E5-1

3 次元 CG を用いた算数学習システムの導入と評価
Application and Evaluation of an Arithmetic Learning System Using 3D Computer Graphics
崎山卓哉†
Takuya Sakiyama†

松下孝太郎‡
Kotaro Matsushita‡
布広永示‡
Eiji Nunohiro‡

ﾏｯｷﾝ･ｹﾈｽ･ｼﾞｪｰﾑｽ‡Kenneth J. Mackin‡

神野建‡
Ken Jinno‡†‡
株式会社 JMC
東京情報大学†JMC Co., Ltd.
‡Tokyo University of Information Sciences

あらまし：筆者らは，これまで CG を用いた教育教材や学習教材を開発し，さらに，それらの教育現場への導入と教材の評価に関する研究を行ってきた．しかし，導入後の教育現場から，教育現場では開発した教材を使用する時間が十分取れないという意見が多くあり，家庭においても教育現場と同様に使用できる学習システムの開発を行った．本稿では，3 次
元 CG を用いた算数学習システムを初等教育機関へ導入し，実施したアンケート調査の結果について報告する．
キーワード：算数，初等教育，学習システム，CG

１. はじめに
電子的教材，特に CG による教材を教育支援や学習支援に用いることは，その視覚的効果から学習者の興味を喚起するとともに，一層の教育効果が期待できる．CG を用いた教材については多くの研究が報告されている[1]～[4]．また，算数教材に関する研究では，展開図をはじめとする教材が開発されている[5]，[6]．これらは，システムを用いることで，教育効果の有効性を統計的に示しているが，対象とする学年と分野が特定されており，使用する場面が限られている．
筆者らは，初等教育における教育教材や学習教材の開発と，それらの教育現場への導入に関する研究を行ってきた[7]．しかし，導入後の教育現場から，教育現場では授業時間の関係等により，開発した教材を使用する時間が十分取れないという意見が多くあった．そこで，教育現場だけでなく，家庭においても教育現場と同様に使用でき，かつ小学校算数科の学習分野を考慮したシステムの開発を行った[8]．
本稿では，3 次元 CG を用いた算数学習システムを初等教育機関への導入を行った．アンケート調査による評価と今後の課題について述べる．

(b) 問題画面(c) 解説画面

2. 算数学習システム
本システムは，HTML および PHP により構築されており，GIF 化された CG がそれらに接続された構造となっている．
Web ブラウザにより操作を行う形式を採用している．Web
ブラウザによる表示例を図 1 に示す．

図1

Web ブラウザによる画面表示例

本システムを起動すると，開始画面が表示された後，問題選択画面が表示される（図 1(a)）．問題選択画面で学習
問題を選択すると選択問題確認画面が表示される．その後，選択した問題が順次表示される（図 1(b)）．解答を行うと解答した問題に関する解説画面が表示される（図 1(c)）．
また，問題は解答せずスキップして次の問題に移ることもできる．全ての問題を終えると終了画面が表示される．なお，児童でも容易に操作ができるよう，なるべく簡潔な画面構成・画面遷移とした．具体的には，操作ボタン等を簡素化し，表示画面に関しても画面スクロールを必要としない仕様にした．

(a) 問題選択画面— 362 —

教育システム情報学会 JSiSE2012
第37回全国大会 2012/8/22〜8/24

3. 算数学習システムの導入
算数学習システムの導入は，千葉県佐倉市立南志津小学校において行った．対象の児童は 5 年生 26 名（男子 9 名，女子 17 名），6 年生 29 名（男子 18 名，女子 11 名）の合計55 名である．導入の方法は時間的制約から一斉授業方式である．アンケートは 5 つの質問（5 段階評価）と自由記述により行った．アンケート内容を以下に示す．
・算数は好きですか，嫌いですか（質問 1）
・アニメーションは教科書と比べどうでしたか（質問 2）・システムの操作はしやすかったですか（質問 3）
・パソコンを使った授業はどうでしたか（質問 4）
・またパソコンを使った授業をやりたいですか（質問 5）
・感想（自由記述）

4. アンケート調査結果と今後の課題
4.1 分析結果
アンケートの分析結果を以下に示す．表 1（5 年生）と表2（6 年生）は各質問の平均点，表 3 は単語のクロス集計表である．
表 1 アンケートの平均点と 2TOP 回答率（5 年生）
学年/質問

n=26

質問1

質問2

質問3

質問4

質問5平均点

4.08

3.88

4.35

4.65

4.69

2TOP回答率

77%

65%

81%

96%

96%

5年生

解促進（質問 2），算数に対しての興味喚起（質問 4，5）を得ることができたと推察する．
否定的意見として，「動いてわかりにくい」との記述も見られた．表 3 より「動く」，「わかりにくい」が同時に出現していることから教材の表示速度が速かったと推測できる．
結果，質問 2 において 5 年生と 6 年生の平均点に差が生じた原因と考えている．

