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学習支援プログラム、情報記録媒体、及び学習支援システム 新技術説明会

国内特許コード P120008133
整理番号 08067
掲載日 2012年11月1日
出願番号 特願2008-298717
公開番号 特開2010-122638
登録番号 特許第5648776号
出願日 平成20年11月21日(2008.11.21)
公開日 平成22年6月3日(2010.6.3)
登録日 平成26年11月21日(2014.11.21)
発明者
  • 平嶋 宗
出願人
  • 国立大学法人広島大学
発明の名称 学習支援プログラム、情報記録媒体、及び学習支援システム 新技術説明会
発明の概要 【課題】計算機による処理で、概念マップによる学習対象の理解についてのフィードバックを実現することが可能な学習支援システムを提供する。
【解決手段】学習支援システム1において、教授者端末100は、教授者による入力作業により、学習対象における概念を示すノードを複数抽出して、これらノード間の関係を示すリンクを形成することで目標概念マップを作成する処理と、目標概念マップにおける少なくとも一つのリンクを除去することで、目標概念マップを複数のキットに分解する処理とを行う。学習者端末200は、学習者による入力作業により、前記分解されたキットの間にリンクを形成することで学習者概念マップを作成する処理を行う。サーバ300は、目標概念マップ及び学習者概念マップに基づく診断処理として、目標概念マップと学習者概念マップとのリンクの異同を比較した結果を表示する処理を行う。
【選択図】図5
従来技術、競合技術の概要


学習対象に対する理解を記述する手段の一つとして、概念マップがある。この概念マップは、学習対象における複数の概念とそれら間の関係を、概念を表すノードと、ノード間の関係を表すリンクとによって構成されるネットワーク表現として記述するものである。



この概念マップを記述するためには、(1)ノードの抽出と、(2)ノード間を関係付けるリンクの形成、の二つの作業を行う必要がある。前者は一般的には(I)分節化と呼ばれ、後者は(II)構造化と呼ばれる。この分節化と構造化との二つの作業は、従来、学習対象の教授を行う教授者と、該教授者から教授を受けた学習者とがそれぞれ行っていた。そして、教授者が作成した概念マップと学習者が作成した概念マップとが、これらマップの読者(例えば教授者)により比較される。そして、この読者により、例えば、これらの概念マップにおいて同じ概念を示すノードの対応付けが行われ、さらに対応付けたノードに付されているリンクが一致するか否かが判断されることで、学習者の学習対象に対する理解が評価されていた。

産業上の利用分野


本発明は、概念マップを用いた学習支援プログラム、これを記録した情報記録媒体、及び学習支援システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
教授者から入力された情報に基づいて学習対象の文字列から学習対象における概念を示すノードを複数抽出するとともに、教授者から入力された情報に基づいてこれらノード間にこれらノード間の関係を示すリンクを形成することで、学習者の理解の目標状態を示す目標概念マップを作成する目標概念マップ作成手順と、
教授者から入力された情報に基づいて前記目標概念マップから前記目標概念マップにおける少なくとも一つのリンクを除去することで、前記目標概念マップを、1以上のノードがそれぞれ含まれる複数のキットに分解する分解手順と、
複数の学習者から入力された情報に基づいて前記分解手順で分解されたキットの間にリンクを形成することで、前記複数の学習者の理解状態をそれぞれ示す複数の学習者概念マップを作成する学習者概念マップ作成手順と、
前記複数の学習者から構成されるグループの理解状態を示す重畳マップを作成する重畳マップ作成手順と、
前記目標概念マップと前記学習者概念マップとのリンクの異同を比較し、その比較結果を表示する表示手順とを、コンピュータに実行させ、
前記表示手順では、前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記目標概念マップと前記複数の学習者概念マップとのいずれにも含まれるリンクである正解リンクと、前記複数の学習者概念マップの多数に含まれているが、前記目標概念マップには含まれていないリンクである過剰リンクと、前記複数の学習者概念マップの多数に含まれていないが、前記目標概念マップに含まれるリンクである不足リンクとを区別して示す差分マップが少なくとも表示され、
前記重畳マップ作成手順では、前記学習者概念マップ作成手順で作成された前記複数の学習者概念マップにおける各ノード間を抽出するとともに、これらノード間の各々について、前記複数の学習者概念マップにおいてリンクが形成されていた割合を付加することで、前記重畳マップが作成され、
前記表示手順では、前記重畳マップにおける割合に基づき、前記差分マップにおける、前記正解リンク、前記過剰リンク、及び前記不足リンクが設定される、ことを特徴とする学習支援プログラム。

