情報処理学会 インタラクション 2019
IPSJ Interaction 20193B-51
2019/3/6

授業において発言を促進する音環境生成システム
関根 凜1,a)鈴木 華保2

江木 啓訓1,b)

概要：学習意欲の向上には，学習者同士での活発な発言が重要である．しかし，教室内が静かなため，学習者が発言しづらい場面がある．これに対して，我々は会話雑音の再生により発言を促す音環境を維持するシステムを提案している．本研究では，理工系大学の 1 年生を対象としたプログラミング演習の授業においてシステムを運用し，実際に会話雑音の再生と停止を行った．会話雑音の再生と停止の制御は，我々が事前に行った調査に基づいて設定した条件をもとに行った．システムの運用から，会話雑音の再生と停止の回数や再生時間などの結果が得られた．しかし，設定した条件について，再生と停止の制御を行うための判定区間が短かったため，システムが再生と停止を交互に繰り返してしまうなどの問題点が見られた．
これを解消するために，会話雑音再生の条件を約 1 秒に 1 度閾値の判定を行い，約 10 秒間で閾値を超えた
回数が 6 回以上の場合に修正した．システムの運用で既に得られたデータを対象として，修正後の条件の妥当性を評価した．

1. はじめにの音環境を原因として，教え合いや学び合いの機会を失ってしまう，または話し合いに取り掛かるまでの時間が長く学習者同士で発言が活発に行われることは，学習者の理なってしまうなどの場合が考えられる．我々はこれが教室解度と学習意欲を向上させる上で重要と考えられる [1]．し内の音環境に起因するものと考えて，学習者の発言の敷かし，教室内が静かな場合など，学習者が発言しづらいと居を下げることを目的としたシステムの研究を行ってき考えられる状況が考えられる．静かさと発言の抑制に関すた [5]．このシステムは，計測したその場の音量に応じて会る研究として，辻村らによる研究 [2] がある．これは，複話雑音をスピーカーで再生し，教室内を発言を促す音環境数音声で構成され内容の理解が難しい会話雑音を環境音とに維持するものである．本研究では，理工系大学の 1 年生して用い，会話雑音が「会議のしやすさ」に及ぼす影響をを対象としたプログラミング演習の授業においてシステム調べている．
「静かさ」の評価が高くなりすぎると，「会議を運用し，実際に会話雑音の再生と停止を行った．会話雑のしやすさ」に寄与する「会話のしやすさ」が低下すると音の再生と停止の制御は，我々が事前に行った調査に基づしている．また，畑中による研究 [3] では，発言の抑制行いて設定した条件をもとに行った．

動に至る意思決定に影響する意識内容の一つとして，「否定的結果」を挙げている．「否定的結果」の項目の例とし

2. 関連研究て，「相手の気分を害してしまうのではないか」，「その場の横山らによる公共空間における音環境の評価についての雰囲気が悪くなるかどうかを考える」などがある．このこ

研究 [6] は，空港や商店街などの公共空間を測定対象としとから，学習者が教室内の静寂を破って発言することに対て，複数の種類の音声が混合した音環境の喧騒感に対すして，そのような否定的な結果を懸念してしまい，発言がる主観的評価を行っている．実験室において，非作業時の抑制されてしまうと考えられる．特にグループワークのよ被験者は約 58dB では「それほど喧騒感を感じない」，約うな場面において，学生が発言しないことは無機能化やパ63dB 以上では「喧騒感が感じられる」と判定している．被フォーマンスの低下を引き起こし，学習活動が失敗となる

験者が実験者と対面して会話している時は，約 56dB では可能性がある [4]．

「まったくじゃまにならない」，約 62dB 以上で「じゃまにこのように，学習者の積極的な発言が望まれており，学なる」と判定している．この研究では，実験者との会話を習者が自由に発言できる状況にあるにも関わらず，教室内被験者にタスクとして課している．この結果から，教室内

1
2a)
b)

