专利名称：学习支持系统以及学习支持方法
技术领域：
本发明涉及向学习者提示适合于学习者的理解度或技能水平的问题的学习支持系统。
背景技术：
当向学习者提示符合学习者的理解度或技能水平的练习问题时，能够提高学习者的学习愿望，提高学习效果。另外，正在要求由个别指导私塾代表的、根据学习者个人的技能进行极细的指导的“教育的个性化”。为了提供这样的适合学习者的个别学习，例如在专利文献I中记载了外语文章的难易度判定方法，该方法根据在教科书数据库中存储的数据求出各单词的难易度等，使用该难易度来判定成为分析对象的任意英语文章的难易度。
另外，在专利文献2中记载了以下学习测试方法根据将用户为了输入解答所需要的解答时间和预先设定的基准解答时间进行比较的结果，向用户提供建议，制作下一个学习测试。另外，在专利文献3中记载了能力值推定方法，该方法在使用计算机的测验中测定包含用于掌握问题的问题掌握时间和用于解答问题的问题解答时间的解答时间，根据上述内容掌握时间和上述问题解答时间以及问题的正误，推定被测试者的能力值。另外，在专利文献4中记载了一种鉴定测试的评价方法，用于根据选择的限制时间和测验问题的解答格式纸的解答，检测与该解答对应的正确答案数，从该正确答案数以及上述限制时间中提取出评价数据。另外，在专利文献5中记载了一种学习支持系统，用于取得解答信息并根据这些解答信息解析学习者的能力，根据解析结果分发与各学习者每一个人的能力对应的追加问题或者学习者的评价。专利文献I :日本特开2003 - 66828号公报专利文献2 :日本特开2002 - 108199号公报专利文献3 :日本特开2007 - 271886号公报专利文献4 :日本特开2006 - 309084号公报专利文献5 :日本特开2003 - 156996号公报在上述的专利文献I 5中记载的方法中有以下的问题。例如在专利文献I中公开了不仅利用正解率,而且利用在教材中使用的词汇水平的方法。但是，即使是相同的英语能力，词汇水平也因人而异。例如，也有低级水平的学习者知道高级水平的学习者所不知道的单词的情况，反之亦然。因此，在基于词汇水平的学习方法中，难于提供与每一个人的技能对应的问题。另外，在专利文献2 4中公开了利用解答时间推定能力的方法。但是，难以将学习者随机地选择解答选择项来解答、碰巧成为正确解的情况、与具有自信地立即解答而成为正确解的情况区分。另外，也有记着过去的问题和正确解，根据记忆内容进行解答的情况。因此，在专利文献2 4中记载的方法中，难以测定真正的语言能力。另外，在专利文献5中，公开了制作教育目的能力图或者难易度、制作与各问题的对应表的方法。但是问题制作以及图的制作需要庞大的工时，而且具有在问题中仅利用人工制作的英语，不能使用能够通过杂志或者报纸等得到的纯正的英语这样的问题。S卩，在现有的方法中，不能充分提高学习者的学习效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种学习支持装置，它能提供与学习者的技能水平对应的问题。本申请中公开的发明的代表的一例如下所示。即，一种通过具有处理器以及存储·器的计算机构成的学习支持系统，其中，具有存储要向解答者提出的问题的问题数据库、以及记录针对向解答者提出的问题的解答结果的学习履历数据库，所述学习支持系统具有问题生成部，其生成关于因使得单词变化的扰动而发生了变化的单词的问题，并将其存储在问题数据库中；问题提示部，其向解答者提出从上述问题数据库中提取出的问题；解答取得部，其接受针对上述提出的问题的解答；评分部，其参照上述问题数据库判定解答的正误；和熟练度推定部，其在上述学习履历数据库中存储上述判定的结果，上述熟练度推定部比较正确解答的问题的扰动的种类数和预定的第二阈值，上述问题生成部在上述正确解答的问题的扰动的种类数比上述第二阈值小的情况下，生成因种类不同的扰动而发生了变化的单词，并把关于该生成的单词的问题作为候补问题。根据本发明的代表的实施方式，因为提供与学习者的熟练度对应的问题，所以能够提高学习效率。
图I是表示本发明的第一实施方式的学习支持装置的硬件结构的框图。图2是表示第一实施方式的学习支持装置的结构的功能框图。图3是说明第一实施方式的教材数据库的结构的图。图4是说明第一实施方式的单词难易度表的结构的图。图5是说明第一实施方式的同义词表的结构的图。图6是说明第一实施方式的反义词表的结构的图。图7是说明第一实施方式的变形规则表的结构的图。图8是说明第一实施方式的问题数据库的结构的图。图9是说明第一实施方式的学习履历数据库的结构的图。图10是通过第一实施方式的熟练度推定部执行的处理的流程图。图11是对第一实施方式中的扰动种类数进行计数的处理的流程图。图12A是第一实施方式的问题生成部的处理的流程图。图12B是第一实施方式的问题生成部的处理的流程图。图13A是第一实施方式的改变扰动的处理的流程图。图13B是第一实施方式的改变扰动的处理的流程图。图14是第一实施方式中的单词难易度表的生成处理的流程图。
图15是第一实施方式中的决定教材数据库的副本的难易度的处理的流程图。图16是说明第一实施方式的变形例的连音规则表的结构的图。图17是 说明第一实施方式的变形例的连音句法规则表(Bigram表)的结构的图。图18是说明第一实施方式的变形例的连音句法规则表(连音候补位置表)的结构的图。图19是说明第一实施方式的变形例中的连音句法规则表的生成处理的流程图。图20是说明第一实施方式的变形例的问题生成处理的流程图。图21是表示第二实施方式的学习支持装置的结构的功能框图。符号说明11 处理器(CPU)12存储器13 存储装置(HDD)14输入接口15输出接口101学习支持装置102难易度输入部103教材选择部104教材数据库105问题生成部106扰动规则数据库107解答取得部108评分部109熟练度推定部110学习履历数据库111问题数据库112问题提示部1102学习用教材难易度提示部