【請求項2】
教授者から入力された情報に基づいて学習対象の文字列から学習対象における概念を示すノードを複数抽出するとともに、教授者から入力された情報に基づいてこれらノード間にこれらノード間の関係を示すリンクを形成することで、学習者の理解の目標状態を示す目標概念マップを作成する目標概念マップ作成手順と、
教授者から入力された情報に基づいて前記目標概念マップから前記目標概念マップにおける少なくとも一つのリンクを除去することで、前記目標概念マップを、1以上のノードがそれぞれ含まれる複数のキットに分解する分解手順と、
複数の学習者から入力された情報に基づいて前記分解手順で分解されたキットの間にリンクを形成することで、前記複数の学習者の理解状態をそれぞれ示す複数の学習者概念マップを作成する学習者概念マップ作成手順と、
前記目標概念マップと前記学習者概念マップとのリンクの異同を比較し、その比較結果を表示し、さらに、前記複数の学習者概念マップのうちいずれか2つの学習者概念マップにおけるリンクの異同を比較し、その比較結果を表示する表示手順と、をコンピュータに実行させ、
前記表示手順では、
前記2つの学習者概念マップのそれぞれについて各ノード間のリンクの有無を次元を変えて示す特徴ベクトルが生成されるとともに、これら特徴ベクトル間のコサイン距離が算出され、前記2つの学習者概念マップの比較結果として少なくとも算出されたコサイン距離が表示され、
前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち前記学習者概念マップに含まれていないリンクおよび前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち前記目標概念マップに含まれていないリンクを特定する画像と、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち前記学習者概念マップにも含まれているリンクの割合を示す再現率と、前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち前記目標概念マップにも含まれているリンクの割合を示す適合率と、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち前記学習者概念マップには含まれていないリンクの割合を示す不足率と前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち前記目標概念マップには含まれていないリンクの割合を示す過剰率との調和平均値と、前記目標概念マップと前記複数の学習者概念マップとのいずれにも含まれるリンクである正解リンクと前記複数の学習者概念マップの多数に含まれているが前記目標概念マップには含まれていないリンクである過剰リンクと前記複数の学習者概念マップの多数に含まれていないが前記目標概念マップに含まれるリンクである不足リンクとを区別して示す差分マップと、のいずれか1つが少なくとも表示される、
ことを特徴とする学習支援プログラム。

【請求項3】
前記表示手順では、前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち、前記学習者概念マップに含まれていないリンク、又は前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち、前記目標概念マップに含まれていないリンクを特定する画像が表示されることを特徴とする請求項1に記載の学習支援プログラム。

【請求項4】
前記表示手順では、前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち、前記学習者概念マップにも含まれているリンクの割合を示す再現率が表示されることを特徴とする請求項1に記載の学習支援プログラム。

【請求項5】
前記表示手順では、前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち、前記目標概念マップにも含まれているリンクの割合を示す適合率が表示されることを特徴とする請求項1に記載の学習支援プログラム。

【請求項6】
前記表示手順では、前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち、前記学習者概念マップには含まれていないリンクの割合を示す不足率と、前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち、前記目標概念マップには含まれていないリンクの割合を示す過剰率との調和平均値が表示されることを特徴とする請求項1に記載の学習支援プログラム。

【請求項7】
前記複数の学習者から構成されるグループの理解状態を示す重畳マップを作成する重畳マップ作成手順を、さらにコンピュータに実行させ、
前記重畳マップ作成手順では、前記学習者概念マップ作成手順で作成された前記複数の学習者概念マップにおける各ノード間を抽出するとともに、これらノード間の各々について、前記複数の学習者概念マップにおいてリンクが形成されていた割合を付加することで、前記重畳マップが作成され、
前記表示手順では、前記重畳マップにおける割合に基づき、前記差分マップにおける、前記正解リンク、前記過剰リンク、及び前記不足リンクが設定されることを特徴とする請求項2に記載の学習支援プログラム。

【請求項8】
前記学習者概念マップ作成手順では、複数の学習者が入力作業を行うことで、各前記学習者に対応した複数の学習者概念マップが作成され、
前記表示手順では、前記複数の学習者概念マップのうち、いずれか2つの前記学習者概念マップにおけるリンクの異同を比較し、その比較結果が、さらに表示され、
前記表示手順では、前記2つの学習者概念マップの比較結果として、前記2つの学習者概念マップのいずれにも含まれているリンクである一致リンクと、前記2つの学習者概念マップのうち、いずれか一方にしか含まれていないリンクである相違リンクとを特定する画像が表示されることを特徴とする請求項1に記載の学習支援プログラム。

