Vol. 43

No. 3

Mar. 2002

情報処理学会論文誌

一斉授業の情報化のための電子黒板ミド ルウェアの基本構成と試作
坂

東

宏 和†
澤 田

杉 崎
伸 一†

知 子†
中 川

加 藤
正 樹†

直 樹†

本論文では，一般的な教室環境における黒板の発展型として対話型電子白板を設置した環境を想定
し，対話型電子白板上に複数の専用電子教材を起動し，それらのウインド ウ領域にまたがって，かつ，それら電子教材の実行と並行して画面全体へ自由に板書が行える機能を提供する電子黒板ミドルウェ
アの基本構成について述べる．さらに，本ミドルウェア上で動作しているすべての電子教材の実行状
態を一括して保存する機能や，一括してスクロールする機能などの，情報化の利点をより簡便に活かすための付加機能も提案する．従来のデスクトップ環境では，黒板のように画面全体への自由な板書を行うことはできない．画面全体に手書きで描画できるようにするソフトウェアも開発されているが，既存のソフトウェアでは板書内容を表示したまま起動されている他のソフトウェアに対する操作をしたり，動画表示を行ったりすることができなかった．そこで，本論文ではこれらの問題をミドルウェ
アレベルで解決する方法を提案するものである．また，一斉授業の中で利用しやすい電子教材を開発するための方針を明確化し，その方針に従って設計した複数の専用電子教材の試作例を提示する．このミドルウェアと専用電子教材を教育現場で試用したところ，電子教材と板書を組み合わせることで，従来の教室環境で教師が培ってきた授業経験と情報化による利点の両方を活かした授業が実現できることが示唆された．

Architecture and Prototyping of the Middleware for an
Electronic Blackboard Aimed at the Computerization of Lectures
Hirokazu Bandoh,† Tomoko Sugizaki,† Naoki Kato,†
Shin-ichi Sawada† and Masaki Nakagawa†This paper presents a middleware architecture for an electronic whiteboard so that the user
can run multiple educational applications on it, while being able to draw and make annotations on the whiteboard at the same time. On conventional desktop environments, one
can draw lines or make annotations within a single window but cannot do so over multiple
windows across a whole screen. Although some softwares allow the user to draw lines overthe snapshots of multiple applications across a whole screen, it disables each application toaccept users control or to change its display dynamically while showing drawn lines. The
middleware we propose does not suﬀer from such restrictions. Moreover, it also provides
features such as freezing the execution of education applications at any time and saving thestate of each application so that their execution can be resumed from the saved state at alater time; and scrolling the windows of all the running applications collectively. We also
propose guidelines to design educational applications running on the electronic whiteboard,and describe some experimental applications developed according to these guidelines. The
experimental use of the system in actual classes suggests that the middleware is quite usefulfor classroom teaching.

1. は じ め に利用している．

情報活用能力の習得が不可欠となっている中で，各の研究が行われてきた．しかしこれらの多くは，ネッ

学校においてもパーソナルコンピュータ環境が整備さトワークを利用した遠隔授業1),2)を行うことを目的とれ，それぞれの学校に合った教育ソフトウェアを導入・したものや，主に個別学習を支援することを目的とし従来から情報技術を教育に応用した様々なシステム

た CAI 3)∼5)に関する研究である．既存の多くの教育† 東京農工大学工学部
Department of Computer, Information and Communication Sciences, Tokyo University of Agriculture andTechnology

ソフトウェアが支援の対象としている個別学習では，個々の学習を効率良く支援することができ，生徒個人
個人の進度に合わせたきめ細かな教授ができる可能性
804

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一斉授業の情報化のための電子黒板ミド ルウェアの基本構成と試作

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情報化の利点を活かすための付加機能．

がある．
一方，学校における大部分の授業は，一斉授業の形

本論文の 2 章では，従来の一斉授業と，情報化によ態で行われることが多い．一斉授業では，個別学習のる利点とを融合させる方法と利点について述べ，3 章

ように個々の進度に合わせた指導を行うことは難しい．

で電子黒板ミドルウェアにおいて提供する機能の設計

しかし，一斉授業を通じて，生徒は各教科の内容を理について述べ，4 章でユーザインタフェースの設計に解・習得していくと同時に，生徒と教師，あるいは生ついて述べる．5 章では，その設計方針に従ったミド

徒間で互いに意見を出し合い，議論を行うことで，他ルウェアの実現方式と試作について述べ，6 章で試作人の意見を適切に取り入れる力を養い，自分の意見をしたミドルウェアを実際の教育現場で試用した結果と伝達する方法を学ぶことができる．さらに，大勢の前その考察を報告し，7 章で結論を述べる．

で意見を発表することにより，プレゼンテーション能2. 一斉授業と情報化の利点の融合力も養われるなど ，一斉授業には個別学習にはない多くの利点がある．そこで我々は，対話型電子白板（ 以2.1 授 業 環 境