具体实施例方式<实施方式1>图I是表示本发明的第一实施方式的学习支持装置101的硬件结构的框图。第一实施方式的学习支持装置101是具有处理器(CPU) 11、存储器12、存储装置(HDD) 13、输入接口 14以及输出接口 15的计算机。此外，学习支持装置101也可以具有用于和其他计算机通信的网络接口。处理器11执行在存储器12中存储的程序。存储器12例如是DRAM (DynamicRandomAccess Memory)那样的高速而且易失性的存储装置,存储通过处理器11执行的程序以及在执行程序时使用的数据。存储装置13例如是磁存储装置、闪存等大容量而且非易失性的存储装置，存储通过处理器11执行的程序以及在执行程序时使用的数据。即，通过处理器11执行的程序从存储装置13中读出，被加载到存储器12内，通过处理器11执行。
输入接口 14接受来自作为输入设备的键盘16以及鼠标17的输入。输出接口 15与作为输出装置的显示器18以及扬声器19连接，输出用于在显示器18上显示图像的信号以及用于从扬声器19输出声音的音响信号。图2是表示第一实施方式的学习支持装置101的结构的功能框图。第一实施方式的学习支持装置101具有难易度输入部102、教材选择部103、问题生成部105、解答取得部107、评分部108、熟练度推定部109以及问题提示部112。所述各部通过由CPU 11执行预定的程序来实现。存储装置13存储教材数据库104 (参照图3)、扰动规则数据库106 (参照图5、图
6、图7)、学习履历数据库110 (参照图9)以及问题数据库111 (参照图8)。
难易度输入部102根据由学习者113输入的年龄决定要提出的问题的难易度。在本实施方式中，对该难易度使用学习者的年龄，但是也可以使用其他指标(例如学年)。此夕卜，也可以以年龄为基础变更难易度(例如±1、或者0 +2等)。教材选择部103使用输入的难易度检索教材数据库104，选择作为制作问题的基础的教材(副本(transcription))。问题生成部105使用由教材选择部103选择的教材，参照学习者113的熟练度以及扰动数据库106，生成问题以及正确解，在问题数据库111中存储生成的问题以及正确解，同时将其发送到问题提示部。在后面参照图12A、图12B、图20说明问题生成部105执行的处理。问题提示部112从在问题数据库111中存储的候补问题中选择要提出的问题，通过在显示器18上显示以及从扬声器19输出声音信号，向学习者113提供选择出的问题。学习者113解答从问题提示部112提供的问题，使用输入装置(键盘16、鼠标17等)进行输入。特别是本实施方式的学习支持装置是适合于提出听取读出的英文并默写该英文的、所谓的听写测试的问题的装置。另外，本实施方式的学习支持装置是也可以适合于提出听取读出的英文，并且使该英文的一部分成为空栏的问题、即空栏补充问题的装置。因此，问题提示部112从扬声器19用声音信号输出英文，在显示器18上显示一部分(出题位置)缺失的英文。解答取得部107取得学习者113使用输入装置输入的解答，输出解答信息、解答属性信息以及问题ID。解答信息是学习者113输入的解答本身。解答属性信息是表示解答需要的时间的信息，例如是从问题的声音输出结束起到解答结束的时间，解答取得部107取得问题提示部112提示(朗读结束)问题位置的单词的时刻，取得学习者开始输入解答的时刻和结束解答的时刻。然后，解答取得部107把解答输入开始时刻和解答输入结束时刻的差作为解答时间，把问题提示时刻和解答输入结束时刻的差作为解答延迟时间。计算出的解答时间以及解答延迟时间被存储在问题履历数据库110 (参照图9)中。问题ID是从问题提示部112提示的问题的ID，也可以在解答输入时取得在问题提供时在显示器18上显示的问题ID。评分部108把从解答取得部107输出的问题ID作为关键字检索问题数据库111，取得正确解。然后，通过比较从解答取得部107输出的解答和取得的正确解，判定学习者113输入的解答的正误并输出评分结果。通过评分部108进行的正误的判定结果，通过熟练度推定部109存储在学习履历数据库110中。
熟练度推定部109通过使用评分部108输出的评分结果参照学习履历数据库110，计算熟练度。计算出的熟练度向问题生成部105输入。熟练度推定部109在学习履历数据库110中存储评分部108输出的评分结果。在后面参照图10说明熟练度推定部109执行的处理。此外，在本实施方式中，关于学习者113直接操作学习支持装置101的例子进行说明，但是也可以学习支持装置101经由通信线路和学习者113操作的计算机连接，学习支持装置101向学习者用计算机发送问题，学 习者用计算机向学习支持装置101发送解答。在这种情况下，学习者用计算机具有在画面上显示从学习支持装置101发送的问题，向学习支持装置101发送学习者113输入的解答的功能即可，该功能例如可以通过Web浏览器实现。图3是表示第一实施方式的教材数据库104的结构的图。教材数据库104包含教材管理表201、副本207以及声音数据211，具有教材管理表201和副本207用链接201关联、以及教材管理表201和声音数据211用链接214关联的结构。教材管理表201包含教材ID 202、对于副本的链接203，副本的难易度204、对于声音数据的链接205以及语速206。教材ID 202是用于识别教材的唯一的标识符。对于副本的链接203是用于访问作为教材的副本207的信息，例如可以使用副本的标识符、副本的存储场所的标识符。副本的难易度204是根据在副本中包含的单词的难易度生成的值。对于声音数据的链接205是用于访问读出了作为教材的副本的声音数据211的信息，例如可以使用声音数据的标识符、或者声音数据的存储场所的标识符。语速206是读出声音数据211的速度，例如可以用每一分钟的单词数规定。副本207在被加工成问题后从问题提示部112输出，显示在显示器18上。另外，声音数据211从问题提不部112中输出，从扬声器19作为音响信号被输出。图4是说明第一实施方式的单词难易度表301的结构的图。单词难易度表301在推定教材的难易度时被使用，包含单词ID 302、单词303以及难易度304，通过单词难易度表生成处理(图14)生成。