情報処理学会 インタラクション 2015
IPSJ Interaction 2015

15INT014
2015/3/7

モチベーションを考慮したピアノ学習支援システムの設計と実装
福家 悠人1,a)

竹川 佳成1,b)

柳 英克1,c)

概要：楽器の演奏技術の向上には多大な時間や労力を必要とするため，敷居の高さに利用を断念したり，習熟効率の低さから挫折してしまう演奏者が多い．鍵盤演奏の敷居を下げるために，光る鍵盤のように次に打鍵する鍵を鍵盤上に提示するなど直観的に打鍵位置を把握できる学習支援システムが提案されてきたが，学習者のミスに対して厳格で，学習者はミスをしないように細心の注意を払う一方，打鍵ミスが続くと次に進めないためフラストレーションがたまり練習へのモチベーションが下がってしまう．そこで，本研究では，モチベーションの維持を考慮したピアノ学習支援システムの構築をめざす．提案システムは学
習者のモチベーションを維持させるためにミスの許容度を導入し，ミス許容度の異なる多段階のモードをもつ．提案システムの有用性を検証するために評価実験を行った．比較手法と比較してモチベーションを維持でき，かつ，同等の学習効果を確認した．

Design and Implementation of a Piano Learning Support System
Considering Motivation
Fukuya Yuto1,a)Takegawa Yoshinari1,b)

Yanagi Hidekatsu1,c)Abstract: Beginners often give up practicing the piano because of the diﬃculty of acquiring piano techniquessuch as reading a score, correct keying, and proper fingering. There are several learning support systems
such as a lighted keyboard which indicates the next note to be played by turning the corresponding key red.
However, these systems are strict in regard to learners’ mistakes, and it does not show the next key to press
when a learner has pressed an incorrect key. When the learner makes a mistake again and again, he/she
grows annoyed and loses motivation because he/she cannot progress to the next step. Therefore, the goal of
our study is to construct a piano learning support system considering the learner’s motivation. The proposedsystem varies the error margin of keying, and it oﬀers several learning methods which have diﬀerent degrees
of error margin. We have developed a prototype system, and evaluated its eﬀectiveness through actual useof the system. We found that it had significant advantages over a lighted keyboard method in a motivation.

1. はじめにピアノ演奏では，譜読み，指示されている鍵への正確な打鍵，適切な運指 (指使い)，リズム感覚，打鍵の強弱，テンポなど，さまざまな技術が求められ，それらの習得には長期間の基礎的な練習を必要とする．ピアノ演奏には多大な時間と労力を必要とするため，敷居の高さに利用を断念したり，習熟効率の低さから挫折してしまう演奏者が後を絶たない．特に初心者にとって，譜面上の音符を見て，音符から鍵盤上の打鍵位置をイメージし，弾くという一連のプロセスは最初に立ちはだかる難関で，このプロセスに対
1
a)
b)
c)

公立はこだて未来大学
Future Uniersity Hakodateg2113027@fun.ac.jp
yoshi@fun.ac.jp
yanagi@fun.ac.jp© 2015 Information Processing Society of Japanする労力や精神的負荷の軽減が楽器演奏を楽しめ長続きさせる秘訣であるといえる．演奏初期段階 (ピアノ初心者が初見の楽曲に対して打鍵位置を覚えるために練習している段階) における敷居を下げる取り組みとして，次に打鍵すべき鍵など演奏支援情報を光で指示する光る鍵盤 [1] や，
ディスプレイに鍵盤や手を表示して打鍵位置や運指をグラ
フィカルに提示するピアノマスター [2] などが提案されている．しかし，同時に打鍵する数が増えたり，課題曲中で使用する鍵の数が増えるなど，課題曲の難度があがると，課題曲が求める打鍵位置能力 (課題曲が指示する鍵を正しく打鍵する能力) と学習者がもつ打鍵位置能力とのギャッ
プが大きくなってしまう．瀧沢によれば，学習者にとって課題の難度が高すぎると課題の練習に取り組む意欲が下がることがわかっている [3]．したがって，たとえ光る鍵盤やピアノマスターの補助を利用したとしても学習者にとって楽曲の難度が高すぎると打鍵ミスを連発することになり，

118

次の音符に進めない状態が続きフラストレーションがたまり学習者のモチベーション (習熟に向けて練習を続けたいと思う気持ち) が下がってしまう．学習者の学習スタイル
は多様であり，できるだけ短い時間で効率的に課題曲の打鍵位置を習熟したい者もいれば，たとえ効率的な学習を犠牲にしたとしてもできるだけモチベーションを維持しながら学習したい者もいる．また，光ナビゲーションキーボー
ド [1] やキーボードマニア [4] のように打鍵ミスで中断が発生しない練習形式もあるが，難度の高い楽曲では，練習開始直後は何も演奏できず，正しい音高が出力されるという意味での演奏の完成度は低くモチベーションが下がってしまう．
そこで，本研究ではモチベーションの維持を考慮したピ
アノ学習支援システムの構築をめざす．
提案システムは学習者がもつ打鍵位置能力と課題曲が求める打鍵位置能力間のギャップを減らすためにミスの許容度が異なる多段階の学習モードをもつ．ミス許容度が最も高い学習モードは，どの鍵を押したとしても常に正しい音を出力するため，初心者であっても，即座に演奏したい楽曲を弾けるようになると同時に演奏する楽しさや成功体験を提供できる．また，学習者は打鍵することで音高の出力タイミングを制御するため，演奏している実感を得られる．
さらに，学習者は習熟度に応じて学習モードを選択的に使い分け，段階的にミス許容度を下げることで上達していく．
これにより，自己効力感 (課題曲を練習すれば演奏できるようになるという気持ち) も高められる．これらの一連の心理効果により，学習者のモチベーションを高い状態で維持できる．