下電子白板と記す）を用いた授業環境において，一斉

従来から行われている一般的な一斉授業は，黒板と授業の支援を目的とした教育ソフトウェアを利用する

教卓，生徒全員分の机と椅子を配置した教室環境で行ことを試み，一斉授業を支援できる可能性があることわれる．教師は，黒板を用いてクラスの生徒全員とコ6)を報告した ．

ミュニケーションをとりながら授業を展開する．生徒

しかし，そこで利用した教育ソフトウェアは，Mi-はそれを見ながら教授内容を習得し，あるいは黒板を

crosoft 社の Windows（ 以下 Windows と記す）上で動作する一般的なアプリケーションとして設計したものであったため，黒板の提供する重要な機能の 1 つで通じて意見を出し合い，論議し，自らの思考の形成をある各教材の配置に影響されない黒板全体への自由な化の利点とを融合させることにより，教師が従来から行っていく．
従来の授業環境に近い環境の中で，一斉授業と情報

板書を犠牲にしていた．この問題は，Windows 上で行ってきた授業に，違和感なく情報化の利点を融合で動作する他の一般的な教育ソフトウェアでも同様であきるはずである．そこで，新しい一斉授業の環境としる．画面全体へ自由に手書きで描画することができるて，従来の教室の中に，黒板の発展型として電子白板

ソフトウェアもいくつか開発されているが，それらのを設置した環境（ 図 1 ）を想定する6) ．

ソフトウェアでは，描画内容を表示したまま起動され電子白板は，ペン入力タブレットをホワイトボードている他のソフトウェアに対する操作をしたり，動画程度の大きさにしたもので，ペン入力タブレットと同表示を行ったりすることができない7) ．また，従来の様電子ペン（電子チョーク）を用いて入力する．またWindows 環境では，保存や移動などの操作を教育ソ

電子イレーサ（電子黒板消し ）を利用することもでき

フトウェアごとに行う必要がある．
そこで，本論文ではこれらの問題を解決し，電子白る．画面は，前面からプロジェクタで投影する形式のものと，背面から投影する形式のものがある．

板上に従来の黒板が提供する機能を犠牲にすることなく一斉授業に自然な形で情報化の利点を融合することを目的とした電子黒板ミドルウェアを提案する．本論
文では，具体的に次の機能の実現方式を示す．

• 一斉授業に適した専用の教育ソフトウェア（以下本ミド ルウェア上で動作する専用の教育ソフト
ウェアを，電子教材と記す）を画面上の任意の場
所に任意の大きさで表示できる機能．

• 各電子教材のウインドウ領域に影響されることなく，それらの電子教材に板書がまたがる場合など
を含めて，画面全体に自由に板書できる機能．
• 板書内容を表示したまま各電子教材の操作や動画表示ができる機能．
• 実行されているすべての電子教材の実行状態と板
書内容を，まとめて保存，スクロールするなどの，Fig. 1

図 1 対話型電子白板の利用
Interactive electronic whiteboard in use.

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2.2 黒板の機能の継承
電子白板を黒板の代わりとして利用するためには，
電子白板上で従来の黒板が提供する機能を実現する必要がある．我々の考える黒板の提供する重要な機能は，
次の 2 点である．

• 教師と生徒が黒板全体へ自由に板書できること（ 自由な板書）．
• 教師があらかじめ用意した地図や写真などの教材
を，自由な位置に貼り付けて利用できること（教材の自由な配置）．
この 2 つの機能を電子白板上で提供することができ
れば，コンピュータの操作に慣れていないことが理由

Fig. 2図 2 複数のソフトウェアにまたがった板書
Annotation over multiple educational applications.

で従来の端末環境の利用をためらっていた教師においても，電子白板を黒板と同様に利用することができ，情報化のしきいを低くすることができると考える．

たがった，自由な板書を行うことはできない．
画面全体へ自由に手書きで描画することができるソ
フトウェアもいくつか開発されている7) ．しかし，こ2.3 情報化による利点
電子白板を黒板の代わりとして利用することにより，れらのソフトウェアでは，描画内容を表示したまま起一斉授業に次に示す情報化による利点を融合すること

動されている他のソフトウェアに対する操作をできなができる．

いため，教師が他のソフトウェアを操作している間，• 電子的な教材を利用できる．

生徒は板書内容を見ることができない．つまり，教師• 正確に描くことが難しい図形を簡単に作成し，表示できる．

は，生徒が板書内容をノートに書き写している間は次• 同じ情報を何回も表示できる．
• 情報の蓄積・再利用ができる．
これらのことから，たとえば，実際には行うことのをする教育ソフトウェアの場合には，その動きを見な
がら板書内容を見ることができず，板書の意味がなく難しい実験のシミュレーションや，動きのある教材を上記の考察から，我々は，各電子教材のウインド ウ示すことが容易になる．
また，授業を進めていく中で，前回の授業の内容をの教材の準備を行うことができない．また，動画表示