【請求項9】
前記表示手順では、前記2つの学習者概念マップの比較結果として、前記2つの学習者概念マップのいずれにも含まれているリンクである一致リンクと、前記2つの学習者概念マップのうち、いずれか一方にしか含まれていないリンクである相違リンクとを特定する画像が表示されることを特徴とする請求項2に記載の学習支援プログラム。

【請求項10】
前記学習者概念マップ作成手順では、複数の学習者が入力作業を行うことで、各前記学習者に対応した複数の学習者概念マップが作成され、
前記表示手順では、前記複数の学習者概念マップのうち、いずれか2つの前記学習者概念マップにおけるリンクの異同を比較し、その比較結果が、さらに表示され、
前記表示手順では、前記2つの学習者概念マップのそれぞれについて各ノード間のリンクの有無を次元を変えて示す特徴ベクトルが取得されるとともに、これら特徴ベクトル間のコサイン距離が、前記2つの学習者概念マップの比較結果として表示されることを特徴とする請求項1に記載の学習支援プログラム。

【請求項11】
前記目標概念マップ作成手順では、前記教授者が学習対象の文字列に対して行ったマーキングの情報を取得し、そのマーキングが行われた区切りを、前記ノードとして抽出することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の学習支援プログラム。

【請求項12】
請求項1から11のいずれか1項に記載の学習支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な情報記録媒体。

【請求項13】
教授者から入力された情報に基づいて学習対象の文字列から学習対象における概念を示すノードを複数抽出するとともに、教授者から入力された情報に基づいてこれらノード間にこれらノード間の関係を示すリンクを形成することで、学習者の理解の目標状態を示す目標概念マップを作成する目標概念マップ作成手段と、
教授者から入力された情報に基づいて前記目標概念マップから前記目標概念マップにおける少なくとも一つのリンクを除去することで、前記目標概念マップを、1以上のノードがそれぞれ含まれる複数のキットに分解する分解手段と、
複数の学習者から入力された情報に基づいて前記分解手段で分解されたキットの間にリンクを形成することで、前記複数の学習者の理解状態をそれぞれ示す複数の学習者概念マップを作成する学習者概念マップ作成手段と、
前記複数の学習者から構成されるグループの理解状態を示す重畳マップを作成する重畳マップ作成手段と、
前記目標概念マップと前記学習者概念マップとのリンクの異同を比較し、その比較結果を表示する表示手段とを、備え、
前記表示手段は、前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記目標概念マップと前記複数の学習者概念マップとのいずれにも含まれるリンクである正解リンクと、前記複数の学習者概念マップの多数に含まれているが、前記目標概念マップには含まれていないリンクである過剰リンクと、前記複数の学習者概念マップの多数に含まれていないが、前記目標概念マップに含まれるリンクである不足リンクとを区別して示す差分マップを少なくとも表示し、
前記重畳マップ作成手段は、前記学習者概念マップ作成手段で作成された前記複数の学習者概念マップにおける各ノード間を抽出するとともに、これらノード間の各々について、前記複数の学習者概念マップにおいてリンクが形成されていた割合を付加することで、前記重畳マップを作成し、
前記表示手段は、前記重畳マップにおける割合に基づき、前記差分マップにおける、前記正解リンク、前記過剰リンク、及び前記不足リンクを設定する、ことを特徴とする学習支援システム。

【請求項14】
教授者から入力された情報に基づいて学習対象の文字列から学習対象における概念を示すノードを複数抽出するとともに、教授者から入力された情報に基づいてこれらノード間にこれらノード間の関係を示すリンクを形成することで、学習者の理解の目標状態を示す目標概念マップを作成する目標概念マップ作成手段と、
教授者から入力された情報に基づいて前記目標概念マップから前記目標概念マップにおける少なくとも一つのリンクを除去することで、前記目標概念マップを、1以上のノードがそれぞれ含まれる複数のキットに分解する分解手段と、
複数の学習者から入力された情報に基づいて前記分解手段で分解されたキットの間にリンクを形成することで、前記複数の学習者の理解状態をそれぞれ示す複数の学習者概念マップを作成する学習者概念マップ作成手段と、
前記目標概念マップと前記学習者概念マップとのリンクの異同を比較し、その比較結果を表示し、さらに、前記複数の学習者概念マップのうちいずれか2つの学習者概念マップにおけるリンクの異同を比較し、その比較結果を表示する表示手段と、を備え、
前記表示手段は、
前記2つの学習者概念マップのそれぞれについて各ノード間のリンクの有無を次元を変えて示す特徴ベクトルを生成するとともに、これら特徴ベクトル間のコサイン距離を算出し、前記2つの学習者概念マップの比較結果として少なくとも算出したコサイン距離を表示し、
前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち前記学習者概念マップに含まれていないリンクおよび前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち前記目標概念マップに含まれていないリンクを特定する画像と、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち前記学習者概念マップにも含まれているリンクの割合を示す再現率と、前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち前記目標概念マップにも含まれているリンクの割合を示す適合率と、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち前記学習者概念マップには含まれていないリンクの割合を示す不足率と前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち前記目標概念マップには含まれていないリンクの割合を示す過剰率との調和平均値と、前記目標概念マップと前記複数の学習者概念マップとのいずれにも含まれるリンクである正解リンクと前記複数の学習者概念マップの多数に含まれているが前記目標概念マップには含まれていないリンクである過剰リンクと前記複数の学習者概念マップの多数に含まれていないが前記目標概念マップに含まれるリンクである不足リンクとを区別して示す差分マップと、のいずれか1つを少なくとも表示する、ことを特徴とする学習支援システム。

