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特開2022-83363理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツ
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022083363
(43)【公開日】2022-06-03
(54)【発明の名称】理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツ
(51)【国際特許分類】
   G09B 5/06 20060101AFI20220527BHJP
   G06Q 50/20 20120101ALI20220527BHJP
【FI】
G09B5/06
G06Q50/20
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】書面
(21)【出願番号】P 2020204576
(22)【出願日】2020-11-24
(71)【出願人】
【識別番号】399088935
【氏名又は名称】▲高▼田 大進吉
(72)【発明者】
【氏名】高田 大進吉
【テーマコード(参考)】
2C028
5L049
【Fターム(参考)】
2C028AA07
2C028AA08
2C028BA03
2C028BB06
2C028BC04
2C028BC05
2C028BD01
5L049CC34
(57)【要約】      (修正有)
【課題】理数に関する知識・技能を高速で学習できるようにすること。
【解決手段】AI音声化ソフトウェアの読み上げ性能を100%にする活用技術を開発した。作成した理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツについて、学習者に対する標準視聴速度を定量化し、高速学習、超高速学習の視聴スピードを規定した。学習内容を学習要素に分解、視覚能対応の文字表現と図表表現、聴覚能対応の音声情報を再構成してデジタルコンテンツにまとめた。学習分野について知識・技能のインプット法として(1)言葉の壁をなくすコンテンツ、(2)内容説明するコンテンツを作成し、知識・技能のアウトプット法として(3)3秒口頭試問による質問と解答を視聴できるコンテンツを準備した。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
AI音声化ソフトウェアを使って音声化した次の3種類のコンテンツを組み合わせて構成した、理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツ。
▲1▼言葉の壁をなくすための学習分野のキーワード等を高速もしくは超高速で学習できる
(1)言葉の壁をなくすデジタルコンテンツ
▲2▼▲1▼の学習分野の内容説明を高速もしくは超高速で学習できる
(2)内容説明するデジタルコンテンツ
▲3▼▲1▼の学習分野の関連する質問と答えを3秒口頭試問のかたちで高速もしくは超高速で学習できる
(3)3秒口頭試問による質問と解答を視聴できるデジタルコンテンツ
【請求項2】
本発明のコンテンツはコンテンツそのものが高速もしくは超高速で視聴できる性能を有するが、コンテンツそのものがこのような性能を有しなくても、視聴機器やシステム上で高速に展開することも可能であるので、たとえデジタル視聴機器やシステム上で視聴速度のみを高速に展開できるコンテンツであっても、請求項1の▲1▼、▲2▼、▲3▼の体裁で組み合わせて構成した理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツの場合はこれを含む。
【請求項3】
請求項1の▲1▼▲2▼▲3▼の組合せの方について、少なくとも2つの項を組合せて構成した、理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツの場合はこれを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
デジタルコンテンツ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0002】