单词难易度表301也可以是教材数据库104的一部分，另外，教材数据库301在用别的装置制作，并被导入本实施方式的学习支持装置101中的情况下，也可以由该别的装置具有单词难易度表301。单词ID 302是用于识别在难易度的推定中使用的单词的唯一的标识符。单词303是在难易度的推定中使用的单词。难易度304是该单词的难易度，例如可以使用希望理解该单词的年龄。扰动规则数据库106包含与扰动的种类对应的同义词表401 (参照图5)、反义词表501 (图6)以及变形规则表601 (图7)。此外，扰动规则数据库106也可以不包含同义词表、反义词表以及变形规则表的全部，如果包含两个以上则可以变更扰动的种类，如果至少包含一个则可以在同种扰动中变更扰动(即变形单词)。在本实施方式中，所谓“扰动”是对文章中的单词表记施加微小的变形，具体来说，是指用反义词或者同义词置换文章中的英语单词，进而用现在形/过去形、单数形/复数形等预定的规则使其变形。通过学习包含置换为反义词或者同义词的单词或者变形后的单词的英文，提高英文的理解力特别是听力。图5是说明第一实施方式的同义词表401的结构的图。同义词表401是登记句子中可置换的同义词的表,包含单词ID 402、单词403、词类404、同义词数405以及同义词406。单词ID 402是用于识别在同义词表401中登记的单词的唯一的标识符。此外，单词ID 402可以是和单词难易度表301的单词ID 302相同的标识符，也可以是同义词表401中固有的标识符。词类404是在单词403中登记的单词的词类。同义词数405是在同义词406中登记的单词的数目。同义词406是在单词403中登记的单词的同义词。 图6是说明第一实施方式的反义词表501的结构的图。反义词表501是登记句子中可置换的反义词的表，包含单词ID 502、单词503、词类504、反义词数505以及反义词506。单词ID 502是用于识别在反义词表501中登记的单词的唯一的标识符。此外，单词ID 502可以是和单词难易度表301的单词ID 302或者同义词表401的单词ID 402相同的标识符，也可以是反义词表501中固有的标识符。词类504是在单词503中登记的单词的词类。反义词数505是在反义词506中登记的单词的数目。反义词506是在单词503中登记的单词的反义词。图7是说明第一实施方式的变形规则表601的结构的图。变形规则表601包含规则ID 602以及规则603。规则ID 602是用于识别在变形规则表601中登记的变形规则的唯一的标识符。规则603是变形句子中的单词的规则。例如，规则ID=I的规则是相互变换现在形和过去形的规则，规则ID=2的规则是相互变换原形和第三人称单数现在形的规则，规则ID=3的规则是相互变换单数形和复数形的规则。图8是说明第一实施方式的问题数据库111的结构的图。问题数据库111是存储通过问题生成部105生成的问题的数据库，包含问题ID702、教材ID 703、源问题ID 704、扰动种类ID 705、扰动ID 706、扰动后的单词707、声音开始时刻708、声音结束时刻709以及伴生词710。问题ID 702是用于识别在问题数据库111中登记的问题的唯一的标识符。教材ID 703是用于识别在制作问题时使用的教材的唯一的标识符。源问题ID704是在通过扰动生成问题的情况下成为生成该问题的源的问题的标识符。扰动种类ID 705是表示在制作问题时使用的扰动的种类的标识符。扰动ID 706是用于识别在制作问题时使用的扰动的唯一的标识符。扰动后的单词707是通过扰动使出题的单词变形后的单词(即学习者应该解答的单词)。声音开始时刻708是在声音数据中开始朗读出题的单词的时刻，声音结束时刻709是在声音数据中结束朗读该单词的时刻，伴生词710是和出题的单词一起使用的单词。图9是说明第一实施方式的学习履历数据库110的结构的图。学习履历数据库110针对每一学习者ID设置了表802，各表802包含问题ID 803、正确解单词804、第一次解答805、第二次解答810..·。第一次解答805包含关于第一次解答的解答日期时间806、解答延迟时间807、解答时间808以及正误809。此外，第二次解答810包含关于第二次解答的相同的数据。问题ID 803是用于识别在问题数据库111中登记的问题的唯一的标识符，使用与第一实施方式的问题数据库111 (图8)的问题ID 702相同的标识符。正确解单词804是学习者作为正确解应该解答的单词。解答日期时间806是解答输入结束的日期时间。解答延迟时间807是该单词朗读结束(声音结束时刻709)后到学习者结束输入解答为止的时间。解答时间808是学习者为输入解答所需要的时间(即从开始输入解答到结束输入解答的时间)。正误809表示学习者输入的解答是否与正确解一致。此外，在从图3到图9中表示了以表形式构成各数据库的例子，但是也可以是其他形式。图10是通过第一实施方式的熟练度推定部109执行的处理的流程图。首先，熟练度推定部109判定该问题是否正确解答(901)。其结果，在该问题正确解答的情况下，将连续正确解答次数与预定的阈值(Thl)进行比较(902)。其结果，如果连续正确解答次数在预定的阈值(Thl)以下，则判定为学习未进行到能够连续正确解答预定次数的程度，把熟练度设定为5 (903)。另一方面，如果连续正确解答次数超过预定的阈值(Thl)，则判定为以能够连续正确解答预定次数的程度进行了充分的学习，将在正确回答的问题中包含的扰动种类数和预定的阈值(Th2)进行比较(904)。其结果，如果扰动种类数在预定的阈值(Th2)以下，则判定为对于扰动的学习不足，把熟练度设定为6 (905)。另一方面，如果扰动种类数超过预定的阈值(Th2)，则因为对于扰动的学习充分，所以将解答延迟时间和预定的阈值(Th3)进行比较(906)。其结果，如果解答延迟时间在预定的阈值(Th3)以上，则判定为解答缓慢，把熟练度设定为7 (907)。另一方面，如果解答延迟时间比预定的阈值(Th3)小，则判定为能够迅速回答，把熟练度设定为8 (908)。另一方面，在步骤901中判定为该问题错误回答的情况下，将解答延迟时间和预定的阈值(Th4 )进行比较(909 )。其结果，如果解答延迟时间比预定的阈值(Th4 )大，则因为解答缓慢，所以把熟练度设定为4 (910)。另一方面，如果解答延迟时间在预定的阈值(Th4)以下，则将正确回答的问题的扰动种类数和预定的阈值(Th5)进行比较(911)。其结果，如果扰动种类数比预定的阈值(Th5)小，则判定对于扰动的学习不足，把熟练度设定为3 (912)。另一方面，如果扰动种类数在预定的阈值(Th5)以上，则判定为对于扰动进行过很多的学习，将连续错误回答次数和预定的阈值(Th6)进行比较(913)。其结果，如果连续错误回答次数比预定的阈值(Th6)大，则因为连续错误回答次数多，所以把熟练度设定为2