なってしまう．
領域に影響されずに，画面全体に自由に板書でき，さらにその板書内容を表示した状態で各電子教材の操作

再度表示したい場合がある．この場合，黒板であればや動画表示できる環境を実現する．

再度書き直すしかないが，情報化された環境であれば，再表示することができる．また板書面が不足した場合

3.2 電子教材操作機能
教師は，あらかじめ用意してきた教材を黒板に貼り付けて説明することがある．そこで，電子黒板ミドルについても，黒板であれば消して上書きするしかない

ウェアではあらかじめ用意された適当な電子教材を，が，情報化された環境であればスクロールなどの方法

任意の位置と大きさで表示できるようにする．しかし，前回の内容や以前の状態を保存しておくことで簡単ににより情報を残したまま新たな板書面を確保すること

従来の一般的な教育ソフトウェアをそのまま電子教材ができる．

として利用した場合，従来の教育ソフトウェアは個別

3. 電子黒板ミド ルウェアの機能設計

学習の支援を目的としたものが多いため，それらを一3.1 板 書 機 能

それらの問題点から考察した一斉授業に適した電子教

黒板の利点として，黒板全体に自由に板書できるこ

材作成の具体的な方針を次に示す．

斉授業に利用した場合いくつかの問題点が考えられる．

とをあげた．それに対し，電子白板上に Windows の( 1 ) 必要以上の説明を表示しない

デスクトップ画面を表示し，教育ソフトウェアを起動

個別学習を支援する目的の教育ソフトウェアは，教して実行する場合，そのソフトウェアに板書機能があ師が近くにいない状態であっても効率良く学習できる

れば，そのソフトウェアのウインド ウ領域内での板書よう設計されている．そのため様々な説明が表示されは行える．しかし，その場合でも，たとえば図 2 のよることが多い．しかし，一斉授業において，説明は教うな，複数の教育ソフトウェアのウインド ウ領域をま師の役割であり，ソフトウェア上で様々な説明が表示

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一斉授業の情報化のための電子黒板ミド ルウェアの基本構成と試作

図 3 個別学習支援を目的とした教育ソフトウェアの例
Fig. 3 An example of CAI oriented for personal use.

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図 4 電子黒板ミド ルウェアの典型的な画面
Fig. 4 A typical screen of the middleware for anelectronic blackboard.

されることは，むしろ授業をやりにくくしてしまう危
険性がある6) ．

( 2 ) 必要な情報を簡単な操作で表示できる
従来の教育ソフトウェアの中には，あらかじめ決め
られた順番以外の進め方ができない場合がある．このような場合，教師が必要な情報を表示するのに何回も操作を行う必要があり，結果的に無駄な時間を費やしてしまう．

( 3 ) 必要な情報だけを任意の大きさで表示できる
従来の教育ソフトウェアは，様々な機能が統合されたものが多く，図 3 のように様々なオブジェクトや情報が表示される．そのため，たとえば，教師が漢字の書き順を示したいと考えた場合，従来型の教育ソフト

図 5 制御ウインド ウ
Fig. 5 Control window.

ウェアを用いた場合には，図 3 のように小さく表示す
ることしかできない．しかし，説明に実際に使われる部分は，図 3 の黒丸の部分だけである．

3.3 付 加 機 能
情報化の利点の 1 つとして情報の蓄積・再利用が

4. ユーザインタフェースの設計
電子黒板ミド ルウェアのユーザインタフェースは，以前から行っている大画面インタフェースに関する研考えられる．しかし，一般的な Windows 用のアプリ

究の成果を活かし，操作者の立ち位置に依存しないイ

ケーションでは，すべてのアプリケーションの状態を

ンタフェースを心がけることとする8)∼10) ．本ミドル

まとめて保存したり，移動させたりすることはできな

ウェアの典型的な画面を図 4 に示す．

動操作を行わなければならない．そこで，電子黒板ミ

4.1 板書モード と教材操作モード
電子黒板ミドルウェアは，ユーザのペンによる入力

ドルウェアでは，広い仮想的な画面の上に各電子教材

が，板書と電子教材の操作のどちらを目的としたもの

いため，教師はアプリケーションごとに保存操作や移の表示や板書が行われているものと考え，仮想画面上であるかを判断するために，板書を行うためのモードの内容をまとめてスクロールする機能（以下一括スク（ 板書モード ）と，電子教材を操作するためのモード

ロール機能と記す）を実現する．また，すべての電子（ 教材操作モード ）を持つ．教師は，制御ウインド ウ

教材の実行状態と板書内容を，現在の表示画面の外に（ 図 5 ）の教材操作ボタンを押すことにより，2 つの位置するものも含めてまとめて保存する機能（以下一

モードを切り替えることができる．また，現在のモー括保存機能と記す）を実現する．

ドは，制御ウインド ウの教材操作ボタンの状態で判別することができ，図 5 のようにボタンが押された状態である場合には，教材操作モード であることを示す．

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図 6 各電子教材のウインド ウ領域に影響されない板書の例
Fig. 6 Annotation free from window areas foreducational applications.