2. 関連研究
これまでピアノ学習の支援につながる試みはいくつか行
われている．蓄積した演奏データから演奏者の苦手な奏法を割り出し集中的にトレーニングするシステム [5] や，演
奏を自動的に評価しアドバイス文や誤りを譜面上に提示 [6]するシステムがある．これらは，打鍵ミス，打鍵の強さなどを主に打鍵情報から評価している．Piano Tutor[7] は演
奏追従認識による自動譜めくり機能や，ビデオや音声による模範演奏の提示や，演奏者の演奏データを解析し改善点をテキストなどで指示する機能などをもつ．打鍵すべき鍵，運指，手本映像を表示するキーボードやソフトウェ
ア [1], [2], [8], [9] がある．これらはいずれも打鍵情報から演奏を評価し学習目的に必要な情報を提示しているが，本研究で提案するミスの許容度は考慮されていない．
さらに，演奏の敷居を下げる試みとして，楽曲の速さや強さを指揮棒を振る感覚でコントロールできる Radiobaton[10] などの指揮システムがある．また，竹内らの Two
Finger Piano[11] や大島らの Coloring-in Piano[12] は，どの鍵を弾いても常に正しい音が出力される．これらは，本研究で提案するミスの許容をすでに導入している事例であり，あたかも演奏しているように見せることができる．しかし，本研究のように段階的にミス許容度を変化させ演奏を学習するといった学習の要素はもちあわせていない．石田らによる ism[13] は即興演奏において，奏者の不適切な演奏箇所をリアルタイムに適切な音に置き換え演奏を支援© 2015 Information Processing Society of Japan

映像情報ࣉࣟࢪ࢙ࢡࢱ

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音声情報㡢ኌ࣭ᫎീ⏕ᡂ⏝ PCMIDI 㘽┙ MIDI 情報
図 1 システム構成
Fig. 1 System structure

し，ism-v[13] は演奏者の不適切な音を振動で指摘する学
習支援システムである．学習者の打鍵ミスに対して段階的に許容度を変化させている点で本研究と類似しているが，我々の研究では即興演奏ではなく五線譜の楽譜をベースとした楽曲の演奏を対象としてる点で異なる．

3. 設計
1 章で述べたように，本研究ではピアノ初心者を対象としており，五線譜やシステムが生成する補助情報を活用しながら学習者はある楽曲を何も弾けない状態から練習し，できるだけモチベーションを維持しながら打鍵位置を習熟し，最終的にシステムの補助なしで演奏できるようになることをめざす．この要求を満たすシステムの要件として以下があげられる．
打鍵位置情報の提示 演奏者は演奏したい楽曲があった
場合，とにかくその楽曲を弾けるようになりたいという思いが強い．しかし，ピアノ初心者は，楽譜の音符と，その音符に該当する鍵盤の対応付けをとることが困難であるため，五線譜とピアノしか利用しない旧来のピアノ学習方法
では，学習者はまず譜読みの勉強から開始する必要があり最終的に目標とする楽曲を演奏できるようになるまでに時間がかかっていた．また，筆者らの研究グループは，これまでにピアノ初心者のための学習支援システムを構築しており，評価実験の結果より，光る鍵盤のように次の打鍵位置を鍵盤上に提示することは，演奏の敷居を下げ，打鍵位置を理解する効果的な方法であることが証明されている [8]．
したがって，本システムにおいても光る鍵盤のような打鍵位置の提示を採用する．
ミス許容度の導入 打鍵位置情報を提示することで，学習者はたとえ楽譜を読めなくとも正しい打鍵位置がどこか視覚的に理解できる．しかし，楽曲が難しくなればなるほど，
打鍵位置情報のサポートがあったとしても正しい鍵を打鍵することは難しく，スムーズに演奏できるようになるまでに時間がかかる．筆者らの研究グループでは上述したようにピアノ初心者のための学習支援システムを構築し評価しているが，打鍵位置提示があったとしても難しい箇所を何度も間違えたり，何度も打鍵位置を確認し注意を払って演奏する様子が観測された．また，打鍵位置を一通り覚える
までには時間がかかり，特に実験開始直後は打鍵位置をその都度確認する必要があり，演奏したい楽曲をスムーズに演奏できているとは言い難い．そこで本研究では，ミスの許容度という概念を導入し，ミス許容度が異なる学習モー1195 ᶍ⠊₇ዌࡢ෌⏕࡜㢌ฟࡋ

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4 ᡴ㘽఩⨨ࡢೃ⿵ᣑ኱ᅗ ྑᡭ࡜ᕥᡭࡢቃ⏺⥺図 2 提示コンテンツ
Fig. 2 Presented Contents

ドを提案する．学習者は自身の習熟度に応じて適切な学習モードを選択することで，正しい打鍵位置の打鍵に集中せずとも演奏できる．例えば，最も難度の低い学習モードでは，どの鍵を弾いても正しい音が出力されるため，打鍵タ
イミングを考慮するだけで，練習開始直後からスムーズに演奏できる．学習モードを段階的に変化させることで，上達を感じながら練習に取り組め，これによりモチベーショ
ンを維持できる．

あった場合，誤りであることを意味する効果音を出力することで学習者が誤りを認識できるようにする．さらに，模範演奏の再生機能（図 2-(5)）・キューポイント（現在の演奏位置を変更する）機能（図 2-(6)）・学習モード変更機能（図 2-(7)）をもち，演奏に使用しない鍵にアイコンを投影し，該当する鍵の打鍵により操作する．学習モード選択用の鍵（図 2-(7)）に投影された a〜g は後述する学習モード
A〜G にそれぞれ対応している．

3.1 システム構成
提案する学習支援システムのシステム構成を図 1 に示す．演奏者の前面にディスプレイを設置し，ディスプレイ
に楽譜と仮想鍵盤を提示する．また，システムは MIDI 情
報 (打鍵位置や打鍵強度) を入力とする．MIDI 鍵盤上には次の打鍵位置などの情報をプロジェクタで投影し提示する．