(914)。另一方面，如果连续错误回答次数在预定的阈值(Th6)以下，则把熟练度设定为I
(915)。这样，在本实施方式中，根据该问题的正误、解答延迟时间、扰动类的种类、连续正确解答次数以及连续错误回答次数，发现学习者的弱点，判定熟练度。图11是对第一实施方式中的扰动种类数进行计数的处理的流程图。计数所得的扰动种类数在图10的步骤904、911中被利用。首先，把该问题的问题ID设定为变量A (1901)。其后，参照问题数据库111，把问题ID 702等于A的问题的源问题ID 704设定为变量B (1902)。其后，参照问题数据库111，把源问题ID 704等于B的问题的问题ID 702的集合设定为变量C (1903)。其后，参照学习履历数据库110，把正确解答的问题的问题ID的集合设定为变量D (1904)。其后，核对在变量D中包含的问题ID和在变量C中包含的问题ID，参照问题DB111总计与问题ID —致的问题对应的扰动种类ID 705的数目(1905)。通过上述的处理，对生成源的问题相同的问题中的正确解答的问题的扰动种类数进行总计。由此，能够对正确解答的扰动种类数计数。
图12A以及图12B是通过第一实施方式的问题生成部105进行的处理的流程图。首先，把问题ID (X)初始设定为I (1001)。其后，根据问题x的熟练度来分配处理，制作与各熟练度对应的候补问题。最初，判定问题X的熟练度是否是8( 1002)。在问题x的熟练度是8的情况下，因为学习者对问题X已充分学习，所以不制作候补问题，前进到步骤1017，转移到下一问题。接着判定问题X的熟练度是否是7 (1003)。在问题X的熟练度是7的情况下，因为解答缓慢，所以希望缩短到解答为止的时间，即提高能够理解的英语的速度。因此，从候补教材中提取出语速慢的教材，提取出单词难易度一致的单词，作为候补问题(1004)。接着，判定问题X的熟练度是否是6(1005)。在问题X的熟练度是6的情况下，因为对于扰动的学习不足，所以希望改变模式进一步学习。因此，从候补教材中提取出包含问题X的正确解单词的教材，制作以不同种类的扰动使正确解单词变化的单词，把该单词作为候补问题(1006)。接着，判定问题X的熟练度是否是5( 1007)。在问题X的熟练度是5的情况下,认为连续正确解答次数少，学习内容未巩固。因此，从候补教材中提取出包含问题X的正确解单词的教材，制作以同种扰动中的不同扰动使正确解单词变化后的单词，把该单词作为候补问题(1008)。接着，判定问题X的熟练度是否是4 (1009)。在问题x的熟练度是4的情况下，因为解答缓慢，所以希望缩短到解答为止的时间，即提高能够理解的英语的速度。因此，从候补教材中提取出语速慢而且包含问题X的正确解单词的教材，把该单词作为候补问题(1010)。接着，判定问题X的熟练度是否是3(1011)。在问题X的熟练度是3的情况下，因为对于扰动的学习不足，所以希望改变模式进一步学习。因此，生成以不同种类的扰动使教材难易度一致而且包含问题X的正确解单词的教材中的该单词变化后的单词，作为候补问题(1012)。接着，判定问题X的熟练度是否是2(1013)。在问题X的熟练度是2的情况下，因为连续错误回答多，整体学习不足，所以生成以同种扰动中的不同扰动使教材难易度一致而且包含问题X的正确解单词的教材中的该单词变化后的单词，作为候补问题(1014)。接着，判定问题X的熟练度是否是1(1015)。在问题X的熟练度是I的情况下，因为连续错误回答少，所以判定为对于问题X的学习不足，把和问题X相同的问题作为候补问题(1016)其后，对于下一问题，为制作候补问题，在问题ID (X)上加I (1017)。其后，判定问题ID (X)是否比问题数大(1018)，如果问题ID (X)比问题数大，则因为全部问题的制作已经结束，所以搜索候补问题，如果是相同的问题则删除一方，汇总问题(1019)。另一方面，如果问题ID (X)不超过问题数，则因为有制作未结束的问题，所以返回步骤1002。其后，问题提示部112根据学习者的要求，把候补问题作为精炼问题而输出(1020)。学习者的要求例 如是学习时间、问题数等。图13A、图13B是第一实施方式的改变扰动的处理的流程图，表示通过问题生成部105在步骤1006、1008、1012、1014中执行的处理的细节。首先，参照同义词表401，检索和候补问题的单词相同的单词403(2001)。其结果，在发现了相同的单词的情况下(在2002中，“是”)，在变量“Found同义词”中设定I (2003)，把找到的单词的单词ID 402设定为变量A(2004)。另一方面，在未发现相同的单词的情况下(在2002中“否”)，在变量“Found同义词”中设定O (2005)。接着，参照反义词表501，检索和候补问题的单词相同的单词503(2006)。其结果，在发现了相同的单词的情况下(在2007中，“是”)，在变量“Found反义词”中设定I (2008)，把找到的单词的单词ID 402设定为变量B(2009)。另一方面，在未发现相同的单词的情况下(在2007中“否”)，在变量“Found反义词”中设定O (2010)。接着，参照变形规则表601，检索可适用于候补问题的单词的变形规则(2011)。