なお制御ウインドウは，図 4 の制御ウインドウ表示
バーをタップすると，タップした場所の近くに表示される．制御ウインドウ表示バーを画面下側全体に表示することにより，教師の立ち位置に関係なく，制御ウ
インド ウを教師の近くに表示することができる．

4.2 板 書 機 能
板書は，板書モードで行う．板書の色や太さの変更
は制御ウインド ウで行う．板書は，各電子教材のウイ
ンド ウ領域に影響されずに，図 4 の板書面全体に自由．板書内容を消去したいに行うことができる（ 図 6 ）場合には，黒板消しで消す場合と同様に，電子イレー
サを用いて消去する．

4.3 電子教材操作機能
各電子教材に表示されているスクロールバーなどのグラフの表示教材を選択後，上図のように板書内容を囲むとそれに対応したグラフが表示される．

操作オブジェクトの操作，および，大きさや位置の変更は教材操作モードで行う．

Fig. 7図 7 囲みによる電子教材への入力指示
Designation of input to an educational application
by encircling.

新しい電子教材を表示する場合には，制御ウインド
ウの機能選択ボタンを押すと，あらかじめ登録された

4.4 付 加 機 能

電子教材や 4.4 節で述べる付加機能の一覧がメニュー

板書スペースや電子教材を表示するスペースが不足

形式で表示されるので，その中から表示したい電子教

した場合には，制御ウインド ウのスクロール領域を操材を選択する．電子教材の大きさと位置は，Windows

作することにより自由に画面をスクロールさせることのウインド ウサイズの変更・移動操作と同様の方法でができる．

変更できる．各電子教材上のボタンやスクロールバー

また，電子教材の状態や板書内容を一括保存したいなどの操作オブジェクトの操作も，教材操作モードに場合には，電子教材を表示するときと同様に，制御ウイ

おいて自由に行うことができる．電子黒板ミドルウェ

ンド ウの機能選択ボタンを押すと表示されるメニュー

アでは，これらの操作を板書内容を表示したまま行うの中から，保存コマンドを選択する．保存するときのことができる．
また，電子教材を選択した後に，すでに板書されている内容を囲み線によって囲むことにより，電子教材
への入力とすることもできる（ 図 7，以下この方法でファイル名は，図 8 のように，手書きで入力することができる．

5. 電子黒板ミド ルウェアの実現方式と試作

表示する電子教材を，囲み教材と記す）．これにより，

5.1 電子黒板ミド ルウェアの全体構成

板書内容に対して生徒から質問があった場合には，教電子黒板ミドルウェアは，電子教材を 5.2.3 項で述師は，再度その板書内容を電子教材に入力し直すこと

べるメソッドとイベントを含むオブジェクトとして作

なく，板書内容に関する必要な情報をスムーズに表示成し，それらを連携動作させるミドルウェアとして開することができる．

発する．本ミドルウェアは，図 9 のように，制御部，

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No. 3

Fig. 8

一斉授業の情報化のための電子黒板ミド ルウェアの基本構成と試作

図 8 手書きによるファイル名の入力
Input of a file name by handwriting.

教材読込みオブジェクトは，新しい電子教材の実行・表示が行
われるたびに動的に生成される．

Fig. 9809

図 9 電子黒板ミド ルウェアの全体構成
Architecture of the middleware for an electronic
blackboard.

電子教材（点線は，実際の画面には表示されない）は，教材読込みオブジェクトの内側に表示される．
図 10 教材読込みオブジェクトと電子教材の関係
Fig. 10 Relations between the loader object and an
educational application.

描画オブジェクト，教材読込みオブジェクト，手書き
文字認識エンジンから構成される．

5.2 機能の実現方式
5.2.1 板 書 機 能

名を記述することで登録しておく．また，囲み教材の場合には，オブジェクト名の先頭に，囲み教材であることを明示するため “+” を追記する．

板書機能は，描画オブジェクトが担当する．描画オ

電子教材の表示・移動・サイズ変更などを含む電子教

ブジェクトは，各電子教材をまたがった自由な板書を材の管理は，制御部が担当する．新しい電子教材の実可能にするために，図 4 の板書面と同じ 大きさの透行・表示を行う場合には，最初に教材読込みオブジェ

