利 用 し，Word の 採

理で提出を頼むということがあった。そ点には Python を利用している。

こで，授業時間中に同じ IP アドレスから

採点時間の平均値，標準偏差と中央値

複数の受講者による出席用の設問提出がを 表 1 に 示 す。 な お， 計 測 時 は ns（10あった場合に，不正行為が行われた可能秒）で計測しているが，結果を見やすく性があるとして講義担当者にメールで通するためにμ s（10 -6 秒）で記載している。

-9

知する機能を実装した。これにより，代理出席を検出できるようになっている。

表1

5．採点プログラムと運用実績の評価

採点プログラムによる採点時間

Excel

本システムは以下の構成により運用しており，本章の評価もこのシステムでおこなった。
CPU：Intel Xeon E3-1270 v6 3.80GHz
愛知大学情報メディアセンター

－7－

Word

平均値

41.41 μ s

標準偏差2.163 μ s

中央値

41.16 μ s

平均値

14.72 μ s

標準偏差0.1381 μ s

中央値14.71 μ s

Vol.31, No.1, 2022

これらの結果から分かるように本採点プ［11］（Normalized Gain） を用いる。規格化

ログラムは充分高速に採点できているこ

ゲインは事前テストの正答率の平均値をとが分かる。

<%Pre>，事後テストの正答率の平均値
を <%Post> と す る と 以 下 の よ う に 定 義5.2

運用における学習効果の評価

される。
G：=

本学の情報リテラシー・入門では第 2（<%Post>-<%Pre>）（100-<%Pre>）回 の 授 業 で Excel・Word の 実 力 テ ス ト

これは受講者の学力の伸びを示す指標（事前テスト）を実施している。これは，として提案され，広く用いられている。

受講生が Excel や Word を受講前にどのこ の 指 標 の 最 大 値 は <%Post> が 100 ％程度活用できるのかを把握するためであのときであり，G=1 である。Excel に関る。この事前テストは，その学期で教えしての規格化ゲインを表 2 に，Word に関る予定の内容について出題している。ししての規格化ゲインを表 3 に示す。これ

たがって，もしも受講者の大半が事前テ

らの表の値から，平均点は事前テストとストで満点を取るようならば実習内容を

事後テストで上昇し，規格化ゲインも非見直す必要がある。ただし，これまでそ常に高い値を示している。また，標準偏のような状況は生じていない。

差が事前テストはいずれも大きな値を示

また，学期の最後には同じ内容で事後していたのが事後テストでは大幅に小さ

テ ス ト を 行 っ て い る。 こ れ を 行 う こ とくなっている。これは，事前テストではで，受講者が Excel と Word に関する知全くもしくはほとんど解けなかった受講

識と技能を概ね身につけることができた

者が，事後テストでは完答できているこかどうかを判定することができる。

とを示している。

なお，2020 年度はコロナウィルスのた授 業 で は Excel や Word に つ い て 講 義め，これらのテストが実施できなかったを行っているため，この結果がすべて本ため 2015 年度～2019 年度の 5 年分のデーシステムによる成果とはいえない。しかタを用いて分析をおこなった。このデー

し，本システムがなければ，いずれの年タの受講者データ 7548 名のうち事前・事

度 に お い て も 1500 名 超 の 受 講 者 に 対 し後テストの両方を受けた受講者（Excelて多数の設問を提供することは難しく，

6355 名，Word 6481 名）を対象としてい習熟度がここまで高まらなかった可能性る。

がある。その面から見ても本システムは受講生の全体の習熟度の伸びを評価評価できる。

す る た め に Hake に よ る 規 格 化 ゲ イ ン
愛知大学情報メディアセンター

－8－

Vol.31, No.1, 2022

表2

Excel の規格化ゲイン
事前テスト 事後テスト

平均値

65.90

98.62

標準偏差

41.20

9.351

中央値

90.48

100

表3

あった。また，本学だけでの利用から学外機関にも利用してもらうためには配付G方法の確立も重要である。これらの問題

0.9597を解決するために Docker 上で動作する
ようにシステム全体を変更し，GitLab により公開する予定である。

Word の規格化ゲイン
事前テスト 事後テスト

平均値

6964

97.33

標準偏差

28.76

28.76

中央値

73.68

100

謝辞

G

本研究の一部は，愛知大学名古屋一般

0.9122

教 育 研 究 室 事 業「HITs 用 学 習 コ ン テ ン
ツの作成および研究」によるものである。

6．まとめと今後の課題

注
本論文で使用している Intel Xeon は，

本論文では教員の負担を軽減するととアメリカ合衆国及びその他の国におけもに，受講者の学習効果を上げることをる Intel Corporation 又 は そ の 子 会 社 の目指した自動採点統合システムの構築つ

登録商標または商標である。Microsoft,

いて述べた。本システムの評価として，

Microsoft Office, Word, Excel は，Excel と Word の 採 点 に か か る 時 間 を 計

Microsoft Corporation の ア メ リ カ 合 衆

測し，教員が採点するよりも非常に高速

国及びその他の国における登録商標またに採点できることを示した。さらに受講は商標である。CentOS は，CentOS ltd.