其结果，在发现了可适用的变形规则的情况下(在步骤2012中，“是”)，在变量“Found变形规贝丨J”中设定I (2013)，把找到的变形规则的规则ID 602设定为变量C (2014)。另一方面，在未发现可适用的变形规则的情况下(在步骤2012中“否”)，在变量“Found变形规则”中设定 O (2015)。其后，从找到的同义词、反义词以及变形规则中选择一个，决定扰动的种类(2016)，根据扰动的种类来分配处理(2017)。S卩，在步骤1006以及1012中，因为扰动的种类改变，所以选择不同的扰动。在这种情况下，如果有两个以上的选择项，则通过随机方式选择扰动的种类。另一方面，在步骤1008以及1014中，因为在同种的扰动中改变扰动，所以选择相同的扰动。如果选择的扰动的种类是同义词，则从同义词表401的同义词406中随机地选择单词，把选择的单词设定为变量X(2018)。如果选择的扰动的种类是变形，则根据变形规则表601的规则603变形候补问题的单词，把变形后的单词设定为变量X (2019)。如果选择的扰动的种类是反义词，则从反义词表501的反义词506中随机地选择单词，把选择的单词设定为变量X (2020)。其后，把X作为扰动后的单词输出(2021)。下面说明第一实施方式的学习支持装置101中的熟练度推定、问题生成以外的附带的处理。单词难易度表生成处理(图14)以及难易度决定处理(图15)等附带的处理，通过学习支持装置101的处理器11执行预定的程序来进行，但是也可以由别的计算机执行。图14是第一实施方式中的生成单词难易度表301的处理的流程图。首先，把教材ID (i)初始设定为I (1201)。其后，把在教材i内包含的英文分解为单词，给分解后的各单词附加ID (j) (1202)。
接着，把单词ID (j)初始设定为I (1203)。其后，计算单词j的初次出现难易度，登记在单词难易度表301内。即，如果教材i的副本的难易度204比在单词难易度表301内登记的单词j的难易度304小，则把教材i的副本的难易度204作为单词j的难易度304，登记在单词难易度表301内。其后，为进行下一单词的处理，在j上加I (1205)，判定j是否超过在教材i中包含的单词数(1206)。其结果，如果j在教材i的单词数以下，则因为在教材i中有尚未处理的单词，所以返回步骤1204，处理下一单词。另一方面，如果j比教材i的单词数大，则因为教材i中包含的全部单词的处理结束，所以为处理下一教材，在i上加I (1207)。其后，判定i是否超过教材数(1208)。如果i在教材数以下，则因为还有尚未处理的教材，所以返回步骤1202，处理下一教材。另一方面，如果i超过了教材数，则因为全部教材的处理结束，所以把单词难易度表301作为文件来输出，存储在存储装置13内。图15是第一实施方式中的决定教材数据库104的副本的难易度204的处理的流 程图。首先，从副本中除去基本单词(1301)。这里除去的基本单词例如是“a”、“the”、“is”等在英文中频繁出现的单词。其后，把在副本中包含的单词的词形标准化(1302 )。例如，如果各单词是复数形则变换为单数形，如果是过去形则变换为现在形。该词形的标准化处理可以使用公知的方法(例如在德永健伸著「情報検索i言語処理」东京大学出版等中公开的方法)。接着，把句子ID (i)初始设定为I (1303)，把单词ID (j)初始设定为I (1304)。其后，判定单词j是否登记在单词难易度表301中(1305)。如果单词j登记在单词难易度表301中，则参照单词难易度表301，取得单词j的单词难易度304 (1306)。另一方面，如果单词j未登记在单词难易度表301中，则从单词难易度表301中取得该句子中的单词j以外的单词的难易度，把包含有最多的单词的难易度推定为单词j的难易度(1307)。具体说，在句子i中包含的各单词的难易度是2、2、5、4、2、X，难易度X的单词未登记在单词难易度表内的情况下，因为在句子i中包含的单词的难易度的频度，难易度=2为最高，所以把难易度X推定为2。其后，为处理下一单词，在j上加I (1308)，判定j是否比在句子i中包含的单词数大(1309)。其结果，如果j在句子i的单词数以下，则因为句子中有尚未处理的单词，所以返回步骤1305，处理下一单词。另一方面，如果j比句子i的单词数多，则因为句子i中包含的全部单词的处理结束，所以对单词的难易度进行平均来计算句子的难易度。其后，为处理下一句子，在i上加I (1311)，判定i是否比在副本中包含的句子的数目大(1208)。如果i在句子的数目以下，则因为有尚未处理的句子，所以返回步骤1304，处理下一句子。另一方面，如果i比句子的数目大，则因为在副本中包含的全部句子的处理结束，所以对句子的难易度进行平均来计算副本(教材)的难易度(1313)。例如可以使用下式计算副本的难易度。下式中，α以及β，以使难易度成为教材制作者设想的学习学年那样使用回归式计算。副本的难易度=α (单词数/句子数)+β (单词难易度/单词数)<实施方式I的变形例>
下面说明第一实施方式的变形例。在本实施方式中，代替“扰动”而使用连音。所谓连音，是在有两个以上的单词的条件下连续发音时，在单词和单词的边界出现在各个单词单独发音时不表现出的音的现象。连音发生的条件，用后述的规则规定，某特定的单词和单词邻接时未必发生。因此，即使将包含连音的问题句子及其正确解答死记硬背下来，也不一定能正确回答基于相同连音发生规则的别的问题。在本实施方式中，为确认是否获得了关于连音的正确知识，学习基于相同的连音的规则的别的问题。由此，能够期待提高英文的理解力特别是听力。该变形例的学习支持装置101具有连音规则表(图16)、连音句法规则表(图17、图18)，使用这些表执行问题生成处理(图20)。图16是说明第一实施方式的变形例的连音规则表1501的结构的图。