理数に関する体系化された学習材で音声化されたものは少なく、高速で学習できるデジタルコンテンツは皆無に等しい。本発明による理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツは、学習内容を音声化して、学習者が誤解なく効果的にしかも標準速度の1.5倍以上の学習スピードで聴覚能を活かした学習ができるようにデジタルコンテンツを作成する必要がある。その場合、学習内容をAI音声化ソフトウェアを用いて音声化しなければならないが、既存のAI音声化ソフトウェアの読み上げ性能は100%とはいえず、かといって、学習内容が誤って伝えられることがあってはならない。そこで、超高速学習視聴用デジタルコンテンツを作成するためには高度のコンテンツ作成技術が必要となる。また、学習者の学習効果を上げるためには学習分野の学習障壁を極力小さくする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【0003】
PCやスマートホンなどのデジタル表示機器に適する超高速学習視聴用デジタルコンテンツを作成するためには、作成側の専門分野の表現技術と専門内容の高度の聞き分け技術を必要とする。AI音声化ソフトウェアが誤って読み上げる言葉や専門用語に対して独特の表現ノウハウを積み上げて、正しく読み上げるように新たに読み上げ用語を造語しなければならない。
ここに、原文と超高速学習視聴用デジタルコンテンツの造語文の例を示しておく。
原文
超高速学習視聴用デジタルコンテンツ用の造語文の例
このような造語文をAI音声化ソフトウェアに読み上げさせて初めて100%の精度で誤解のない超高速学習視聴用デジタルコンテンツに適用できるのである。語句と語句の間隔や改行位置の取り方を含め、このような理数のソフト表現技術は内容の正しさに加え聴き取る力に裏打ちされた高度のソフト技術を必要とする。
【0004】
一般の音声読み上げ機能は、コンピュータに搭載されている音声合成エンジンをデフォルトのエンジンとして選択するよう設計されているので、必要な音声パッケージを追加インストールするなどのことを加味したうえで、AI音声化ソフトウェアに適したコンテンツ作成PCを活用して作成作業を進めなければならない。
【0005】
学習視聴標準速度を決定しなければならない。コンテンツを視聴する20人のモニターを選び超高速学習視聴用デジタルコンテンツを試作し誤解なく視聴できる標準速度を定めた。
その結果、難易度は時間の関数であることを前提にして、時間(秒;以下「s」という)を「s」で表し1行40から45字をおよそ10sで音声化した視聴速度を標準とした。これを一般化して学習者の視聴速度を1行10sと規定した。そして、必要となる時間を単に難度と見做せば、学習内容の難易度は時間の関数であるから難易度は「s」で数値化ができる。
易しい内容の理解・解決には比較的短い時間で修得できるが、難しい内容の理解・解決には時間がかかる。
対象の問題を読み取る時間と解決にかかる時間を時間秒「s」で表すと、読取理解に費やす時間を読取難度、解決にかかる時間を解決難度として学習内容や学習問題の難度を設計することができる。これを設計難度という。
難易度の単位を時間秒「s」で表すので、学習内容の難易度、学習量、学習視聴時間、読み取り時間、文字等書き上げ表現時間、文章表現時間等、時間に帰着する物事は統一的に「s」で数値化できることになる。
【0006】
例えば、上記[0005]の内容は12行程度に相当するので、難度は120sといえる。それは学習者には学習難度が120s、これを音声化した場合視聴者にとっては標準視聴速度が120sと説明される。120秒程度で視聴する速さが一般化した標準スピードになる。
[0005]の学習難度は120sである。そして、標準視聴スピードで視聴するのに必要な時間は120s程度となる。
【0007】
学習視聴速度を数値化して標準化できれば、学習内容を全て音声化したかたちで学習スピードを、高速ならびに超高速スピードとして規定することができる。
ここで、1行45字の視聴スピードを10sとすると、秒速4.5文字の読み上げ速度が標準となる。実際は、標準の読み上げスピードはヒトの聴き取り標準スピードと誤差を有するが、理式や数式関係の高難度読み上げ、雑音のある視聴環境等が複雑に関わってくるので、ここでは、1行(40字から45字)10sを標準の視聴・学習スピードとして規定する。
日本語で表現された1行(40字から45字)の標準学習難度は10sである。
【0008】
視聴標準スピードの1.1倍から1.5倍未満の視聴スピードで学習する場合を高速学習、1.5倍以上の速さで学習する場合を超高速学習と規定する。