電気通信大学 大学院情報理工学研究科 情報学専攻
電気通信大学 情報理工学部 総合情報学科
r.sekine@uec.ac.jp
hiro.egi@uec.ac.jp© 2019 Information Processing Society of Japanの音環境が約 62dB 以上となることは，学習者同士の会話を妨げるため好ましくないと考えられる．
藤井らによる研究 [7] は，人間の話し声のような有意味外908

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来雑音は，加算演算作業や音声聴取作業などの単純作業者に悪影響を及ぼすとしている．被験者の主観的判断による外来雑音に対するうるささの心理的印象では，ピンクノイズのような無意味外来雑音よりも有意味外来雑音の方がうるさく感じる傾向がみられたとしている．教室における学習者の活動は単純作業や創造的な作業が含まれる，複合的な作業であると考えられる．したがって，本システムで使用する音声の種類として，単純作業により悪影響を及ぼすと考えられる有意味外来雑音の使用は避けるべきである．
辻村らによる研究 [2] では，複数人による知的創造活動を
図 2 教室に設置した録音機器

行う会議に及ぼす室内音環境の影響について調査した．小会議室内において会話雑音を再生し，被験者による主観的評価を行なった．その結果，会話のしやすさは会議のしやすさに影響しており，静かさの評価が高いと会話のしやすさの評価が低下するという傾向があった．45dB から 50dBの間の音環境では静かな印象を保ちつつ，活気のある雰囲気を生成できるとしている．この研究で使用された会話雑音は「話の内容は理解できない複数の音声雑音」であるとしており，これは無意味外来雑音に近いと考えられる．また，知識創造活動は教室における学習者の活動の一つであると考えられる．したがって，本システムに使用する音声として，無意味外来雑音に近い会話雑音を選択した．

図 3 教室に設置した再生機器

3. システム概要

時間あたりの平均音量が下限値未満の場合に録音された音

提案のシステム概要を図 1 に示す．

声を再生機器のスピーカーで再生し，上限値を超える場合に再生を停止する．
マイクでの入力の音量が必ずしも，学生同士の会話によるものとは限らないと考えられる．音量には会話のほか，実習授業であれば作業音などを含めて判定する．作業音は，例えば，コンピュータの打鍵音，機器の動作音，材料や部品の衝突音などが挙げられる．学生の会話音声ではないが，これらの作業音も学習の活発さを示す指標になると考えられる．そのため，作業音と会話音声との分離を行わ

図 1

提案システムの概要ず，そのまま判定対象とした．再生に使用する音声は，その教室の過去の授業の音声とした．なお，その教室の過去教室の音環境をセンシングし，発言を促すと考えられる一定の音量を維持する．本システムは指向性マイク (SANWAの音声の取得方法は，運用する授業回の前の回に，本システムの録音機器によって録音を行った．

SUPPLY 製ヘッドセット MM-HSUSB13BKN)，スピーカー

本システムの録音機器の取得音声を，以下の式 (1) に(Creative 製ポータブルスピーカー Creative Metalix)，シよって音圧レベル L に変換した．なお，式 (1) の x は取得

ングルボードコンピュータ (Raspberry Pi 3B)，サーバか音声の 1 チャンクの平均値である．第 2 項は，予備実験にらなる．また，シングルボードコンピュータの電源供給はおいて普通騒音計（マザーツール製 SL-4023SD）を用いてモバイルバッテリー (3000mAh) を用いる．以下，マイク実測した音圧レベルとのすり合わせを行った結果による値とシングルボードコンピュータの組み合わせを本システムである．の録音機器，スピーカーとシングルボードコンピュータの組み合わせを本システムの再生機器とする．教室に設置した録音機器を図 2 に，再生機器を図 3 にそれぞれ示す．
本システムの録音機器と再生機器は 1 対 1 で通信を行う．録音機器のマイクによって周辺の音量を計測し，単位© 2019 Information Processing Society of Japan

L = 20 log 10x + 11(1)4. 実験
本研究では，理工系大学の 1 年生を対象としたプログラ

909

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ミング演習の授業においてシステムの運用実験を行った．

表 1

会話雑音の再生時間

1 回の授業において，教室内に本システムの録音機器およ再生機器

最長再生時間 (秒)最短再生時間 (秒)平均 (秒)