明なウインド ウとして，他のすべてのウインド ウよりクトを生成する．次に，教材読込みオブジェクトは，上位に配置する．また，板書内容を表示したまま各電．この電子教材を自分自身の内側に表示する（図 10 ）子教材の操作や動画表示を行えるようにするために，ように教材読込みオブジェクトを経由することで，異5.2.2 項で述べる電子教材の操作や，5.2.3 項で述べる
電子教材からの処理要求が発生した場合に，必要に応なった種類の電子教材を教材読込みオブジェクトの配じて板書内容の再描画を行う．

列として扱うことができ，制御部の処理を統一できる．
また，描画オブジェクトから制御部へマウスイベン

板書面上で発生したマウスイベントは，最初に OSトが転送されてきた場合には，マウスイベントの発生から描画オブジェクトに配信される．このとき，現在した座標位置が，ある電子教材のウインド ウ領域内でのモードが板書モードであれば，描画オブジェクトである場合，その電子教材にマウスイベントを転送する．

板書の処理を行う．教材操作モードであれば，マウス

マウスイベントの発生した座標位置が，電子教材のウイベントを制御部に転送する．

インド ウ領域外で，かつ，教材読込みオブジェクトの5.2.2 電子教材操作機能

ウインド ウ領域内である場合，電子教材の移動やサイ電子黒板ミドルウェアで利用する電子教材は，あらズ変更の処理を行う．

かじめ設定ファイルの中に，電子教材のオブジェクト

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情報処理学会論文誌

Table 1
種類
メソッド

イベント

表 1 電子教材のメソッド ・イベント一覧
A list of methods and events for educational applications.

名称

意味

AkiSave（ 保存メソッド ）AkiLoad（ 読込みメソッド ）SendStroke（囲み教材用メソッド ）AkiCommonEvent（ 共通イベント ）一括保存が実行されたときに呼び出される．電子教材は，状態保存に必要なデータをミドルウェアに返す．
一括読込みが実行されたときに呼び出される．電子教材の状態復帰に必要なデータは，ミドルウェアから電子教材へ渡される．
囲みによる教材表示が行われたときに呼び出される．囲まれたストロー
クの座標データがミドルウェアから電子教材へ渡される．
引数 MessageID の値によって意味が異なる．
MessageID=1：ミドルウェアは，電子教材の上に描かれた板書デー
タを再描画する．
MessageID=2：ミドルウェアは，作業フォルダのフルパスを電子教
材へ返す．

5.2.3 付 加 機 能
一括スクロール機能は，制御部が管理している教材
読込みオブジェクトの位置と，描画オブジェクトが管理している板書内容の位置を変更することで実現できる．
一括保存機能を実現するためには，各電子教材の実行状態を，各電子教材と制御部間でやりとりしなければならない．そこで，電子黒板ミドルウェアでは，制御部から電子教材への処理要求を電子教材のメソッドとして，電子教材から制御部への処理要求を電子教材のイベントとして定義することにより，相互の処理要

Fig. 11

図 11 試作した電子教材の例 その 1
Educational applications prototyped-1.

求とデータのやりとりを実現する．具体的に電子教材
は，表 1 に示すメソッドとイベントの中から，電子教

Microsoft ActiveX コントロールの形式で作成した．

材側で利用するものだけを実装・利用する．
電子教材の実行状態を保存する場合には，電子教材

Microsoft ActiveX コントロールは，再利用可能なソ
フトウェアコンポーネントであり，一般的な開発環境の保存メソッドを呼び出し，電子教材の実行状態の保を用いて容易に開発できることから，今回の試作で採存に必要なデータを取得・保存する．制御部が，この用した．

処理をすべての電子教材に対して行うことで一括保存

5.4 電子教材の試作
今回は，電子黒板ミドルウェア上で動作する電子教材の一例として，次の ( 1 )〜( 8 ) の電子教材を試作し機能を実現する．読込みについても同様に，読込みメ
ソッド を呼び出すことで実現する．なお，実際には，制御部と電子教材間で直接やりとりするのではなく，た．各電子教材は，3.2 節で述べた方針に従い，余計

教材読込みオブジェクトを経由して行う．教材読込み

な説明の表示を行わないものとし，必要な情報だけをオブジェクトは，メソッドやイベント，データをその簡単な操作で表示できるよう配慮した．また，電子教

まま制御部，または電子教材へ送る．

材内の図や文字は，教材の大きさに合わせて自動的に現在実現している付加機能は少ないが，メソッドと調節するようにした．

イベントを定義することにより，様々な付加機能を実( 1 ) 扇形の表示

現することができる．

任意の角度の扇形を表示できる電子教材を作成した

5.3 電子黒板ミド ルウェアの試作
今回は，電子黒板ミドルウェアを Windows 環境で試作した．具体的に制御部は Microsoft Visual Basic，（ 図 11 左上）．

それ以外の部分は Microsoft Visual C++を用いて開と円に近づくことを説明するために，任意の正 n 角発を行った．また，電子教材は Microsoft Visual Ba-．
形を表示する電子教材を作成した（ 図 6 ）sic を利用して開発を行い，5.2.3 項で述べた一括保存などに対応するためのメソッドとイベントを定義した( 2 ) 正多角形の表示
算数の授業において，正 n 角形の n が大きくなる( 3 ) 日本地図の表示
簡単な日本地図を表示するための電子教材を作成しVol. 43

Fig. 12

No. 3

一斉授業の情報化のための電子黒板ミド ルウェアの基本構成と試作

811

図 12 試作した電子教材の例 その 2
Educational applications prototyped-2.