【0009】
理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツを設計するためには難度設計が必要である。学習内容を音声化することで学習内容を読み取る必要性はなくなるので、読取難度は0に近づく。これまでの学習スタイルは文字や文章を読み取る視覚能に依存したかたちであるが、学習内容を音声化することで、聴覚能を主体にした学習スタイルがクローズアップされる。
学習障壁になる読み取り難度は未経験の漢字や数学記号で高まるが、音声化することにより学習障壁となる読み取り難度は極力0に近づけることが可能であるが、学習内容を音声化することで新たな学習障壁が生まれてくる。
それは同音異義の問題である。
例えば、難しさは時間の関数だから文章を読み取る設計難度をゼロに近づければ理論的には学習スピードをどこまでも高められるわけであるが、それぞれ人によって理解の道筋に違いがあるので一般化した学習スピードを高めるにも限度がある。
また、内容によっては聴き取り間違いすることもあり、本来の学習内容とはかけ離れたかたちに曲解される恐れがある。スマホでは人の名前を何度か尋ね直すシーンがよくある。
一例を示すと、
「そのとき勝男はもう戻ってこないことを知っていた。」という文書を音声化したとすると、「そのとき鰹はもう戻ってこないことを知っていた。」というように解釈されたりする。
また、「主語はヒトの勝男か魚の鰹か」、「知っていたのは勝男のお母さんか他のだれか」などの混乱を引き起こすことになり兼ねない。
結局、情報を的確に伝えるためには文字による視覚情報と音声化した聴覚情報の両方が必要であることが分かる。
この場合、視覚情報の文字は誤解を低減し情報を精確に伝える力があることを再認識するところである。
このような観点から視覚能に依存する文字情報を素早く適格に伝えるためには、学習内容を可能な限りイラスト化したり図表化して、音声情報、文字情報と合わせて提供できるデジタルコンテンツが超高速学習視聴用デジタルコンテンツに求められる。
百聞は一見に如かずというがその意味するところを超高速学習に引用すると、文字情報が表す内容を可能な限りイラスト化したり図表化して一瞬でその内容を把握できるようにすることである。イラスト化や図表化は抽象的表現力を必要とする。伝えたい内容をイラスト化するということは、その内容を抽象化するということである。
抽象化することは一般化することで、誰にとっても分かり易くすることを意味する。
日本語で表された内容があったとして、それを日本語の分かる日本人が視聴する限りは内容の把握はできるが、例えばイタリア語しか分からない人にはその内容を理解することはできない。しかし、その内容がイラスト化されていたり図表化されていればある程度の内容は伝達可能である。これが図表による抽象化の力である。抽象化はだれにでも分かるように工夫された表現伝達法なのである。理数の本質として抽象化という側面があり、学習内容を図表化するコンテンツ表現ソフト技術は本発明に欠かせない。
【0010】
ここに実際の難度設計事例を示す。
本例は、大学生のリメディアル用の数学テスト問題について難度設計したものである。題意を読み取るために20sが設定され、設問解法に10s+100sと10s+60sが設定され計200sの難度に設計された問題になっている。
本問は平成31年に大学生の学力診断テストに活用されたものである。
【0011】
理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツによって学習者が学習成果を効果的に挙げる方法は、学習分野の学習障壁となる馴染みのない語句や言葉の経験値を高めることである。
本発明では、学習内容を言葉の壁をなくすコンテンツと内容説明のコンテンツに分けて超高速学習視聴用デジタルコンテンツを構成している。
▲1▼言葉の壁をなくすコンテンツと▲2▼内容説明のコンテンツの2つを学習内容を学習者がインプットする段階のデジタルコンテンツとすれば、学び取った知識・技能をアウトプットするコンテンツがもう一つ準備されている。これを▲3▼3秒口頭試問のコンテンツとする。
本発明は、学習効果を高めるために知識・技能を学習インプットするための2つのコンテンツと学び取った知識・技能をアウトプットするための3秒口頭試問のコンテンツの3つのコンテンツで構成している。
【0012】