び再生機器をそれぞれ 12 台設置して運用を行った．教室

151.0

6.0

11.5

内の機器の配置を図 5 に示す．なお，会話雑音の再生と停

2

74.6

6.0

12.2

止の制御を行う条件として，閾値となる音圧レベルを 60dB

323.4

6.07.8に設定した．再生に使用した音声は，実験を行った授業回

492.1

6.0

12.6の前の回の演習時の音声である．実験時の教室の様子を図

523.6

6.0

7.9

4 に示す．

6276.7

6.0

35.6

7---

8

45.1

6.0

9.3

974.5

6.0

15.0

10---

11161.9

6.0

25.5

12119.8

6.0

17.4

平均

94.3

6.0

15.5

ムの会話雑音の再生と停止の制御を行う条件として，閾値となる音圧レベルを 60dB に設定した．
実験結果より，会話雑音の再生時間は細切れになっていたことがわかった．また，会話雑音の再生時間にはばらつ
図 4 教室の様子きがあるが，これは教室内の音環境が均一ではないためであり，これまでの研究からも明らかになっていた [5]．

5. 結果と考察実験を行ったプログラミング演習の授業では，学生同士の会話だけでなく，咳払いやキーボードの操作音，その他本システムの録音機器および再生機器を配置した教室のの物音等の音が発生する．このため，再生と停止の制御をレイアウトを図 5 に示す．図 5 のアルファベットはシステ

前述の条件で行うと，咳払いなどによる突発的な音圧レベムの録音機器，番号は再生機器，黒丸は学生の着席状況をルの変動を録音機器が音声として測定してしまう．算出さ表す．

れた音圧レベルが 60dB 以上になった場合，会話雑音を停止した直後に再度再生を開始するという状況が発生する．
頻繁に音環境が変化することは，学習者の注意の妨げになる可能性がある．前述した問題を回避するために，会話雑音の再生と停止の条件を修正する必要がある．そこで，会話雑音停止の条件を約 1 秒に 1 度閾値の判定を行い，約10 秒間で閾値以上になった回数が 6 回以上とする．判定回数が 6 回を下回った場合は会話雑音を再生する．この条件に，本実験で得られた録音機器が算出した音圧レベルと，その時点のタイムスタンプのデータを当てはめる．修正後の条件に基づいて計算した判定回数を図 6 に示す．図 6 の
図 5 教室のレイアウト

上部が再生機器 5，下部が再生機器 11 の結果である．また，各機器について修正後の条件に基づいて計算した判定

実験を行った授業の演習時間における会話雑音の再生回数の平均値，中央値，最頻値を表 2 に示す．

時間を表 1 に示す．表 1 の再生機器 7 は再生機器，再生

図 5 より，録音機器 E（再生機器 5 と対応）の周囲の学機器 10 は録音機器の不調のため正確なデータが得られな

生の着席状況は密，対して録音機器 K（再生機器 11 と対かった．

応）の周囲の着席状況は疎であると言える．図 6，表 2 よ

表 1 より，システムによる会話雑音の再生時間は最短でり，修正後の条件である，判定回数が 6 回以上となったと6.0 秒，平均は 15.5 秒であった．全ての再生機器の最短再きに会話雑音を再生した場合，再生機器 5 では変動する周生時間が 6.0 秒となっている．これは，システムが会話雑囲の音圧レベルに応じて会話雑音の再生と停止を行う．一

音の再生および停止を行う際，それぞれ約 6 秒間のフェー方，再生機器 11 では判定回数が 6 回を下回ることが多いドインまたはフェードアウトを行うためである．本システ

ため，会話雑音の再生時間が長くなる．このことから，機© 2019 Information Processing Society of Japan910

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停止を行った．会話雑音の再生と停止の制御は，我々が事前に行った調査に基づいて設定した条件をもとに行った．
その結果，システムの運用から，会話雑音の再生と停止の回数や再生時間などの結果が得られた．しかし，設定した条件について，再生と停止の制御を行うための判定区間が短かったため，システムが再生と停止を交互に繰り返してしまうなどの問題点が見られた．これを解消するために，会話雑音再生の条件を約 1 秒に 1 度閾値の判定を行い，約 10 秒間で閾値を超えた回数が 6 回以上の場合に修正した．システムの運用で既に得られたデータを用いて，修正後の条件の妥当性を調べた．その結果，修正後の条件にお図 6