た（ 図 11 右）．

( 4 ) 書き順の再生
国語の授業で用いることを想定し，任意のひらがな，
漢字の書き順をアニメーションで再生できる電子教材

図 13 電子黒板ミドルウェアを利用した授業の様子 その 1
Fig. 13 A snapshot of a lecture using the middleware on
an electronic whiteboard-1.

．
を作成した（ 図 11 左下）( 5 ) グラフの表示

月 5 日（ 水）に，前面投影式の対話型電子白板を教

算数の授業を想定し，一次式までの簡単な数式をグ室に設置し，その上で，電子黒板ミドルウェアを利用

ラフ表示する電子教材を作成した（ 図 7 ）．

( 6 ) 円の面積の公式を導出するためのアニ メー
ション

した 45 分間（ 1 時限）の算数の授業を行った（ 図 1，
図 13 ）．授業は，4 年生 1 クラス（ 34 名）を対象とし，担任の教師に実施していただいた．

算数の授業を想定し，円を細かく分割して並べ替え

電子教材は，「 棒・折れ線グラフの表示」（図 10 ）をることで，平行四辺形の面積計算で円の面積を求めら

使い，棒グラフをつなぐことによって折れ線グラフをれることを示すためのアニメーションを表示する電子

表示し，折れ線グラフの意味や値の読み取り方を学習．
教材を作成した（ 図 4 ）させた．なお，グラフ表示に必要なデータは，授業前( 7 ) 棒・折れ線グラフの表示
算数の授業を想定し，任意の棒グラフと折れ線グラにあらかじめ入力し，保存しておいた．
授業では，電子教材によって表示されたグラフ上の．この電子フを表示する電子教材を作成した（図 10 ）必要な部分に板書をする場面が多く見られた．たとえ教材では，すでに習っている棒グラフを書いた後に，

ば，日本の各都市における 1 年間の気温の変化を示し

それを直線でつないで折れ線グラフを作成することにたグラフでは，グラフ上に都市名を板書したり，説明より，折れ線グラフを教える授業を想定して作成した．

に必要な部分に丸をつけたりといった板書が行われた．

この教材では，棒グラフと折れ線グラフを同時に表示

また，説明のため電子教材の外から教材の中へ矢印なすることも可能である．また教師が指し示した場所のどを板書することがあった．さらに，新たな板書面を値を表示することもできる．

確保するために一括スクロール機能が使われた．

( 8 ) 動点の動きのアニメーション

授業終了後，児童に簡単なアンケートに答えても高校数学の授業を想定し，ある条件に従って動く点

らった結果，全員の児童がいつもの授業に比べて楽しのアニメーションと，その動点によって作られる図形

いと回答し，さらに 34 名中 31 名の児童がいつもの授の表示をする教材を作成した（図 12 ）．本来は点の動業よりも分かりやすいと回答した．また，自由に意見きの条件などを設定できるようにし，汎用的な教材とを書いてもらった結果，この方法の授業は楽しかった

することが望ましいが，今回は 6.2 節で述べる試用授などの意見が得られた．

業で教示した問題に沿った動きだけを表示できる，限定的な教材として作成した．

6. 電子黒板ミド ルウェアの試用
6.1 小学校での試用
小金井市立小金井第四小学校の協力で，2000 年 7

また教師から次の意見が得られた．
• 黒板とチョークによる従来の環境と比較して，授業がやりやすくなった．しかし，前面投影のため，影ができてしまうのは弱点だと思う．

• 従来の教育ソフトウェアよりも授業内で利用しやすく，自分の進めたい授業ができた．児童の理解812

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一方で次のような問題点が指摘された．
• 現在のモードが分かりにくい．

• 電子教材のアニメーションの種類によっては，板
書内容と電子教材の表示がずれてし まう場合がある．
• 1 画面単位でスクロールできる機能がほしい．
6.3 考察と今後の課題
試用の結果，電子教材のウインド ウ領域に影響されない画面全体への自由な板書を実現することで，単に電子教材の動きを見せるだけではなく，板書と組み合
わせたより効果的な教示を行うことができることが示
唆された．
今回の試用では，いずれの場合においても表示画面
図 14 電子黒板ミド ルウェアを利用した授業の様子 その 2
Fig. 14 A snapshot of a lecture using the middleware on
an electronic whiteboard-2.