3.3 学習モード
本研究では，ミスの許容度の閾値を段階的に設定する必要があるが，その切り口として，譜読みの認知プロセスに着目した．これは，一般的に演奏者は楽譜上の音符から打鍵すべき鍵を決定し，該当する鍵を打鍵するためである．
演奏のきっかけとなる譜読みの認知プロセスを適切に細分化できれば，学習者にとって直観的な許容範囲を指し示すことができる．波多野氏 [14] による初見視奏における楽譜の認知プロセスを参考に，本研究では，和音演奏における譜読みの認知プロセスを 5 つに分解した．具体例として，
図 3 に示す譜面で和音を演奏しようとしている場合，学習者は (i) 音符の存在を確認し，次いで (ii) 和音を構成する
音符の数を理解する．また，(iii-(a)) 和音を構成する音符間の音高の差を理解したり，(iii-(b)) 現在演奏する音符が1 つ前の音符より高い・低い・同じかという音符間の向きを理解する．(iv) 着目している音符が「ト音譜あるいはヘ音譜のどちらに所属しているのか」，「五線譜上のどの位置にあるのか」について理解し音名とオクターブの高さを求める．最後に，(v) 調号を認識し，(iv) で得られた音名およびオクターブの高さに調号情報を適用する．
従来の学習方法はこれらの過程を同時に理解することを前提としていたため，高い認知的負荷を要求していたが，提案手法ではこれらを個別に学習できる学習モードを提案することで，演奏の簡単化を実現する．
以下，提案する学習モードについて説明する．各学習
モードと上述した譜読みの認知プロセスの対応を表 1 に示
す． 学習モードは A から G になるにつれ，誤りに対する許容度が低くなり難しくなる．このため提案する学習モードを A から順に練習し，最終的に G で終了することを本提案システムの理想的な学習方法とし，学習者は自身の習熟度に応じて選択的に学習モードを切り替える．

3.2 学習方法
提案する学習方法は許容範囲内の打鍵ミスであれば，学習者が本来弾くべき位置と異なる鍵を打鍵したとしても，練習している楽曲の音高データベースから正しい音高デー
タを取得し，ベロシティ・打鍵タイミング・離鍵タイミン
グを残したままで，音高のみを正しい音高に差し替えて出力する．これにより，学習者が正確に打鍵できない低い習熟度であっても，完成度の高い演奏を行えるためモチベー
ションを維持しながら練習に取り組める．提案システムは打鍵ミスの許容度が異なる複数の学習モードをもち，学習者は自身の習熟度に合わせて選択的に各種学習モードを利用する．
システムは，ディスプレイ上に楽譜（図 2-(1)）を提示
し，「現在の演奏位置（図 2-(2)）」を赤色の実線で楽譜上に提示する．許容範囲以内の打鍵ミスであれば，音高を差し替え出力すると同時に，楽譜上の「現在の演奏位置」を更新する．右手パートと左手パートそれぞれに「現在の演奏位置」を表す赤色の実線が存在し，右手パートの楽譜，
左手パートの楽譜がそれぞれ用意されているため片手だけの部分練習を行うことも可能である．ディスプレイには楽譜以外に，仮想鍵盤（図 2-(3)）が提示されている．「現在の演奏位置」および学習モードに合わせて，仮想鍵盤上とMIDI 鍵盤上に次の打鍵位置の候補が提示（図 2-(4)）されたり，許容範囲外の打鍵ミスをした場合，赤く該当する鍵が塗りつぶされたりする．また，打鍵ミスが許容範囲外で© 2015 Information Processing Society of Japan

120

(i) 㡢➢䛾Ꮡᅾ(ii) 㡢➢䛾ಶᩘ 䠖 2 ಶ(iii-(a)) 㡢➢㛫䛾㊥㞳 㻔 㡢㧗㍈ 㻕 䠖 ⌧ᅾ䛾₇ዌ఩⨨䛻ヱᙜ䛩䜛䠎ಶ䛾㡢➢䛿ⓑ㘽䠍ಶศ㞳䜜䛶䛔䜛(iii-(b)) 㡢➢㛫䛾᪉ྥ 㻔 ᫬㛫㍈ 㻕 䠖 䠍䛴๓䛾㡢➢䛸ẚ㍑䛧䛶ྠ䛨㧗䛥䛾㡢➢䛸䠈 㡢㧗䛾㧗䛔㡢➢

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(iv) 㡢㒊グྕ䛚䜘䜃஬⥺㆕䛾ព㆑ 㻔 ㄪྕ䛿↓ど 㻕 䠖ᡴ㘽䛩䜛㘽䛿䝋 4 および䝅 4# ᩘᏐ䛿䜸䜽䝍䞊䝤ᩘ⌧ᅾ䛾₇ዌ఩⨨⌧ᅾࡢ₇ዌ఩⨨(v) ㄪྕ䛾ព㆑ 䠖ᡴ㘽䛩䜛㘽䛿䝋 #4 および䝅 4

図 3 譜読みの認知プロセス
Fig. 3 Recognition process of music reading

表 1 学習モードと譜読みの認知プロセスの関係
Table 1 Relationship between learning modes and recognition
process of music reading

(i)
(ii)
(iii-(a))(iii-(b))
(iv)
(v)

A
○
×
×
×
×
×

B
○
○
×
×
×
×

学習モード
C
D
E
○
○
○
○
○
○
○
○
○
×
○
○
×
×
△
×
×
×

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F
○
○
○
○
○
○

G
○
○
○
○
○
○

A モード A モードでは，学習者はどの鍵を打鍵したとしても正しい音高の音が出力されるモードである．打鍵タイ
ミング，離鍵タイミング，ベロシティは学習者の操作がそのまま反映される．学習者の打鍵する鍵は右手，左手それ
ぞれ 1 鍵づつ打鍵することを想定し打鍵タイミング，離鍵タイミング，ベロシティに意識を集中させることで鍵盤を打鍵するという動作になれるためのモードである．すでに聞き慣れた楽曲を練習している場合，学習者はベロシティ，
打鍵タイミング，離鍵タイミングを十分に理解しているた
め，少しの練習で音長を制御しながら演奏できるようになる．これにより学習者は完成系をイメージでき，練習する
モチベーションが向上する．許容範囲は全ての鍵となるため正しい打鍵位置は提示せず，現在の演奏位置のみを提示する．本研究では，両手で演奏する楽曲を想定しているた
め，学習者が楽曲中の右手パートを演奏しようとしているのか，左手パートを演奏しようとしているのかシステムが区別できるよう，図 2-(8) に示すように，鍵盤上の右手と左手の境界 (ミ 4*1 とファ 4 の間) を定める．ミ 4 よりも高い鍵 (右手領域) を打鍵していた場合，システムは右手パートを演奏していると判断し，右手パート上の「現在の演奏位置」を示す実線を次の音符に進める．この境界線は以降のモードにおいても利用され位置は不変である．
B モード B モードは，学習者が和音の演奏に慣れるために有効なモードであり，和音を構成する音の数と学習者の打鍵する鍵の数が一致していれば正しい音が出力されるモードである．A モードと同様にどの鍵でも許容され得る
ため正しい打鍵位置は鍵盤上に提示しない．提示される情報は，図 4 に示すように，現在の演奏位置を意味する赤色の実線と和音を構成する音の数分の白鍵を橙色で色付けした鍵を仮想鍵盤上に提示する．打鍵する数が異なる場合は誤りを意味する効果音を出力する．現在の演奏位置にある*1