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连音规则表1501是定义关于连音的规则的表，包含规则号码1502以及规则1503。所谓连音是单词彼此的联系，辅音的结尾和元音的开始结合来发音。连音规则表1501被包含在问题生成部105中。此外，连音规则表1501也可以在与问题生成部105分开的存储装置13中存储，使其可由问题生成部105访问。连音规则表1501包含规则号码1502以及规则1503。规则号码1502是用于唯一识别规则的标识符。规则是制作问题时与连音的发生相关的规则。在图16中作为例子表示出13个规则。例如，规则I是规定用(.)、(，)、(’)、(“)、(！)、(？)结束的文字列是句子或者短语的断开处，所以在该文字列后不发生连音的规则。规则2 是规定在单词包含(‘S)、( ‘11)、( ‘d)、( ‘ve)、( ‘t)、( ‘re)、( ‘m)的情况下，因为该单词是变化型(或者有其他的变化型)，所以发生连音的规则。规则3是规定在数词后不发生连音的规则。规则4是规定在前面的单词以辅音结束，下一单词以元音开始的情况下，因为该辅音与兀音相连发音，所以发生连音的规则。规则5是规定前面的单词以辅音+ (e)结束的情况下，因为(e)不发音，所以发生连音的规则。规则6是规定在(t)或(d)被两个辅音夹住时，因为该(t)、(d)不发音，所以发生连音的规则。规则7是规定在前面的单词以(s)、(z)、(se)、(ze)、(ce)结束，该单词以(s)、(z)开始的情况下，因为s 一音比通常长地发音，所以发生连音的规则。规则8是规定在前面的单词以辅音结束，该单词以相同的辅音开始的情况下，因为该辅音比通常长地发音，所以发生连音的规则。规则9是规定在前面的单词以元音结束，该单词以元音开始的情况下，因为在元音之间追加j 一音或者w —音，所以发生连音的规则。规则10是规定在前面的单词以(S)、(z)、(ce)结束，该单词以(y)、(W)开始的情况下，因为S —音和Y 一音成为Sh —音，s 一音和w —音成为SW —音,所以发生连音的规则。规则11是规定在前面的单词以(W)结束，该单词以元音开始的情况下，因为w —音附加在元音上，所以发生连音的规则。
规则12是规定在前面的单词以(d)、(to)结束，该单词以(d)、⑴、(b)、(p)开始的情况下，因为在(d)或(to)中发生声门闭锁(异音)，所以发生连音的规则。规则13是规定在前面的单词以(d)或(to)结束，该单词以(y)开始的情况下，因为两个文字合并，生成j 一音或者ch —音，所以发生连音的规则。图17是说明第一实施方式的变形例的连音句法规则表(Bigram表1700)的结构的图。Bigram表1700包含每一教材ID的表。每一教材ID的表(例如教材ID=I的表1701)包含教材ID 1702、构成行的单词1 703 1705以及构成列的单词1706、1707。Bigram表1700表示在构成行的单词的后面出现构成列的单词的组合的数目。例如在ID=I的教材中，表示在“in”后有“great”的组合出现3次，在“discuss”后有“great”的组合出现4次。通过使用Bigram表1700,在问题生成处理(图20)中能够确定具有同一单词的组(即同一连音结构)的教材。图18是说明第一实施方式的变形例的连音句法规则表(连音候补位置表1800)的结构的图。连音候补位置表1800包含每一教材ID的表。每一教材ID的表(例如教材ID=I的表1801)包含教材ID 1802、规则ID 1803、前置单词位置1804、前置单词1805、后续单词
1(1806)、后续单词2 (1807)以及后续单词3 (1808)。规则ID 1803是用于唯一识别规则的标识符。前置单词位置1804表示前置单词1805在教材(副本)中的位置(即单词从开始起的位置)。前置单词1805是在后续单词1806 1808之前出现的单词。后续单词I 3 (1806 1808)是在前置单词1805之后出现的单词。具体说，后续单词I (1806)是紧接前置单词1805之后出现的单词，后续单词
2(1807)是紧接后续单词I (1806)之后出现的单词，后续单词3 (1808)是紧接后续单词
2(1807)之后出现的单词。后续单词的栏数在图示的连音句法规则表中是3，但是可以比3多也可以比3少。此外，在没有后续的单词或者在与后续的单词之间不发生连音的情况下，登记NULL。图19是说明第一实施方式的变形例中的连音句法规则表的生成处理的流程图。首先，把教材ID (i)设定为初始值I (1401)，把单词ID (j，k)设定为初始值(1，
2)(1402)。通过该设定，比较第一单词和邻接的第二单词。其后，在存储器12中存储的、第j号单词和第k号单词的组合的数上加1(1403)。然后，为处理下一单词组合，在j以及k上分别加I (1404)。然后比较单词ID (j, k)和在教材i中包含的单词数W (1405)，如果单词ID (j,k)的任何一个都在单词数W以下，则为处理下一单词组合，返回步骤1403。另一方面，如果单词ID (j, k)的某一个超过单词数W，则因为对于所有的单词组合的处理结束，所以使用总计的组合数制作bigram表1700 (1406)。其后，参照连音规则表1501，在连音候补位置表1800中存储连音候补(1407)。即，判定第j号单词和第k号单词的组合是否与连音规则表1501的规则1503的某一个一致，在和决定连音发生的规则1503 —致的情况下，在连音候补位置表1800的前置单词位置1804中登记j，在前置单词1805中登记第j号单词，在后续单词I (1806)中登记第i号单词。另外，在第i号的单词后的单词是后续词的情况下，在后续单词2 (1807)中登记第i + I号的单词，在后续单词3 (1808)中登记第i + 2号的单词。此外，所谓后续单词，如前后述，是在与前置单词之间发生连音、或者在后续单词之间发生连音的单词。其后，为处理下一教材，在i上加I (1408)，判定i是否比教材数N大(1409)。其结果，如果i在教材数N以下，则因为有尚未处理的教材，所以返回步骤1402，处理下一单词。