内に複数の電子教材を表示し，それらの電子教材をまたがった板書を行う場面がなかった．これは，現在の電子白板では板書面が狭く，1 つの電子教材とそれをの助けにもなると思う．

利用した説明を板書するだけで板書面全体を使い切っ• 教材の操作はしやすかったが，板書はややしにくかった．
• パソコンが一斉授業の道具として利用できたこを用い，より広い板書面での試用を行うことで，電とは，今までにない教師側から必要としたソフト

子教材をまたがった板書の利点について検討していき

ウェアであり，とても良かった．良い発想なので，たい．

電子黒板が早く現実的になってほしい．

6.2 高等学校での試用
淑徳与野高等学校の協力で，2001 年 10 月 16 日（火）に，前面投影式の対話型電子白板を教室に設置し，そてしまうためであると考える．今後は，複数枚の電子
白板を 1 枚の広い電子白板のように利用できる方法11)

板書面を確保するために，一括スクロール機能が利用された．今回の試用では，前の板書内容を参照する場面がなかったが，以前の板書内容を再び生徒に示したい場合などに有効であると考える．

の上で，電子黒板ミドルウェアを利用した 80 分間の数

教師から板書がややしにくいと指摘されたが，この．授業は，3 年生 1 クラス
学の授業を行った（図 14 ）問題は，前面から投影する方式の対話型電子白板を利29 名を対象とし，担当の教師に実施していただいた．

用したため，板書するときに影や視差（ペンの位置と電子教材は，「 動点の動きのアニメーション」（図 12 ）

実際の入力位置の差）が発生したことと，電子ペンがを利用した．図 12 左の電子教材は，座標空間上に配チョークに比べて太く持ちにくいためであると考える．

置された 2 つの三角形上を点が動き，その 2 点を結ぶ

影と視差の問題に関しては，背面投影式の対話型電直線によって作られる立体を表示する．この電子教材

子白板を利用することにより改善できる．また，電子では視点の位置を自由に変更し，様々な角度から立体

ペンの形状や書き味を工夫し，より入力しやすい電子を見ることができる．図 12 右の電子教材は，座標平ペンの開発が望まれる．

面の x 軸，y 軸上を点が動き，その 2 点を結ぶ直線上

授業の様子を観察した結果，教師が板書モードと教の動点によって作られる図形を表示する．授業では，

材操作モードの切替えを忘れてしまうことが多かった．

これらの図形の体積，面積を求める問題について解説

また，制御ウインド ウを開かないと現在のモードが分した．

からないため，現在のモードがどちらであるかが分か

授業では，電子教材の上に点の名称や座標，説明に必要な図などを板書する場面があった．

りにくいといった問題も指摘された．これらの問題に関しては，ボタン操作ではなく，ハード 的に電子ペン

授業後，担当した教師から次の意見が得られた．

を持ち替えることによりモードを変更できるようにし• 電子教材の種類によっては，電子教材の上に板書できるのは嬉しい．

たり，現在のモードを制御ウインド ウ表示バーに大き• マウスで操作するよりも電子ペンで操作する方がやりやすい．

ないかと考える．

く表示したりすることで，ある程度改善できるのでは実用化のためには，試用の結果明らかになった問題

Vol. 43

No. 3

一斉授業の情報化のための電子黒板ミド ルウェアの基本構成と試作点の改善に加え，ミドルウェアと電子教材間のインタ
フェースを充実し，様々な種類の電子教材を作成できるように対応していく必要がある．また，電子教材作成者が容易に教材を開発できるように，電子教材の作成に必要な共通プログラムを部品として提供する必要もある．

7. お わ り に
本論文では，電子白板上に従来の黒板が提供する機能を犠牲にすることなく従来の一斉授業に自然な形で情報化の利点を融合することを目的とした電子黒板ミ
ドルウェアの基本構成を示した．ここで，黒板の提供する重要な機能とは，教材の自由な配置と各教材の配置に影響されない黒板全体への自由な板書である．本
論文では，具体的に次の機能の実現方式を示した．

• 一斉授業に適した専用の電子教材を画面上の任意の場所に任意の大きさで表示できる機能．
• 各電子教材のウインドウ領域に影響されることなく，それらの電子教材に板書がまたがる場合など
を含めて，画面全体に自由に板書できる機能．
• 板書内容を表示したまま各電子教材の操作や，動画表示ができる機能．
• 実行されているすべての教育ソフトウェアの実行
状態と板書内容を，まとめて保存，スクロールするなどの，情報化の利点を活かすための付加機能．
このミドルウェアと専用教材を教育現場で試用した
ところ，電子教材と板書とを組み合わせた授業を可能にすることにより，従来の教育ソフトウェアと比べて，一斉授業で利用しやすく，教師の進めたい授業ができ，教師が従来の教室環境で培ってきた授業経験と情報化による利点の両方を活かした授業が実現できることが示唆された．
より大きい電子白板を利用した場合での電子教材をまたがった板書の有用性や，以前の板書内容を参照できることの利点に対する評価を今後の課題とする．さらに，様々な種類の電子教材を作成できるようにする
ためのミドルウェアと電子教材間のインタフェースの813

