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

C68
2015/3/7

インタラクティブな手書き漢字教育支援システムの研究

尹玄玄†1

馬場哲晃†1

串山久美子†1

概要：本稿では,小学生における漢字の書き取りをより効率的に行うためのシステムである,デジタルペンを利用したゲーム性を持たせるなど小学生が飽きずに漢字練習できるインタラクティブなシステムについて提案する.Airpen というデジタルペンを用い,紙面に手書きで漢字を書き,事前に登録した手書き漢字データは書かれた漢字の筆跡を識別し,スクリーンに書かれた漢字を表す,書かれた漢字はデジタルペンを操作でき,それぞれの漢字に対し音階を割り当て,漢字をぶつけたりすることで音を鳴らす.本稿の目標は手書き漢字を活かしたインタラクティブな漢字学習,小学生の漢字学習を楽しくさせて,学習者の学習意欲をあげるツールを研究目的とする.本システムでは,小学生一年生で習う 80 字漢字は手書きデータを登録した.今後は小学生で習う手書き漢字データを登録することが課題である.

Study of Interactive Handwriting Chinese Character Education
Support System
XUANXUAN YIN†1

TETSUAKI BABA†1 	  KUMIKO KUSHIYAMA†1

In this paper,we describe a system which could more efficiently improve the ability of elementary school students to read andwrite Chinese character.in use of gameplay feature of digital pen , we create a interactive systems, allow students to practice
Chinese characters in the fun.after people write Chinese characters by hand in the paper，the digital pen Airpen ,on the basis ofcharacter data of the database to realize Handwriting recognition,then display Chinese characters on the screen.Different
characters has different tones, sound when characters collide.The purpose of this paper is to utilize the interact system, letstudents more enjoyable to write Chinese characters ,thus increase their willingness to learn. The system uploads 80
characters in the first grade. Future research goal is to upload all Chinese charactersstudents will learn.	  そこで,本稿では,小学生一年生に対して,文字が書ける

1. は じ め にデジタルペンを用いて,実際の紙に手書きで漢字を書き,事	  近年,電子教科書による豊かな学習体験の提供が可能に前に登録した手書き漢字データは書かれた漢字の筆跡を識なりつつある.文部科学省では2020年までにすべての小中別し,スクリーンに書かれた漢字を提示し,書かれた漢字は学校全	 児童生徒に電子教科書を配布することを目標にし

デジタルペンを操作でき,それぞれの漢字に対し音階を割ている.今後導入された際には,子どもたちの勉強の仕方がり当て,漢字をぶつけたりすることで音を鳴らすことが可

大きく変わることが予想される.著者らはこれまで,子供た能な漢字学習を楽しくさせて,学習者の学習意欲をあげる

ちの漢字書き取りを練習する際,スマートフォンやタブレツールを提案する.	 

ット端末を利用した漢字書き取りシステムを提案している.	 

2. 関 連 研 究	  しかし,スマートフォンやタブレット端末の持つ様々な	  本作品で目標は,実際の紙に手書き漢字を活かしたイン機能に頼りすぎることにより,人間の基本的な技能が低下

タラクティブな漢字学習,小学生の漢字学習を楽しくさせする危険性も指摘されている.例えば,キーボード入力は,て,学習者の学習意欲をあげるツールを研究目的とする.本

漢字を読めるが書くことができなくなるという恐れがあり,

章では手書き文字と音,インタラクション,について関連研文字が書けなくなる可能性もあると指摘されている.子ど究を述べる.	 

も達を取り巻く文字環境の著しい変化の中,子ども達の漢2.1 筆記音のフィードバックが筆記作業に与える影響につ字を書く力の衰退が問題視されている.今後情報化が進んいて	 だとしても,手書き文字を使って他者と交流する機会がま	  金ら[3]の作品は，筆記作業に限らず，手を動かす行為にだあると考えている.従って,最初の漢字を勉強する際,子おいては，聴覚刺激を同時に提示するインタフェースが提ども達には漢字を書く力が重要であると考えると坂東宏和

案されている．筆記音の聴覚的フィードバックが筆記作業

ら（2005）[2]が述べている.	 に与える影響を検討した.特に,一般的な	 紙とペンの組み合わせで生じる筆記音に着目し,筆記音の聴覚的フィード†1

首都大学東京大学院システムデザイン研究科	 

バックとしての	 筆記音の音像が一定の場合と移動する場a

合(とで作業量への影響が異なるか調べた.その結果,筆記

Graduate School of System Design, Tokyo Metropolitan University© 2015 Information Processing Society of Japan1986

音の聴覚的フィードバックを行うと多く書けることが明ら

Airpenは,実際に記述したペン位置等のデータをワイヤレかになった.ただし,フィードバック効果の出現時間はステスにコンピュータに送信する機能がついている．	 

レオ方式が早いことが分かった.	 	 