修正後の条件に基づく判定回数 (再生機器 5・11)
表 2

修正後の条件に基づく判定回数の平均値

いて，機器周囲の着席状況によって会話雑音が再生され続ける個脳性があることがわかった．このことから，機器周囲の着席状況によって，判定回数の閾値を変えることが考えられる．しかし，教室全体の音環境を維持する観点にお再生機器

平均値

中央値

最頻値

1

2.3

2.0

0.0

22.3

2.00.0

3

5.0

5.0

5.0

今後の課題として，本システムに新規条件を適用した実41.81.00.0

験を行うこと，学習者の会話雑音の再生による影響の調査

54.7

5.05.0等が挙げられる．

60.6

0.0

0.0

7-

-

-

8

3.5

3.0

2.0

9

1.4

1.0

0.0

10-

-

-

11

0.8

0.0

0.0

12

1.1

1.00.0

器周囲の着席状況によって会話雑音停止の条件を変えるこ

いては，閾値が一定の条件を採用することが妥当であると考えられる．

参考文献
[1]

[2]

[3]とが考えられる．例えば，判定回数の閾値を 6 回以上と固定するのではなく，着席状況が疎の場合は 4 回に引き下げ[4]ることなどが挙げられる．これによって，着席状況が疎の場合に，会話雑音が再生され続けることを避ける事ができる．しかし，教室全体の音環境を維持するという観点にお[5]いては，修正後の条件である，判定回数の閾値を固定する条件の方がより適していると考えられる．
表 1，図 6，表 2 より，修正後の条件に基づく判定回数は[6]修正前の条件と比較して少なくなったことがわかった．修
正後の条件では，約 10 秒間の音圧レベルから判定を行う
ため，修正前では対応が困難であった，咳払いなどによる[7]

高木正則, 田中充, 勅使河原可海. 学生による問題作成およびその相互評価を可能とする協調学習型 WBT システム.
情報処理学会論文誌, Vol. 48, No. 3, pp. 1532–1545, 2007.
辻村壮平, 秋田剛, 小島隆矢, 佐野奈緒子. 複数人による知識創造活動を行う会議に及ぼす室内音環境の影響. 日本建築学会環境系論文集, Vol. 80, No. 711, pp. 397–405, 2015.
畑中美穂. 発言抑制行動に至る意思決定過程 : 発言抑制行動決定時の意識内容に基づく検討. 社会心理学研究, Vol. 21,
No. 3, pp. 187–200, 2006.
アクティブラーニング失敗事例ハンドブック〜産業界ニーズ
事業・成果報告〜（中部地域大学グループ・東海 A チーム）.
https://www.nucba.ac.jp/archives/151/201507/
ALshippaiJireiHandBook.pdf（ 閲 覧 日:2018 年 2 月 2日）.
関根凜, 浅井康貴, 江木啓訓. 教室における発言促進のための音環境生成システムの基礎評価. マルチメディア、分散、協調とモバイル (DICOMO2018) シンポジウム論文集, pp.
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横山栄, 橘秀樹. 公共空間における音環境の評価. 騒音制御,
Vol. 30, No. 6, pp. 477–481, 2006.
藤井健生, 山口静雄, 佐伯徹郎. 有意味・無意味外来雑音が単純精神作業者に及ぼす影響. 人間工学, Vol. 38, No. 1,pp. 63–68, 2002.

突発的な音圧レベルの変動にも対応できると考えられる．

6. おわりに本研究では，過去の教室内で録音した会話雑音をスピーカーで再生し，教室内を発言を促す音環境に維持するシステムを開発した．これにより，学習者の発言の敷居を下げ，学習者の質問や議論を活性化することを目的とした．
理工系大学の 1 年生を対象としたプログラミング演習の授業においてシステムを運用し，実際に会話雑音の再生と© 2019 Information Processing Society of Japan911