参 考 文 献1) 冨澤眞樹，神沼靖子：双方向遠隔学習におけるマルチメディア教材の共用，情報処理学会研究報
告，2000-CE-55, pp.9–16 (2000).
2) 吉野孝，井上 穣，由井薗隆也，宗森 純，伊藤士郎，長澤庸二：インターネットを介したパーソ
ナルコンピュータによる遠隔授業支援システムの開発と適用，情報処理学会論文誌，Vol.39, No.10,
pp.2788–2801 (1998).
3) 山本米雄：スタンド アロン方式による CAI，電子情報通信学会誌，Vol.71, No.4, pp.379–384(1988).
4) 伊藤絋二：知的 CAI システム探訪，情報処理，
Vol.29, No.11, pp.1283–1293 (1988).
5) 岡本敏 雄：知的 CAI，電子情報通信学会 誌 ，Vol.71, No.4, pp.384–390 (1988).
6) 坂東宏和，根本秀政，澤田伸一，中川正樹：黒板の情報化による教育ソフトウェア，情報処理学
会論文誌，Vol.42, No.3, pp.624–632 (2001).
7) 株式会社 WACOM：スーパーフリー for Win32(1996).
8) 小國 健，中川正樹：対話型電子白板システムを用いた種々のアプリケーションのプロトタイピ
ング，情報処理学会研究報告，96-HI-67, pp.9–16(1996).
9) Nakagawa, M., Oguni, T. and Yoshino,T.: Human Interface and Applications on
IdeaBoard, Proc. IFIP TC13 Int’l Conf.
on Human-Computer Interaction, pp.501–508(1997).
10) Nakagawa, M., Hotta, K., Bandou, H., Oguni,T., Kato, N. and Sawada, S.: A Revised Human Interface and Educational Applications
on IdeaBoard, CHI99 Video Proceedings andVideo Program and also CHI99 Extended Abstracts, pp.15–16 (1999).
11) 大即洋子，坂東宏和，加藤直樹，中川正樹：対話型電子白板の同時複数入力と教育用ソフトウェ
アへの利用，情報処理学会研究報告，2001-HI-94,
pp.1–8 (2001).
(平成 13 年 4 月 9 日受付)
(平成 13 年 12 月 18 日採録)

充実，電子教材作成を容易にするための共通プログラ
ムの部品化などを進めていきたい．
謝辞 試用の場を与えていただいた小金井市立小金坂東 宏和（ 学生会員）

井第四小学校の皆様，淑徳与野高等学校の皆様，およ1975 年生．1999 年東京農工大学
大学院工学研究科博士前期課程修了．

び，評価実験に関わったすべての方々に深く感謝する．

同年，同大学院博士後期課程に進学．

（ 2）
本研究は ，科学研究費補助金基盤研究（ B ）11558031 の一部補助による．

対話型電子白板を用いた，一斉授業を支援する教育ソフトウェア，および，教育ソフトウェア全般に興味を持つ．

814

情報処理学会論文誌

杉崎 知子

Mar. 2002

澤田 伸一（ 正会員）

1977 年生．2000 年東京農工大学

1967 年生．1992 年東京学芸大学

工学部電子情報工学科卒業．同年，

大学院教育学研究科修了．東京農工（株）富士ソフト ABC 入社，現在に大学工学部技術職員を経て，2001 年

至る．金融システムの開発に従事，

東京成徳短期大学講師，現在に至る．

一斉授業を支援する教育ソフトウェ

コンピュータを使った留学生教育・

アに興味を持つ．

初等中等情報教育の研究に従事．教育学修士．教育工学会会員．
加藤 直樹（ 正会員）

1969 年生．1998 年東京農工大学

中川 正樹（ 正会員）

大学院電子情報工学専攻博士後期課

1954 年生．1979 年東京大学大学

程修了．1997 年より日本学術振興会

院理学系修士課程修了．同在学中，英特別研究員を経て，1999 年より東京

国 Essex 大学留学（ M. Sc. in Com-

農工大学工学部助手．手書きユーザ

puter Studies ）．1979 年東京農工大

インタフェースの研究・教育に従事．情報教育，教育学工学部助手．現在，教授．共同研の情報化に興味を持つ．工学博士．ACM，ヒューマ

究開発センター長併任．パターン認識，手書きインタ

ンインタフェース学会，電子情報通信学会各会員．

フェース，情報教育等の研究・教育に従事．理学博士．