另一方面，如果i比教材数N大，则因为全部教材的处理结束，所以把包含bigram表1700以及连音频度表的连音句法规则表作为文件输出，存储在存储装置13中。图20是通过第一实施方式的变形例的问题生成部105以及问题提示部112执行的问题生成处理的流程图，代替上述的问题生成处理(图12A以及图12B)而执行。首先，把问题ID (i)设定为作为初始值的I (1601)。其后，根据问题i的熟练度 来分配处理(1602)。如果问题i的熟练度是1，则从教材DB 104中提取出包含在问题i中包含的单词的问题，向候补问题追加(1608)，前进到步骤1610。如果问题i的熟练度是2，则参照词汇难易度表301，随机地向候补问题追加学习者X应该学习的单词(1609)，前进到步骤1610。在步骤1610，问题提示部112根据学习者的要求，把候补问题作为精炼问题而输出。例如，学习者的要求是学习时间、问题数等。另一方面，如果问题i的熟练度在3以上，则参照连音规则表1501，判定问题i是否是连音(1603)。如果问题i是连音，则参照连音规则表1501，从教材DB 104中提取出包含同一连音规则的问题句子，向候补问题追加(1604)。其后，判定是否是过去错误回答的特定的单词组(1605)。其结果，如果是过去错误回答的特定的单词组，则参照连音句法表(bigram表)1700，从教材DB 104中提取出具有同一单词组的问题句子，向候补问题追加(1606)，前进到步骤1610。另一方面，如果不是过去错误回答的特定的单词组，则参照扰动规则数据库106，对教材DB 104中的问题句子进行变形，向候补问题追加(1607)，前进到步骤1610。如上所述，根据本发明的第一实施方式，根据问题的正误、解答延迟时间、扰动类种类、连续正确解答次数以及连续错误解答次数，发现学习者的弱点，判定熟练度，提出适合于熟练度的问题，所以能够提高学习效率。另外，因为通过使用扰动的变形，取消关于问题和正确解的记忆的影响，所以能够提出学习效率更高的问题。另外，通过使用连音的变形，能够提出对于连音的学习效率高的问题。〈实施方式2>下面说明本发明的第二实施方式。第二实施方式在具有学习用教材难易度提不部1102这点与上述的第一实施方式不同，其他方面相同。因此，对于同一结构以及处理附以相同的符号，省略它们的说明。图21是表示第二实施方式的学习支持装置1101的结构的功能框图。
第二实施方式的学习支持装置1101具有学习用教材难易度提示部1102、教材选择部103、问题生成部105、解答取得部107、评分部108、熟练度推定部109以及问题提示部112。这些各部，通过处理器11执行预定的程序来实现。存储装置13存储教材数据库104 (参照图3)、扰动规则数据库106 (参照图5、图
6、图7)、学习履历数据库110 (参照图9)以及问题数据库111 (参照图8)。学习用教材难易度提示部1102，根据从熟练度推定部109取得的熟练度以及学习履历，参照教材数据库104以及问题数据库111，判定适合学习者的难易度。通过学习用教材难易度提示部1102判定的难易度被输入教材选择部103。通过学习用教材难易度提示部1102进行的难易度的判定，例如可以使用与用图15说明的难易度计算处理同样的方法。另外，和第一实施方式同样，也可以根据从学习者113输入的年龄或者学年，推定要提出的问题的难易度。
如上所述，根据本发明的第二实施方式，在上述第一实施方式的效果之外，因为根据熟练度以及学习履历判定适合学习者的难易度，所以能够省去输入难易度的麻烦，能够提出学习效率更高的问题。到此，关于本发明的实施方式，说明了处理英语问题的情况，但是即使是其他语言，只要是通过扰动能够使成为问题的单词变化来生成其他问题的语言，就可以应用本发明的实施方式的学习支持系统。
权利要求
1.一种通过具有处理器以及存储器的计算机构成的学习支持系统，其特征在于， 具有存储要向解答者提出的问题的问题数据库、以及记录针对向解答者提出的问题的解答结果的学习履历数据库， 所述学习支持系统具有 问题生成部，其生成关于因使得单词变化的扰动而发生了变化的单词的问题，并将其存储在问题数据库中； 问题提示部，其向解答者提出从上述问题数据库中提取出的问题； 解答取得部，其接受针对上述提出的问题的解答； 评分部，其参照上述问题数据库判定解答的正误；和 熟练度推定部，其在上述学习履历数据库中存储上述判定的结果， 上述熟练度推定部比较正确解答的问题的扰动的种类数和预定的第二阈值， 上述问题生成部在上述正确解答的问题的扰动的种类数比上述第二阈值小的情况下，生成因种类不同的扰动而发生了变化的单词，并把关于该生成的单词的问题作为候补问题。
2.根据权利要求I所述的学习支持系统，其特征在于， 上述熟练度推定部，为了计算上述正确解答的问题的扰动的种类数，参照上述问题数据库，取得因扰动而生成而且成为扰动源的问题相同的问题， 从上述问题数据库取得上述已取得的问题的扰动的种类， 合计上述已取得的问题的扰动的种类。
3.根据权利要求I所述的学习支持系统，其特征在于， 上述学习支持系统具有包含同义词、反义词以及变形规则的任意两个以上的扰动的种类的扰动规则数据库， 上述问题生成部，为把关于因上述种类不同的扰动而发生了变化的单词的问题作为候补问题， 从上述扰动规则数据库中选择成为问题的单词， 以随机方式从上述扰动规则数据库中选择上述已选择的单词的变形， 生成关于发生了上述已选择的变形的单词的问题。
4.根据权利要求I所述的学习支持系统，其特征在于， 上述熟练度判定部， 参照上述学习履历数据库，比较连续正确解答次数和预定的第一阈值， 在上述连续正确解答次数比预定的第一阈值大的情况下，进行比较上述正确解答的问题的扰动的种类数和上述第二阈值的处理， 上述问题生成部，在上述连续正确解答次数在上述第一阈值以下的情况下，把关于扰动种类和正确解答的问题相同并且扰动不同的单词的问题作为候补问题。