数字はオクターブの高さを表しており，ド 4 が中央のドである© 2015 Information Processing Society of Japan

図 4 B モードにおける情報提示
Fig. 4 Presentation of information in the mode B࠙ṇゎ౛ࠚ࠙୙ṇゎ౛ࠚ

図 5 C モード
Fig. 5 Mode C

音符が単音の場合は 1 つの矩形しか提示されないが，和音の場合は，和音を構成する音の数だけ提示される．これは，後述する C モードにおいても同様である．

C モード C モードは B モードの制約に加え，和音を構成する音符の音高差と打鍵間の距離が同じであれば正解とし，正しい音が出力される．図 5 のように右手のパートの和音（ラ，ド）を演奏する場合，同じように 3 度の関係にある和音（図 5 の正解例：ソとシ）の打鍵は正解となる．3
度の関係にない和音（図 5 の不正解例参照：ラとレ）を打鍵すると誤りを意味する効果音が出力される．C モードは
楽譜上で和音を目視した際，鍵盤上での打鍵間の距離を把握できるようになることを目的としている．現在の演奏位置を示す赤色の実線を楽譜上に提示し，仮想鍵盤上に正しい打鍵間の距離を橙色の矩形で提示する．
D モード D モードでは，C モードまでの制約（和音を打鍵する際の打鍵数，ある瞬間における打鍵間の距離）に加え，「1 つ前の打鍵位置」と「現在打鍵している打鍵位置」の関係も考慮する．具体的には，図 6 上部に示す単音から成る楽譜の場合，図 6 上部の正解例に示すように，1 打鍵
目，および 2 打鍵目は同じ音高で 3 打鍵目は 2 打鍵目より低い音高という組み合わせであれば許容される．一方，不正解例 1 では 3 打鍵目が 2 打鍵目より高く，不正解例 2 では 2 打鍵目が 1 打鍵目と異なる音高のため誤りとなる．このように，1 つ前の打鍵位置を基準に現在打鍵している打鍵位置の向きが正しければ，正解とする．なお，現在の打鍵位置が鍵盤の両端のいずれかで，次に演奏する鍵が物理的に弾けない場合，現在の打鍵位置を，右手はド 4，左手はラ 3 に置き換える．図 6 下部に示す和音から成る楽譜の場
合，右手パートは最も高い音を基準とし，左手パートは最も低い音を基準とする．具体的には，不正解例 1 では 3 個

121

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図 6 D モード
Fig. 6 Mode Dᣑ኱ᅗ⌧ᅾࡢ₇ዌ఩⨨図 7 D モードにおける情報提示
Fig. 7 Presentation of information in the mode D

目の和音の最も高い音が 1 個前の和音の最も高い音と異なるため誤りになる．不正解例 2 では 3 個目の和音の最も高い音は合っているが，低い方の音との音高差が異なるため誤りとなる．初心者であっても，今から弾く音が 1 つ前の音よりも相対的に高いか低いか同じかは認識しやすく，C
モードまでの制約を習得できていれば，1 つ前に弾いた鍵からどの方向に移動するかを考えるだけで良い．学習者に提示する情報は，図 7 に示すように現在の演奏位置を示す
赤色の実線と，MIDI 鍵盤上に投影される次の打鍵方向を橙色で塗りつぶした情報である．本モードより仮想鍵盤に提示される情報と同じ情報が MIDI 鍵盤上にもプロジェク
タで投影される．図 7 では，右手でト音譜上のラ 4 を弾く
場合における許容範囲内の鍵盤領域を示している．ここでは，1 つ前の音符 (シ 4) を弾くために，学習者はファ 5 を打鍵したことを前提とし，A モードで説明したように右手領域の最左端であるファ 4 からミ 5 までが許容範囲となっている．

E モード E モードは本来打鍵するべき打鍵位置を基準に指定した鍵数範囲内であれば正しい打鍵とみなし，正しい© 2015 Information Processing Society of Japan

図 8 E モード
Fig. 8 Mode E

音高を出力する．例えば，図 8 上部に示す単音の場合，正解例のように，本来打鍵する位置を中心に左右白鍵 2 個以
内の誤りは (ド 5 を中心とし，ラ 4〜ミ 5 の範囲内の白鍵を打鍵すれば正解) 許容される．図 8 下部に示す和音を演奏する場合，単音と同様，左右白鍵 2 個以内の誤りは許容される (図 8 下の正解例)3 個以上であれば不正解 (図 8 下の不正解例) となる，また，B モードおよび C モードの制約も含まれており，図 8 下部の不正解例 2 に示すように和音を構成する音高差の誤りは不正解となる．打鍵位置のミスの許容範囲は± 2 白鍵分をデフォルトとし，学習者は習熟するにつれ許容範囲を下げる．許容範囲 0 が，調号を考慮しない光る鍵盤 [1] と同じ難度になる．図 2 に示すように，
ディスプレイ上の仮想鍵盤の鍵に対して，楽譜の音符に対応する打鍵位置と，許容範囲の打鍵位置をそれぞれ橙色で塗りつぶす．また，楽譜の音符に対応する打鍵位置は，許容範囲の打鍵位置と比べて橙色の彩度を高くして目立つよ
うにする．また，MIDI 鍵盤上にも同様の情報を提示する
が，MIDI 鍵盤上においては楽譜の音符に対応する鍵は塗りつぶされ，許容範囲に該当する鍵は外枠のみ提示される．