学習要素とは学習内容を理解するために欠かせない語句やキーポイントのことで、その語句の意味や表現内容が分からなければ学習内容全体が分かり難くなる必須の要理解要件である。
例えば、
「細胞の核内で複製されたDNAはその量が2倍になるが」
「細胞の核内で転写されたDNAはその量が2倍になるが」
と表現された内容では「複製」と「転写」が違っているだけだが、前者は細胞分裂の準備が進む過程で、後者はタンパク質合成のセントラルドグマの過程を説明する内容になる。
だから、「fukusei」と音声化するところを誤って「tensha」と音声化してしまうと誤解を生むことになる。
DNAについて学ぶ場合、「複製」や「転写」という語句の持つ意味や表現内容が学習要素ということであり、この内容をだれもが分かるようにイラスト化したり図表化すれば学習スピードを格段に速くできる。
超高速学習の基本は学習難度を小さくして、合理的に学べるように学習内容を音声化したり抽象化することにある。学習内容を抽象化するためには、そこに表現されている内容を一瞬で分かるようにイラストで表わすことが重要であり、そのためには表現内容を学習要素に分解するソフト技術が不可欠である。
「複製」と「転写」は生物分野の専門用語である。
日本の森林はブナやクスノキなどの広葉樹に覆われた照葉樹林が多いことは知られている。
しかし、森林が永年の間に陰樹が優占種となりスダジイやブナ、エゾマツなどが繁茂する極相林になることそして、極相をクライマックスと表現することなども生物分野や林業のキーワードとなる専門用語である。
このような専門用語は一般の人たちには言葉の壁になり、学習難度を高めてしまう。だから、学習難度を小さくするためには学習内容の範囲に出てくる専門用語の壁をなくす必要がある。
そのためには、それらの用語に接する経験値を高めることで学習難度を小さくすることができる。幼児が1つの言語を身に着けていく過程は、まず耳学問であり、繰り返し耳にしていれば自然とその用語の活用の局面が分かってくるように観える。耳にする回数の多い語句は敏感に聴き取ることができる。反対に、経験値のない語句の意味やイメージは捉え難いのである。
このような考えから、言葉の壁をなくすデジタルコンテンツが作られている。
言葉の壁をなくすコンテンツの内容についてここに一例を示す。
【0013】
内容説明のコンテンツは学習分野が体系化されたかたちで、抽象化された図表と関連付けて構成されている。つまり、内容説明を視聴しながら、添付している図表がイメージできるようになれば、その内容の知識・技能が定着できたことを意味する。図表はそのためにも不可欠な存在である。音声化した学習材は眼を瞑っても学ぶことができる。眼を瞑って耳学しながらそこにある図表を明確に思い浮かべるようになる。内容説明の学習コンテンツは言葉の壁をなくすコンテンツとセットになっている。言葉の壁をなくすコンテンツの視聴回数が、内容説明のコンテンツの修得率と正の強い相関があるからである。
言葉の壁をなくすコンテンツは内容説明のコンテンツの部分集合(一部)だから、当然に正の強い相関があるのは自明であり、言葉の壁をなくすコンテンツを超高速で何回視聴しているかまたその定着率で内容説明の理解も深まることが次の図から説明できる。
言葉の壁をなくすコンテンツを繰り返し視聴することで経験値が高まり、学習分野の専門用語などキーワードとなる言葉に馴染みが出てくる。そうして、同じ学習分野の内容説明を視聴すれば効率よく理解が進むようになる。短い時間で繰り返し視聴し、学習分野の知識・技能の定着を図るのが本発明の基本となるメカニズムである。学習コンテンツの説明内容は聴き間違いを防ぐために視覚情報として文書が掲載されている。多くの場合、内容説明のコンテンツを学習する場合は文書を確認しながら耳学で進んでいくが、学習者の中には眼を閉じて音声だけで進める人も多く散見される。視覚情報が大きくなり過ぎると視覚能が勝って、聴覚能による受容効率が制限される傾向があるからだと考えられる。
内容説明コンテンツの内容についてここに一例を示す。
【0014】
3秒口頭試問のコンテンツは学習した内容のアウトプットを狙って開発したものである。名前に示す通り内容説明のコンテンツで学習した関連事項から、音声化された問題が質問形式で提示される。そして、3秒程度間があって解答が音声で流される。