4.2 今後の課題
アンケートの分析結果から，アニメーションの表示が速いことが判明した．児童が理解できるスピードを検証する必要がある．また，家庭への導入を試みたが，全家庭の Web環境の有無を保証できないため，公平性に欠けるとの理由により，導入することができなかった．導入の具体的な方法については今後の課題である．

5. おわりに
本稿では，3 次元 CG を用いた算数学習システムを初等教育機関へ導入し，アンケート調査により評価を行った．ア
ンケート結果から，図形分野を中心に学習内容の理解促進，また算数に対しての興味の喚起を得ることができた．
今後，学習分野と学年に対応したコンテンツを増やし，一般家庭への導入方法を検討するとともに，本システム使用した学習効果についての研究を行う予定である．

表 2 アンケートの平均点と 2TOP 回答率（6 年生）
学年/質問

謝辞

n=29

質問1

質問2

質問3

質問4

質問5

平均点

4.31

4.48

4.24

4.69

4.62

2TOP回答率

79%

86%

83%

90%

93%

6年生

本研究を進めるにあたり，算数学習システムの導入に協力して頂いた，千葉県佐倉市立南志津小学校各位に感謝致します．

表 3 自由記述から抽出した単語のクロス集計表（一部）
わかりやすいまたやりた
いア
ニ
メー
シ
ョン

動く

楽しい

22 1 264

わかりやすい12 32

89

またやりたい6813

アニメーション

49動く

1

立体

立体面
白
いわ
かりにく
いパ
ソ
コン

1021632420022

1230

60

3

90

300

面白い

222

わかりにくい

14

パソコン

8

解説
答え合わせ
授業

単語

参考文献

解説

答え
合わせ

授
業

810

6

98

56251

132

1101

100

42322052022012028

1300121401

101221951223117311018103202382305112002125166312111103111楽
しい5 年生，6 年生共に多くの質問項目において平均点 4.0 以
上，2TOP 回答率 80％以上を記録した（表 1，2）
．また，自由記述より「答え合わせの解説が分かりやすい」，「パソコンを使った授業は楽しい，またやりたい」などの記述が多くみられた．クロス集計表から，これらの単語が同時に出現しており，単語同士の関連性が高いことがわかる（表 3）．
これらより，本システムを用いることで，学習内容の理[1] 河村苗穂子，江見圭司，郭清蓮：“幼児教育ソフトウェアにおける 3 次元 CG の適用”，教育システム情報学会誌，vol.19，no4，pp.246-250 (2002)[2] 松下幸司，今井亜湖，前迫孝憲，埴岡靖司，吉冨友恭：“動画像デジタルコンテンツが児童の学習活動に与える効果に関する一研究”，教育システム情報学会誌，vol.19，no4，pp.267-271 (2002)[3] K.Mouri，M.Suzuki，T.Yasuda，S.Yokoi：“Production and Practical
UseofTeaching
Materials
basedon3-dimensional
Computer-graphics Technology with Collaboration in Education ofAstronomy”，The journal of Information and Systems in Education，vol.1，no.1，pp.3513-3516 (2002)[4] 荻原尚，木川裕，田中利則：“福祉専門科目におけるデジタル紙芝居の利用効果”，教育システム情報学会 30 周年記念全国大会講演論文集，pp.307-308 (2005)[5] 大森晃，平野直樹：“展開図学習用電子教材「TENKAI」を利用した授業の学力面での教育効果の検証”，教育システム情報学会誌，vol.26，no.4，pp.357-366 (2009)[6] 横山琢郎，平嶋宗，岡本真彦，竹内章：“作問学習支援システ
ムの小学校 1 年生での利用”，教育システム情報学会誌，vol.24，no.1，pp.68-74 (2007)[7] 立澤亮太，松下孝太郎，ﾏｯｷﾝ･ｹﾈｽ･ｼﾞｪｰﾑｽ，布広永示：“3 次元CG アニメーションを用いた漢字学習教材の開発”，教育シス
テム情報学会第 35 回全国大会講演論文集，pp.73-74 (2010)[8] 崎山卓哉，小賀野夏貴，喜佐美晶子，山口真依，松下孝太郎，マッキン・ケネス・ジェームス，布広永示，“3 次元 CG を用いた算数学習システムの開発”，教育システム情報学会第 36回全国大会講演論文集，pp.44-45 (2011)— 363 —