F モード F モードでは，E モードにおけるミス許容範囲
0 の制約に加え，調号も制約として含む．F モードは光る
鍵盤と同じ難度となる．
G モード G モードは，システムによる支援が無い状態となり楽譜とピアノのみを用いた学習方法となる．

4. 実装
3 章で述べた学習支援システムのプロトタイプを実装した．PC は SONY 社の VAIO VGN-SR を使用し，MIDI鍵盤として CASIO 社の Privia PX-100 を使用した．プロ
ジェクタとして BenQ 社の MP776ST を使用した．プロ
ジェクタの映像がよく見えるように黒鍵を白く塗った．PC
上のソフトウェアの開発は，Windows 7 上で Processing
を用いた．

122

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図 9 打鍵ミスの計測方法
Fig. 9 The way of measurement of the keying errors

5. 評価実験
評価実験では，提案する学習支援システムの有用性を検証するために演奏初期段階 (ピアノ初心者が初見の楽曲に対して運指や打鍵位置を覚えるために練習している段階)
における提案システムを用いた際のピアノ演奏に関する習
熟の速さおよびモチベーションの度合いを評価した．

5.1 実験の手順
実験の手順を以下に示す．
比較手法 比較手法は，光る鍵盤と同じで，具体的には，提案手法が提案する学習モードの内，F モードのみ利用できる．また，練習する手 (右手，左手，両手) を選択できる練習モード切替機能をもつ．さらに，提案手法と同様，模範演奏の再生や，キューポイントの指定機能も利用できる．
被験者 学習方法ごとにそれぞれ 4 名ずつ合計 8 名の被験者に実験してもらった．また，一度実験に参加した被験者は他の比較対象の実験には参加せず，実験は全て異なる被験者により実施された．被験者は五線譜がほとんど読めな
い鍵盤経験歴のない大学生である．いずれの被験者も課題曲はよく聴いたことがありよく知っている．なお，各被験者にはあらかじめ楽譜上に書かれている音符の意味や，各種機能の使い方を説明した．
課題曲 W. A. Mozart のトルコ行進曲を最初から 17 小節目まで両手で演奏してもらった．トルコ行進曲は，ピアノ
初心者にとっても難しい楽曲である．しかし 3 章の冒頭で述べたように，たとえ初心者であったとしても弾いて見たい楽曲は存在し，本研究では，その楽曲をバイエルのような基礎的な練習曲ではなくトルコ行進曲レベルの難しさと想定しているためである．
実験方法 実験では，割り当てられた学習方法で課題曲を30 分間練習し，到達度テストとして通し演奏 (最初から最後まで一通り課題曲を演奏すること) を行ってもらった．
なお，実験初日のみ，30 分間の練習前に，各種機能を理解してもらうために，割り当てられた学習方法で課題曲を 5分間練習してもらった．この 5 分間で被験者は各種機能を全て利用し，被験者が各種機能の使い方を理解したことを実験者は確認した．実験は 1 日に 1 回とし，通し演奏での打鍵ミスが 0 回になるまで実験を行った．被験者 b のみ実験の継続が難しく，打鍵ミスが 0 回に到達しないまま実験を終了した．また，各実験日の実験終了後，「練習に対し© 2015 Information Processing Society of Japanてモチベーションは維持できたか？」というモチベーショ
ンの維持 (5 段階：1(できない)〜5(できた)) に関するアン
ケートを回答してもらい，その理由について自由記述してもらった．通し演奏時は，ディスプレイ上にある楽譜のみ(現在の演奏位置も提示しない) 提示し，システムの支援が無い状態での演奏であった．また，誤打鍵（間違えて打鍵した場合： 図 9-(a)），未打鍵（打鍵し無い場合：図 9-(b)），
余打鍵（余分に打鍵した場合：図 9-(c)）を打鍵ミスとみなした．
被験者への指示 30 分間の練習では「自然なテンポで譜面をみながらミスなく弾けることを意識して，機能を自由に使って 30 分間練習してください．また，この後，到達度テストを行います．到達度テストは打鍵位置の情報など
システムからの補助情報がない状態で最初から最後まで弾
いてもらいます．実験中に質問があれば何でも聞いてください」と指示した．被験者から「自然なテンポ」とはどれくらいの速さか問い合わせがあったときは，「模範演奏と同じテンポ」と回答した．また，到達度テストでは「今からテストを行います．最初から最後まで模範演奏にできるだけ近いテンポでミスなく弾いてください．制限時間は 5分間です．わからないところがあれば飛ばしてもらってもかまいませんし，これ以上演奏できなければ言ってください．たとえ間違っても弾き直しをしないようにしてください」と指示した．なお，実験期間中に難しすぎて練習を放棄した被験者はいなかった．

5.2 実験結果と考察
比較手法と提案手法を利用した各被験者の実験日ごとの打鍵ミス数および練習中のモチベーションのスコアとその理由を図 10 および図 11 に示す．横軸が実験日，縦軸の青色の棒グラフが実験日ごとの到達度テストにおける打鍵ミ
ス数を表し，赤丸は各実験日の練習における被験者のモチ
ベーションのスコアである．また，提案手法における実験
日ごとの学習モードの使用履歴を図 12 に，比較手法における付加機能の使用頻度を表 2 に示す．
練習に対するモチベーションスコアの平均値は，提案手法で 4.6（標準偏差 0.3），比較手法で 3.9（標準偏差 0.5）となった．この値が大きいほど高いモチベーションで練習に取り組んでいたといえる．また，t 検定を行った結果 p
値は 0.04 となり有意水準 5 ％で有意差が観測された．したがって，提案手法は比較手法よりもモチベーションを維持しながら練習できているといえる．被験者ごとにみると，比較手法を利用した被験者のモチベーションスコアは全体的に揺らぎがみられ，モチベーションの最低値が 2 になる場合もある．一方，提案手法を利用した被験者のモチベー
ションスコアは安定していた．
提案手法を利用した被験者は，図 12 より，すべての学
習モードを利用していた．また，実験序盤は A モードや B
モードといったミス許容度の高いモードを利用していた．
また，実験の終盤においては，E・F・G モードを利用していた．学習モードの利用率は，被験者ごとに個人差がある．
例えば被験者 f の D モードの利用率は低い (総実験時間の3.4 ％利用) が，被験者 e の D モードの利用率 (総実験時間の 14.5 ％利用) は高く，被験者ごとに好みがわかれるモー