2.2	 	 ペルチェ素子による手書き文字の動的消去を利用したトップインタフェースの研究	 	  加藤ら[4]の作品は,画像処理を利用して映像プロジェクションと手書き文字のペルチェ素子による動的消去を利用したテーブルトップ型演奏インタフェースについて提案する．紙面に手書きで文字を書き，それをカメラで読み込み画像処理した後に紙面に投影し，ペルチェ素子駆動により紙面の手書き文字を消去する.本システムはユーザが手書きした文字を取り付けられたカメラによって取得，認識し図 １システムイメージ図た後，手書き文字をペルチェ素子駆動によって消去する．
同時に手書き画像を紙面上にプロジェクションし，ユーザ

Figure 1	 system image diagram

は指先を利用してプロジェクションされた手書き画像を動かすことができる.手書きした文字はその認識結果から

3.1 手書き漢字のストロークデータを登録する．	 

種々の音色や音階が割り当てられ,ユーザはそれらを指を	  漢字学習には,学習させたい文字とそれに対応するスト使って動かし,ぶつけたりすることで簡単なループシーケ

ローク情報が必要である.一つの文字に複数のストロークンサとし音楽を生成する．	 

情報	 があっても問題がない.一般的にデータが増えれば増2.3 ipad を利用したインタラクティブな漢字書き取り指導えるほど認識精度が向上する.本システムでは,小学生一年システム提案生で習う 80 字漢字は 30 回を書いて,手書き漢字データを登	  髙峯ら[5]の作品は,小学校 6 年間で習う教育漢字は 1006

録した.	 

字もあり,小学校教員にとって大きな負担となっている.	 	  図 2 のような書かれた漢字の筆跡データを登録するため

児童の書き取りに関する能力の個人差は大きく,児童の理に,専用のソフトを開発した.デジタルペンを用いて,書か解度を把握しながら授業を行うことが不可欠である.このれた漢字のストローク情報（何画目,	 x 座標,	 y 座標	 ）を研究では,小学校教員が新出漢字を指導する際,児童の理解

登 録 す る . デ ー タ 登 録 後 .txt( テ キ ス ト フ ァ イ ル )度を容易に把	 握でき,その後の授業設計に役立つ,iPad をと.model(バイナリファイル)が作成される.	 

利用したインタラクティブに漢字書き取り指導支援システ	 	 

ムを提案する	 .	 	 以上のことから,本稿では実際の紙面に手書きで文字を書き,インタラクティブな手書き漢字支援システムを提案する.	 

3. 実 装	 	 本稿は実際の紙面に手書きで漢字を書き,インタラクテ
ィブな手書き漢字教育支援システムを提案する.本システ
ムにおいて,手書き文字認識のために,オンライン文字認識

図 2	  手書き漢字データを登録するシステムの有名なライブラリにzinniaを利用して行う.zinniaはsvm

Figure 2	 方式により，ストロークデータから文字候補を教えてくれsystem diagram to register a handwritten Chinesecharacter data

るライブラリである.既存の日本語文字の他，登録をすれば	 自分だけのストロークデータを識別することも可能であ	  具体的な方法は,犬を例として,手書き文字の入力方法をる.	 

説明する.まず,入力する漢字のストローク名前を登録する.	  まだ,紙面に文字書けるために,ぺんてる株式会社が開発

現在,アルファベット限定.次に,①のmake	 learning	 data

したデジタルぺんAirpenを利用した.	 

（書かれた文字をデータ化にする）のボタンを押し,②の	  Airpenは,筆記中にペン先から赤外線と超音波を同時にadd	 to	 learn.train（書かれた文字のデータを追加する）発信しする.受信装置が,赤外線を受取ってから,2箇所の超のボタンを押す.最後,③のmake	 learn.model（書かれた文音波センサーが音波を受取るまでの時間差からペン先の動字のデータをバイナリファイルに作成する）のボタンを押きを割り出す.ペンと超音波センサーにて構成される

す.二つ以上のストロークデータの入力が可能である.	 