【請求項15】
前記表示手段は、前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち、前記学習者概念マップに含まれていないリンク、又は前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち、前記目標概念マップに含まれていないリンクを特定する画像を表示することを特徴とする請求項13に記載の学習支援システム。

【請求項16】
前記表示手段は、前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち、前記学習者概念マップにも含まれているリンクの割合を示す再現率を表示することを特徴とする請求項13に記載の学習支援システム。

【請求項17】
前記表示手段は、前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち、前記目標概念マップにも含まれているリンクの割合を示す適合率を表示することを特徴とする請求項13に記載の学習支援システム。

【請求項18】
前記表示手段は、前記目標概念マップと前記学習者概念マップとの比較結果として、前記目標概念マップに含まれるリンクのうち、前記学習者概念マップには含まれていないリンクの割合を示す不足率と、前記学習者概念マップに含まれるリンクのうち、前記目標概念マップには含まれていないリンクの割合を示す過剰率との調和平均値を表示することを特徴とする請求項13に記載の学習支援システム。

【請求項19】
前記複数の学習者から構成されるグループの理解状態を示す重畳マップを作成する重畳マップ作成手段を、さらに備え、
前記重畳マップ作成手段は、前記学習者概念マップ作成手段で作成された前記複数の学習者概念マップにおける各ノード間を抽出するとともに、これらノード間の各々について、前記複数の学習者概念マップにおいてリンクが形成されていた割合を付加することで、前記重畳マップを作成し、
前記表示手段は、前記重畳マップにおける割合に基づき、前記差分マップにおける、前記正解リンク、前記過剰リンク、及び前記不足リンクを設定することを特徴とする請求項14に記載の学習支援システム。

【請求項20】
前記学習者概念マップ作成手段は、複数の学習者が入力作業を行うことで、各前記学習者に対応した複数の学習者概念マップを作成し、
前記表示手段は、前記複数の学習者概念マップのうち、いずれか2つの前記学習者概念マップにおけるリンクの異同を比較し、その比較結果を、さらに表示し、
前記表示手段は、前記2つの学習者概念マップの比較結果として、前記2つの学習者概念マップのいずれにも含まれているリンクである一致リンクと、前記2つの学習者概念マップのうち、いずれか一方にしか含まれていないリンクである相違リンクとを特定する画像を表示することを特徴とする請求項13に記載の学習支援システム。

【請求項21】
前記表示手段は、前記2つの学習者概念マップの比較結果として、前記2つの学習者概念マップのいずれにも含まれているリンクである一致リンクと、前記2つの学習者概念マップのうち、いずれか一方にしか含まれていないリンクである相違リンクとを特定する画像を表示することを特徴とする請求項14に記載の学習支援システム。

【請求項22】
前記学習者概念マップ作成手段は、複数の学習者が入力作業を行うことで、各前記学習者に対応した複数の学習者概念マップを作成し、
前記表示手段は、前記複数の学習者概念マップのうち、いずれか2つの前記学習者概念マップにおけるリンクの異同を比較し、その比較結果を、さらに表示し、
前記表示手段は、前記2つの学習者概念マップのそれぞれについて各ノード間のリンクの有無を次元を変えて示す特徴ベクトルを取得するとともに、これら特徴ベクトル間のコサイン距離を、前記2つの学習者概念マップの比較結果として表示することを特徴とする請求項13に記載の学習支援システム。

【請求項23】
前記目標概念マップ作成手段は、前記教授者が学習対象の文字列に対して行ったマーキングの情報を取得し、そのマーキングが行われた区切りを、前記ノードとして抽出することを特徴とする請求項13から22のいずれか1項に記載の学習支援システム。
国際特許分類(IPC)
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画像

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JP2008298717thum.jpg
出願権利状態 登録


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