123

図 10

比較手法：到達度テストの打鍵ミス数，練習に対するモチベーションスコアとその理由

Fig. 10 Comparative method: Results of the number of keying errors in the test, thevalues and reasons for motivation in the practice.
ࣔࢳ࣮࣋ࢩࣙࣥ

ᡴ㘽࣑ࢫ
160

5

140
120

4

100
80

3

60
40

2

20
0

1

2

3
4
⿕㦂⪅ a

5

6

1

2

3

4

5
6
⿕㦂⪅ E

7

8

9

1

2

3

4

5
6
⿕㦂⪅ c

7

8

9

10

1

2

3
4
⿕㦂⪅ d

5

1

モチベーションのスコアとその理由a

1 日目：スコア (4)2 日目：スコア (3)3 日目：スコア (2)4 日目：スコア (4)5 日目：スコア (4)打鍵位置が提示されリズムを一定に保て全体的にスムーズ

楽譜を見ながら弾こ徐々にミスなく弾け

前日よりもミスが減るため戸惑うことがなくてスムーズに弾に弾けるようになっうとしたがうまくでるようになったため．

ってきたため．

少なかった．何度もけるようになる気がてきたが，反復練習

きず，打鍵位置を覚同じところでミスししなかった．

に少し飽きてきたた

えた．

5 日目：スコア (4)6 日目：スコア (3)たが，ミスを自分で

6 日目：スコア (4)め．

許容しながら気持ちに余裕をもたせた．

bc

1 日目：スコア (3)2 日目：スコア (5)3 日目：スコア (2)4 日目：スコア (4)両手で弾くのは難し

早く弾けるようにな

最終的に両手で弾か飽きないように両手

早く弾けるようにな

あまり集中できな

く何から手をつけてりたい気持ちと，案なければならないと練習を挟みながら右りたいと思い，両手

かったが運指を覚え

いいかわからなかっ外できそうという期思い焦ってしまった

手の練習に集中できの練習にチャレンジ

てきた．

たため．

待が持てたため．

ため．

たため．

した．

7 日目：スコア (4)8 日目：スコア (4)9 日目：スコア (3)打鍵位置を覚えられ一通り弾ける気がし

打鍵位置を覚えられず苛立ってしまったて練習に集中できたず苛立ち，集中でき

ため．

ため．

なくなってしまった．

1 日目：スコア (5)2 日目：スコア (5)3 日目：スコア (4)4 日目：スコア (5)5 日目：スコア (3)6 日目：スコア (4)右手のみの反復練習

右手を一通り弾ける

練習の最後は疲れて予想以上の発見があ初めて両手の練習でこなした内容は前でミスをなくすためように試行錯誤しなしまった．左手の練り必死に練習に取り

前半はモチベーショ

日とほぼ同じだが，に集中でき，区切り

がら練習し，目標ま習が未知の領域だっ組むことができ左手ンを保てたが，うま完成に近づく感覚がの良いところまで進であと少しという所たので，発見が多くパートを弾けるよう

くいかない部分もああったためモチベー

み楽しくなったため．

まで進んだため．

あったため．

になったものの，両ったため．

ションを保てた．

手でできるか心配．

7 日目：スコア (4)8 日目：スコア (3)9 日目：スコア (3)

自分なりの学習方略

ひたすら反復練習す

何回かノーミスでで10 日目：スコア (2)正確に弾くことに集で手応えを感じ上達

るだけで少し疲れをきるようになったが中できたが反復練習を感じることができ感じたが，上達を感

同じ練習に少し飽きに飽きてしまったたたため．

じたため飽きずにでてきたため．

め．

きた．

d

1 日目：スコア (5)2 日目：スコア (4)3 日目：スコア (4)4 日目：スコア (5)両手が難しく片手ず

両手でうまく弾けず

左手が難しくてどう

両手でうまく弾けず

5 日目：スコア (5)ゆっくり弾くとうま

つ練習をし，右手はモチベーションが下やっても弾けない気

あきらめかけたが，

くいくと分かり，弾

ある程度弾けるようがったが，簡単に弾がしたため．

練習するうちに上達けるようになるまでになったため．

ける所があり上がっを感じ，もっとやれ

モチベーションを保た．

ばうまく弾けるのでてた．

はとやる気になれた
ため．

© 2015 Information Processing Society of Japan

124

図 11

提案手法：到達度テストの打鍵ミス数，練習に対するモチベーションスコアとその理由

Fig. 11 Proposed method: Results of the number of keying errors in the test, the values
and reasons for motivation in the practice.
ᡴ㘽࣑ࢫࣔࢳ࣮࣋ࢩࣙࣥ
5

160
140
120

4

100
80

3

60
40

2

20
0

1

2

3

4

5

6

7

1

⿕㦂⪅ e

2

3

4

5

6

7

8

1

2

⿕㦂⪅ f

3

4

5

6

7

8

9

10

11

⿕㦂⪅ g

1

2

3

4

5

1

⿕㦂⪅ h

モチベーションのスコアとその理由e

1 日目：スコア (5)2 日目：スコア (3)3 日目：スコア (5)4 日目：スコア (5)5 日目：スコア (4)6 日目：スコア (5)