5.根据权利要求4所述的学习支持系统，其特征在于， 上述解答取得部测定从向解答者提出问题起到解答的输入完成为止的解答延迟时间， 上述熟练度判定部， 参照上述学习履历数据库，判定被输入了解答的问题是否被正确解答， 在该问题被正确解答的情况下，进行比较上述连续正确解答次数和上述第一阈值的处理， 在该问题被错误解答的情况下，参照上述学习履历数据库，比较该问题的解答延迟时间和预定的第四阈值， 上述问题生成部，在上述解答延迟时间比上述第四阈值大的情况下，把语速慢、而且包含该问题的正确解答的单词的问题作为候补问题。
6.根据权利要求5所述的学习支持系统,其特征在于， 上述熟练度判定部，在上述解答延迟时间在上述第四阈值以下的情况下，比较正确解答的问题的扰动的种类数和预定的第五阈值， 上述问题生成部，在上述正确解答的问题的扰动的种类数比上述第五阈值大的情况下，生成因种类不同的扰动而发生了变化的单词，并把关于该生成的单词的问题作为候补问题。
7.根据权利要求6所述的学习支持系统，其特征在于， 上述熟练度判定部，在上述正确解答的问题的扰动的种类数比上述第五阈值小的情况下，参照上述学习履历数据库，比较连续错误解答次数和预定的第六阈值， 上述问题生成部， 在上述连续错误解答次数比上述第六阈值大的情况下，把关于扰动的种类和正确解答的问题相同并且扰动不同的单词的问题作为候补问题， 在上述连续错误解答次数比上述第六阈值小的情况下，把和被输入了上述解答的问题相同的问题作为候补问题。
8.一种学习支持方法，由通过具有处理器以及存储器的计算机构成的学习支持系统执行，其特征在于， 上述学习支持系统具有存储要向解答者提出的问题的问题数据库、以及记录针对向解答者提出的问题的解答结果的学习履历数据库， 上述方法包含以下步骤 问题生成步骤，生成关于因使得单词变化的扰动而发生了变化的单词的问题，并将其存储在问题数据库中； 问题提示步骤，向解答者提出从上述问题数据库中提取出的问题； 解答取得步骤，接受针对上述提出的问题的解答； 评分步骤，参照上述问题数据库判定解答的正误；和 熟练度推定步骤，在上述学习履历数据库中存储上述判定的结果， 在上述熟练度推定步骤中，比较正确解答的问题的扰动的种类数和预定的第二阈值， 在上述问题生成步骤中，在上述正确解答的问题的扰动的种类数比上述第二阈值小的情况下，生成因种类不同的扰动而发生了变化的单词，并把关于该生成的单词的问题作为候补问题。
9.根据权利要求8所述的学习支持方法，其特征在于， 在上述熟练度推定步骤中， 参照上述问题数据库，取得因扰动而生成而且成为扰动源的问题相同的问题， 从上述问题数据库中取得上述已取得的问题的扰动的种类， 合计上述已取得的问题的扰动的种类，由此，计算上述正确解答的问题的扰动的种类数。
10.根据权利要求8所述的学习支持方法，其特征在于， 上述学习支持系统具有包含同义词、反义词以及变形规则的任意两个以上的扰动的种类的扰动规则数据库， 在上述问题生成步骤中， 从上述扰动规则数据库中选择成为问题的单词， 以随机方式从上述扰动规则数据库中选择上述已选择的单词的变形， 生成关于发生了上述已选择的变形的单词的问题， 由此，把关于因上述种类不同的扰动而发生了变化的单词的问题作为候补问题。
11.根据权利要求8所述的学习支持方法，其特征在于， 在上述熟练度判定步骤中， 参照上述学习履历数据库，比较连续正确解答次数和预定的第一阈值， 在上述连续正确解答次数比预定的第一阈值大的情况下，进行比较上述正确解答的问题的扰动的种类数和上述第二阈值的处理， 在上述问题生成步骤中，在上述连续正确解答次数在上述第一阈值以下的情况下，把关于扰动的种类和正确解答的问题相同并且扰动不同的单词的问题作为候补问题。
12.根据权利要求11所述的学习支持方法，其特征在于， 在上述解答取得步骤中，测定从向解答者提出问题起到解答的输入完成为止的解答延迟时间， 在上述熟练度判定步骤中， 参照上述学习履历数据库，判定被输入了解答的问题是否被正确解答， 在该问题被正确解答的情况下，进行比较上述连续正确解答次数和上述第一阈值的处理， 在该问题被错误解答的情况下，参照上述学习履历数据库，比较该问题的解答延迟时间和预定的第四阈值， 在上述问题生成步骤中，在上述解答延迟时间比上述第四阈值大的情况下，把语速慢、而且包含该问题的正确解答的单词的问题作为候补问题。
13.根据权利要求12所述的学习支持方法，其特征在于， 在上述熟练度判定步骤中，在上述解答延迟时间在上述第四阈值以下的情况下，比较正确解答的问题的扰动的种类数和预定的第五阈值， 在上述问题生成步骤中，在上述正确解答的问题的扰动的种类数比上述第五阈值大的情况下，生成因种类不同的扰动而发生了变化的单词，并把关于该生成的单词的问题作为候补问题。
14.根据权利要求13所述的学习支持方法，其特征在于， 在上述熟练度判定步骤中，在上述正确解答的问题的扰动的种类数比上述第五阈值小的情况下，参照上述学习履历数据库，比较连续错误解答次数和预定的第六阈值， 在上述问题生成步骤中， 在上述连续错误解答次数比上述第六阈值大的情况下，把关于扰动的种类和正确解答的问题相同并且扰动不同的单词的问题作为候补问题，在上述连续错误解答次数比上述第六阈值小的情况下，把和被输入了上述解答的问题相同的问题作为候补 问题。
全文摘要
一种学习支持系统以及学习支持方法。提供与学习者的技能水平相应的问题。一种通过具有处理器及存储器的计算机构成的学习支持系统，具有存储要向解答者提出的问题的问题数据库、和记录向解答者提出的问题的解答结果的学习履历数据库，具有生成关于因使单词变化的扰动而发生了变化的单词的问题并将其存储在问题数据库中的问题生成部、和在上述学习履历数据库中存储上述问题的解答的正误的判定结果的熟练度推定部，上述熟练度推定部比较正确解答的问题的扰动种类数和预定的第二阈值，在上述正确解答的问题的扰动种类数比上述第二阈值小的情况下，上述问题生成部生成因种类不同的扰动而发生了变化的单词，并使关于该生成的单词的问题成为候补问题。
文档编号G06F17/30GK102956126SQ20121020518
公开日2013年3月6日 申请日期2012年6月18日 优先权日2011年8月22日
发明者岭龙治, 永崎健, 藤尾正和 申请人:日立民用电子株式会社