© 2015 Information Processing Society of Japan

2987

4. 今 後 の 課 題	 	  本稿では,実際の漢字練習するときに,紙面に書かれた漢字を楽しくさせて,子供たちの漢字宿題をやりなら,漢字の	 練習を面白くさせると考えている.今後の課題としては,漢図 3	  手書き漢字データを登録するシステム
Figure 3	 

字の文字数を増加し,音のバリエーションを増やすことでsystem diagram to register a handwritten Chineseある.まだ,具体的なインタラクションについては検討する

character data

必要がある.	 

図 4 のような書かれた漢字データは以下のように記述す

参考文献

る.

1) 三枝斎	 棈木緑	 鍋島旦	 梅田勝矢	 卯田駿介	 中西恭介	 尹玄	 玄	  ”電子教科書のための学習支援ロボットの提案”	 
DCEXPO2013	 	 
2) 坂東宏和	  大即洋子	  澤田伸	 一	 “寧に文字を書く習慣の定着を目的とした教育用手書き日本語入力ツールの提案を試作”
情報処理学会研究報告.	 コンピュータと教育研究会報告	 2005(62),	 9-16,	 2005-06-18	 	 3) 金	 ジョンヒョン,	 橋田朋子,	 大谷智子,	 苗村	 健:	 “筆記音の	  	  	  	  	 フィードバックが筆記作業に与える影響について'',	 イン

図 4	  手書き漢字登録されたデータ
Figure 4	 

タラクション2012,	 1EXB-52,	 pp.445-450(2012.3)	 

handwritten Kanji registered data view4) 加藤	 愛，馬場	 哲晃，串山	 久美子,”HandON:	 ペルチェ素子による手書き文字の動的消去と触覚呈示を用いたテーブルト3.2 手書き漢字認識と音出すシステム	 ップインタフェースの研究”情報処理学会	  インタラクシ	  書いた漢字は,枠にぶつかるとともに,楽器の音を出す.漢ョン2014，(2EXB-02)	 

字学習者は,事前に楽器を選んでおく.画面の左に太鼓と右

5) 髙峯明日希	 	  藤村直美”iPadを利用したインタラクティブなにピアノの音をプログラミングする.

漢字書き取り指導支援システムの提案”研究報告	 情報処理	  犬の漢字を例とする. 書かれた漢字の筆跡は事前に登録

学会	  コンピュータと教育（CE）巻2011-CE-108,_号

させたストロークデータを照合する.1を超える場合,「よく７,pp,1-6	 できました」の画像が表す.1に達していない場合,「もう少6) 工藤	 良，三浦	 元喜	  ”デジタルペンの筆記特性を利用したデしがんばりましょう」の画像が表す.例えば,太鼓を選ぶ.ペジタルノート再構成支援，情報処理学会インタラクション

ンで字をコントロールする.具体的に言うと,下にぶつかる

2012，pp.	 229-234	 と,ワンワンの鳴き声を出す.左,上,右の枠にぶつかると,太7) 村中徳明	 徳丸正孝	 今西茂	 ペン習字(筆記学習)支援システ

鼓の「ドンドン」の音を出す.ピアノを選ぶ場合,下は同じ

ム	 :	 道筆用動画手本の教育効果電子情報通信学会技術研

くワンワンの鳴き声,左,上,右はピアノの音色が聞こえる.

究報告.	 ET,	 教育工学	 105(632),	 151-156,	 2006-02-25	 	 

他の漢字の場合は,選んだ楽器の音が聞こえる.

8) 朱	 碧蘭	 中川正樹	 “オンライン手書き文字認識の最新動向”
電子情報通信学会誌	 95(4),	 335-340,	 2012-04-01	 	 
9) Beyond	 Interaction	 :	 クリエイティブ・コーディングのためのopenFrameworks実践ガイド	 /	 田所淳著	 ;	 齋藤あきこ編著.	 --	 改訂第2版.	 --	 ビー・エヌ・エヌ新社,	 2013	 10)

Zinnia:	 機械学習ベースのポータブルなオンライン手書き
文字認識エンジン	 	 	 	 	 	 	 	 http://zinnia.sourceforge.net/index-ja.html	 

図 4 手書き漢字認識と音出すイーメジ図
Figure 4	  diagram issuing handwritten Chinese character
recognition and sound© 2015 Information Processing Society of Japan3988