楽譜を見たとき不安

何から手をつけてい打鍵位置の提示があテストに向けて正し

両手で弾ききること補助のないモードでを覚えたが自分のでいか戸惑ったが，始るモードを使うこと

い打鍵位置を意識しを目標に打鍵位置をも自然に弾けるようきる範囲でやろうとまりの音を正しく弾で，正しい打鍵位置

た．2 段目の後半は覚えようとした．行になってきた．楽し思えたため．

けるとうまくいくこを覚えられるため気すぐに覚えることがき詰った時にストレく練習できたため．

とがわかったため．

が楽だった．

できたため．

ス解消のために，気持ちよく演奏できる
簡単なモードで練習した．

7 日目：スコア (3)
同じ練習の反復に飽きてしまったため．

fg

1 日目：スコア (5)2 日目：スコア (5)3 日目：スコア (5)4 日目：スコア (5)5 日目：スコア (5)6 日目：スコア (4)補助により自分で演右は正しい打鍵位置，

意外と進歩を感じた

黒鍵を弾けるように

左手のパターンを早苦手なところを確認奏できた気になり楽

左手はタイミング

ため安心しモチベー

なり，テストでも正

く覚えることができしながら練習した．

しかったため．

を重視し練習した．

ションを保てた．

しい音を出せると思通して両手で弾ける

テストに対して不安

色々なモードを試しいモチベーションをようになったため．

があったため．

ながらできたため．

維持できた．

7 日目：スコア (4)8 日目：スコア (4)

好きな楽曲の前半の打鍵ミスなく弾ける部分を練習してるとように，少し不安をきはモチベーション

伴いながら練習したが上がった．

ため．

1 日目：スコア (5)2 日目：スコア (4)3 日目：スコア (5)4 日目：スコア (5)5 日目：スコア (3)6 日目：スコア (4)正しい打鍵位置を意

左右の手を独立さ

左右の手を別々に動モードがひとつずつ

A ， B モードでうまC モードである程度

識しなくていいのでせて動かすことが難かすことができ，補上がり，進歩を感じ

く弾けるようになっ弾けるようになり，

正しい打鍵タイミン

しく，昨日よりモチ助により弾けている

たため．

たが， E モードでう前日よりも E モード

グをイメージしやすベーションが下がっ気になったため．

まく弾けず少しモチでうまく弾けるようかったため．

た．

ベーションが下がっになったため．

た．

h

7 日目：スコア (5)8 日目：スコア (5)9 日目：スコア (5)10 日目：スコア (5)11 日目：スコア (5)

苦手意識のあった E

まだ打鍵位置を覚え

補助がない状態でもあと少しでスムーズ補助がない状態でスモードから F モード

きれなかったが前日

弾けるようになってに弾けるような気がムーズに弾けるように進んだため．

より進歩を感じた．

きたため．

するため．

になったため．

1 日目：スコア (5)2 日目：スコア (5)3 日目：スコア (5)4 日目：スコア (5)5 日目：スコア (5)片手ずつなら弾ける

両手でのタイミング

通し練習でミスを減

ミスを減らすために自分がどこでミスをが両手だと混乱する．

やリズムを理解し，らすのに集中できた．

本番より速いテンポ

しているか意識しな

練習時間の最後まである程度覚えられた間違いを恐れることで練習に集中でき，がら練習できたため．

うまくなろうと練習ため，ゆっくりでもなく気楽に練習でき

最後は時間を忘れるできたため．

全体的に弾けるようたため．

ほど早く終わった気になった．

© 2015 Information Processing Society of Japanがしたため．

125

࣮ࣔࢻ

⿕㦂⪅ e

⿕㦂⪅ f

⿕㦂⪅ g

⿕㦂⪅ h

G

F

E

D

C

B

A
0

30

1 ᪥┠

60

2 ᪥┠

90

3 ᪥┠

120

4 ᪥┠

150

5 ᪥┠

180

6 ᪥┠

210

7 ᪥┠

240

8 ᪥┠

270

9 ᪥┠

ศ
330

300

10 ᪥┠

11 ᪥┠

図 12 提案手法における各被験者の学習モードの使用履歴
Fig. 12 The use record of the learning mode of each subject
表 2 比較手法における付加機能の使用回数
Table 2 The number of usage of the extended function
被験者

a

b

c

d

実験日
1 日目
2 日目
3 日目
4 日目
5 日目
6 日目
1 日目
2 日目
3 日目
4 日目
5 日目
6 日目
7 日目
8 日目
9 日目
1 日目
2 日目
3 日目
4 日目
5 日目
6 日目
7 日目
8 日目
9 日目
10 日目
1 日目
2 日目
3 日目
4 日目
5 日目

キューポイント指定
1
2
3
4
14 1 11
3
22
9
0
6
1
0
0
3
8
5
5
27
18 3
2
19
37 0
2
9
19 4
4
2
13 1
0
2
10 3
0
4
3
0
0
7
4
0
0
4
3
6
4
0
9
4
3
2
4
1
0
7
22 3
0
0
98 36 25
0
14 0
1
5
11 4
1
2
3
2
3
17
20 1
1
24
35 0
6
68
25
42 10 0
2
6
0
0
12
17 2
3
12 0
0
0
86 0
0
0
46 3
8
8
48 1
3
15
29 2
1
1
23 2
0
0

モード切替
28
0
3
0
0
0
10
6
30
10
3
22
4
3
0
1
8
21
40
38
15
23
7
3
11
12
16
12
11
15

模範演奏
2
0
2
0
0
0
16
3
4
2
3
1
5
5
1
3
0
5
0
4
2
3
0
0
2
3
13
16
5
2

ドもあった．比較手法においては，表 2 に示すように，練習モード切替スイッチを利用して，片手だけの練習あるいは両手の練習と練習の難度を切り替えていたり，キューポ
イント機能を利用して難しい箇所を集中的に練習する様子が観測された．以下，実験結果について考察する．
モチベーションの原因 図 10 および図 11 の練習中におけるモチベーションのスコアおよびその理由から，モチベー
ションが低下する原因として，主に下記の 3 つが推察できる．なお，以下に示す a-3 といったアルファベットと数字の組み合わせは，図 10 や図 11 に記述されているモチベー
ションスコアの理由における被験者名と実験日に対応する．
例えば，a-3 は被験者 a の実験 3 日目のコメントである．
また，本文中で参照されているコメントに下線をひいた．
飽き a-3，c-9，c-10，e-7 などのコメントより，反復練習© 2015 Information Processing Society of Japan