者の正答率の上昇を規格化ゲインによりの登録商標または商標である。

評価した。それにより，本システムが受講生の習熟度向上に貢献していることを参考文献示し，その有効性について考察した。

［1］ 岩 田 員 典， 功 力 由 紀 子， 齋 藤 毅， 谷 口

今後の課題としては，開発環境と運用

正 明， 長 谷 部 勝 也， 松 井 吉 光， 古 川 邦 之，

環境の統一と配布の仕組みの確立があ「Excel，Word 自動採点システム HITs のる。 こ れ ま で に も， ラ イ ブ ラ リ な ど の構築と運用」，愛知大学 情報メディアセン

アップデートのタイミングにより，開発

ター紀要「COM」，Vol.20，No.1，第 35 号，

環境と運用環境で利用しているバージョ

2010/3，pp.11-23

ンが異なるという問題が生じることが愛知大学情報メディアセンター

［2］「Office（2007）Open XML ファイル形－9－Vol.31, No.1, 2022

［7］渡邊光太，「Microsoft excel による試験式の概要」，2015/6，
https://docs.microsoft.com/ja-jp/

採点システムの作成」，城西情報科学研究，

previous-versions/office-development/

Vol.21，No.1，2011/3，pp.37-46，

aa338205（v=office.12）?redirectedfrom=https://libir.josai.ac.jp/il/user_

MSDN, 2021/2/26 参照

contents/02/G0000284repository/pdf/［3］“Standard ECMA-376 OfficeJOS-InfoBull-2105.pdf

Open XML File Formats”, 2016/12，［8］石川千温，中村永友，渡邊慎哉，小池英

https://www.ecma-international.org/

勝，「学習者の自学自習を支援するエクセ

publications-and-standards/standards/

ル用自己採点ツールの開発」，2006PC カン

ecma-376/, 2021/2/26 参照

ファレンス，2006/8，pp.321-322，［4］岩田員典，松井吉光，長谷部勝也，谷口正明，池森均，梅垣敦紀，齋藤毅，澤田貴

https://gakkai.univcoop.or.jp/pcc2006/
papers/pdf/185.pdf

行，土橋喜，中尾浩，西本寛，古川邦之，毛［9］長谷部勝也，松井吉光，谷口正明，「HITs

利元昭，「情報リテラシーのための Word，

における Word 文書の採点プログラム 2019

Excel 自動採点システムの構築と運用」，平

年度版の開発」，愛知大学

成 25 年度教育改革 ICT 戦略大会，2013/9，

第 56 号，2019/3，pp.31-39

一般教育論集，［10］岩田員典，「Office Open XML 形式のpp.294-295
http://www.juce.jp/archives/

Excel フ ァ イ ル 自 動 採 点 シ ス テ ム 」， 愛 知taikai_2013/d-14.pdf

大 学 情 報 メ デ ィ ア セ ン タ ー 紀 要「COM」，［5］大曽根匡，関根純，丹保歩子，「Excel 用

Vol.29，No.1，第 44 号，2019/3，pp.1-15

標準テストのための自動採点プログラムの［11］ 松 井 吉 光，「HITs に お け る Typing 練開発とその実施結果の報告」，専修大学情習用採点プログラムの改良」，愛知大学情報科学研究，Vol.35，2015/3，pp.19-41，

報メディアセンター紀要「COM」，Vol.30，

https://senshu-u.repo.nii.

No.1，第 45 号，2020/3，pp.15-22

ac.jp/?action=repository_uri&item_［12］Richard R. “Hake”, American Journalof Physics, Vol.66, Issue 1, 1998, pp.64-

id=7846&file_id=32&file_no=1［6］中村邦彦，「Microsoft Office 課題の自動74

採点プログラム」，香川大学経済学部研究
年報，51，2012/3，pp.1-43，
http://shark.lib.kagawa-u.ac.jp/
kuir/file/27706/20150809142518/
AN00076010_51_1_43.pdf

愛知大学情報メディアセンター

－ 10 －

Vol.31, No.1, 2022