学習者が、質問されて3秒以内に声を出して答える形式になっている。獲得した知識・技能を自分の声でアウトプットするかたちである。多くの場合、アウトプットの仕方は手で文字を書いて表現するかたちであり、理数に関する内容について声を挙げてアウトプットする機会はあまりに少なかった。だまって学習しだまって表現する学習スタイルであり、かつて、理式や数式等を声に出して情報交換する局面はほとんどなかった。
本発明による理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツは、技術の発達によって理数の内容がAI音声化ソフトウェアを活用して音声化できるようになり、それに伴って理数の超高速学習視聴用デジタルコンテンツを作成するソフト技術を積み上げ、音声で即応するアウトプット方法を3秒口頭試問のコンテンツに応用・開発することができた。学習者のさらなる学習効果を期待するものである。
3秒口頭試問のコンテンツの内容について一例を示す。
(1)質問の内容について
(2)答えと解説について
音声で質問が、「一般に地震波の伝播速度は地殻、地殻下のリソスフェア、アセノスフェアでは、どこが速いか答えなさい。」
と問いかけてくる。
そうすると、3・4秒後に(2)のコンテンツ画面が現れ、
「地殻下のリソスフェアの伝播速度が速い」
と答えが音声で流れ、続いて、細やかな解説が流れてくる、というコンテンツの作りになっている。質問シーンや解答シーンには、言葉の壁をなくすコンテンツや内容説明のコンテンツに添えた同じイラストや図表を掲載して、共通性を持たせてイメージングの強化を図っている。
【発明の効果】
【0015】
理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツは、理数に関する学習内容を全てAI音声化しているので、デジタル機器によっていつでも、どこででも学ぶことができる。
【0016】
理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツは、例えば、生物分野や地学分野の1年間の学習量が35000~40000sと難度計算されている。
よって、通常1年間かけて学ぶ学習量を、1日に15分の視聴で高々45日、20分の学習で33日程度で終わらせることができる。
しかも、3種類のコンテンツで、言葉の壁をなくし、内容説明を学び、3秒口頭試問で即応できる力を養うかたちで、1年分の学習分野を3回程度繰り返して学ぶという学習成果がもたらされることになる。
知識・技能を定着させるためには繰り返し学習が必要であるが、本発明コンテンツを用いれば高い繰り返し効果が得られる。
【0017】
本発明にによる理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツは、コンテンツそのものが高速・超高速の学習スピードを備えており、AI音声化されているので、1.5倍速以上の超高速でも誤解なく視聴できる性能を有している。
【0018】
デジタルコンテンツはオンライン対応ができるので、全国どこでも配信できるとともに、学習者は学習場所を選ばず短時間で学習成果を追求できる。
【0019】
難易度は時間の関数であるので、難度の高い内容を学習要素に分解した本発明を適用すれば、繰り返し効果によって難しい内容でもだれもが短時間で抵抗なく経験値を高めることができる。
よって、音声化されている以上読み取り難度が0に近いので、例え小学生であっても高校生の学ぶ内容を短時間で修得可能である。それは、眼の不自由な方々であってもかたや外国の方々にあっても言えることである。
【0020】
本発明によるデジタルコンテンツはコンテンツそのものが標準の視聴スピード、高速もしくは超高速のスピードで視聴できる性能を有しているが、例えば、ヒトが学習内容を読み上げて音声化したコンテンツなどデジタル機器で視聴速度を変えることはできる。しかし、[0011]に示した通り▲1▼言葉の壁をなくすコンテンツ▲2▼内容説明のコンテンツ▲3▼3秒口頭試問のコンテンツの3種類のコンテンツを組み合わせて学習効果を高めるように構成したコンテンツは、本発明による理数に関する超高速学習視聴用デジタルコンテンツ以外にはない。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】学習要素に分解表示した言葉の壁をなくす「マグマと造岩過程」コンテンツ例と音声化データ
図2】「マグマと造岩過程」の内容説明を示すコンテンツの例と音声化データ
図3】岩石に関する3秒口頭試問の例 (1)質問 (2)答え
図1
図2
図3