への飽きがモチベーションスコアの低さに影響していると考えられる．このコメントは実験終盤によくみられ，被験者は実験序盤や中盤における進歩から，どう練習するべきかという練習方略を構築できているものの，何度も繰り返し練習しているため，練習への飽きが生じている．
苛立ちや落胆 b-7，b-9，c-5，d-2，g-2，g-5 などのコメン
トより，被験者は課題の難しさやうまく演奏できない
ことによる苛立ちや落胆を感じている．これは実験序
盤から終盤にかけてどの段階でもみられる．実験序盤
は両手演奏時に左右の手を独立して動かすという難しさが，実験中盤や終盤は打鍵位置を覚えるという難しさがある．被験者はこれらをうまく克服できずに苛立
ちや落胆をみせている．b-7，b-9 は苛立ちがあったことコメントに残しているが，c-5，d-2，g-2，g-5 はコメントに残していないため，実験後のヒアリングで落胆したことを確認している．
不安 b-1，d-3，e-2 などのコメントより，被験者は (シス
テムをどう活用して) どのように練習すれば上達するのかわからないという不安をもっている．これは実験
序盤や中盤にみられるが，b-1 では両手演奏の難しさを体験し最終的に課題を達成できるのか不安になり自己効力感が下がっている．d-3 では被験者は自分の学習方略が正しいのか疑念をもちはじめ課題を達成できるか漠然とした不安を感じている．e-2 では被験者は学習支援システムをどう活用すれば良いか戸惑いをみせている．なお，「苛立ちや落胆」の項と同様，上述の内容が実験者の憶測でないことを被験者に確認している．
一方，モチベーションが向上する原因として，主に「上達」がある 「前日よりもミスが減ってきたため」「モードがひとつずつ上がり，進歩を感じたため」「補助がない状
態でも弾けるようになったきたため」など，過去の自分の状態とくらべて上達していたり，課題達成に近づいたときに，モチベーションスコアの向上や，高いモチベーション
スコアが観測される．これは，提案手法および比較手法ともに，実験の時期に問わず散見される．また，個別の事例
として，f-1「補助により自分で演奏できた気になり楽しかったため」という課題曲そのものを演奏する楽しさがモ
チベーションの高まりに影響している．さらに，e-1 のよ126

うに課題そのものの達成は不透明であるが，提案手法の A
モードや B モードで練習することで課題を細分化した小課
題を確認でき，その小課題であれば達成できそうという自己効力感であったり，b-2 や b-8 のように課題そのものを達成できそうという自己効力感もモチベーションが高まる
原因となっている．
モチベーションの差異 上述したように，モチベーションが上下する原因は多種多様であるが，提案手法は全体的に「上達」や「楽しさ」に該当するポジティブなコメントが多い．一方，比較手法はポジティブなコメントもあるが，「飽き」「苛立ちや落胆」「不安」に該当するネガティブなコメントが提案手法と比べると多くみられる．
具体的に，実験初日の結果をみると，提案手法は「楽しさ」や「自己効力感」に関する記述が多く全被験者が最高点のスコアをつけている一方，比較手法を利用した被験者
b は「不安」をもっていたり，被験者 a はミスへの苛立ちや落胆に関係するコメントを残しており，被験者 a および被験者 b のモチベーションスコアは最高点ではない．実験中盤以降で今回の実験で最低点 2 のモチベーションスコア
がつけられたときに注目すると，被験者 a や被験者 b の実
験 3 日目にモチベーションスコアに 2 がつけられた理由は反復練習への飽きや，課題を達成しなければならないという焦りである．被験者 c は実験 7 日目以降，モチベーショ
ンスコアが低下しており，最終日の 10 日目のモチベーショ
ンスコアが 2 となった．低下の理由は反復練習への飽きと考えられる．
提案手法のモチベーションスコアが比較手法よりも高くなった理由として，実験序盤においては，楽しさや自己効力感を提供できるきっかけとなった「打鍵ミスの許容を考慮した学習モード」の影響が大きいと考えられる．また，
実験中盤以降，学習者は課題の達成を強く意識するが，提案手法の学習モードは，どのように学習を進めていけば良いかという羅針盤になり，比較手法でみられた練習方略を構築できないことによる不安の軽減に貢献している．また，各種学習モードを攻略していくことで被験者は進歩を感じることができ，「上達」の誘導を学習モードによりうまくデザインできた．さらに，意外な学習モードの利用方法
として，被験者 e は「行き詰ったときにストレス解消のために気持ちよく演奏できる簡単なモードで練習をした」とコメントしており，ストレス解消に利用している被験者もいた．
提案手法の改善点 提案手法において，被験者はシステムの支援によりスムーズに演奏することができるため，高いモチベーションを維持できるが，仮に到達度テストを受けていなかった場合，擬似的ではあるが演奏できたという達成感から難度の高い学習モードに挑戦しない態度も考えられる．この対策として半強制的に支援を無くす方法などが考えられる．また，提案手法では E モードと F モードにのみ正しい打鍵位置が提示されるため，正しい打鍵位置をその他のモードでも提示してほしいという要望があった．被験者に提示する情報が増えるほど視覚的および認知的な負荷が高まるため，A モードから D モードにおいて正しい打鍵位置を E モードや F モードと同様に提示することは検© 2015 Information Processing Society of Japan

討の余地がある．提示方法の工夫や，選択的に利用できる機能を含め検討していきたい．

6. まとめ本研究では，学習者のミスの許容度に注目し，モチベー
ションの維持を考慮したピアノ学習支援システムを構築した．提案システムは楽譜の認知プロセスをもとに，ミスの許容度が異なる学習モードを提案した．評価実験より，提案手法を利用した被験者は，従来手法よりも高いモチベー
ションを維持しながら，練習に取り組むことができることが確認できた．
今後の課題として，被験者数を増やすといった大規模な評価実験の実施や，学習者の打鍵ミスをもとに最適な学習
モードを自動選択する機能の提案などがある．
参考文献
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127