JPS6350882A - 視聴覚学習機能を有するクラスタ方式ｃｂｅ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ディジタル音声合成技術をクラスタ方式のコ
ンピュータに関する技術に複合させ、さらにビデオ装置
による映像処理技術との組合せにより、学習者ひとりび
とりのレベルと学習進捗に合わせて個々の学習者の能力
を高めるために、ホストコンピュータに学習ターミナル
を放射状に接続するクラスタ方式のネットワーク型ＣＢ
Ｅ（Ｃｏｍ−ｐｕｔｅｒ　　Ｂａ５ｅｄ　　Ｅｄｕｃａ
ｔｉｏｎ）システムに関するものである。

従来の技術 ］ンピュータを利用した教育システムの歴史的な動向を
見てみると、１９６０年代の初期にＣＡＩ　　　（Ｃｏ
ｍｐｕｔｅｒ　　Ａｓ５ｉｓｔｅｄ　　　Ｉｎ５ｔｒｕ
ｃｔｉ　−ｏｎ　）という用語が使われはじめたが、当
時はコンピュータ自体の性能不足、マンマシンインター
フェイス機能の未開発等のため１９７０年代後半までは
社会的に大きなインパクトを与えるには至らなかった。

１９８０年代に入って端末がインテリジェント化し、各
種のニューメディアが教育システムに導入されつつある
。特にパンコンの普及に伴いレーザディスクによる映像
付与、テープレコーダやコンパクトディスクによる音声
付与が試みられているが、はとんどの例はスタンドアロ
ン型パソコンによって具体化したものであり、クラスタ
型によって多数の端末をネットワーク化し、映像及び音
声を複合化し集中制御させるには至っていない。

発明が解決しようとする問題点 従来のスタンドアロン型では、たとえばパソコンが６０
台並んだ教室を例にとると、教師が６０枚のフロッピデ
ィスケットの複写を作成して配布、し、さらに学習の終
了時にこれらのフロッピディスケットを回収し、ばらば
らに入った学習履歴を１枚１枚読出しながら編集しなけ
ればならない。

また教材数が多くなるに従いフロッピディスケットの管
理が著しく繁雑になる。

また、従来ノテープレコーダやコンパクトディスクによ
る音声付与の方法には次のような欠点がある。すなわち
、テープレコーダでは学習者の状態に応じて適宜必要な
速度でランダムアクセスすることが困難であり、コンパ
クトディスクは高価な追記型を除き自由に記録内容が変
更できない欠点を持ち、クラスタ型ＣＢＥシステムでは
これらの音声メディアの導入は不可能に近い。

問題点を解決するための手段 本発明のシステムは、上記問題点を解決するために、−
台のホストコンピュータに複数の学習ターミナルを接続
したものを単位教育ステーションとするクラスタ型ネッ
トワーク方式ＣＢＥシステムとして構成し、特に、多数
の教材および長時間音声ファイルをホストコンピュータ
の大容量記憶装置にディジタル化して収納し、ネットワ
ークによって複数の学習者に必要な文字図形画像および
音声を提供するための手段、学習者の意思入力のだめの
キーボード、レーザビデオディスク装置やＶＴＲ装置等
の教材出力用ビデオ装置、かかるビデオ装置からの映像
および音声を各学習者に提供するための手段、かかる画
像および音声の出力を学習進捗に合わせて制御する教材
プログラム手段、ホストコンピュータから各学習ターミ
ナルとの間への教材のダウンロードおよび教材と同期し
た音声出力の送信、学習ターミナルからの学習履歴の受
信等を行うだめの高速通信インターフェイス手段、シス
テムのスルーブツト向上を計る目的のためにホストコン
ピュータおよび学習ターミナル内ターミナルを妊由して
出力する教材の文字、図形画像を学習ターミナルの同−
ＣＲＴ画面上に重ね合わせて表示するためのスーパーイ
ンポーズ手段、マイクロフォン等から入力する肉声の音
声ファイ′ル入力手段、ならびにローカルエリアネット
ワークや公衆通信回線による各単位教育ステーション（
教室、学校）間の通信のためのステーション間通信イン
ターフェイス等の手段を、相乗的な視聴覚学習効果を上
げることができるように、高度に有機的、機能的に組合
せ連結したものである。

作用 上記の構成により、各学習ターミナルの学習者に対して
、個々の学習内容および学習進捗に応じて、ホストコン
ピュータから学習ターミナルのＣＲＴディスプレイおよ
びヘッドホン等の聴取手段を通じて文字、図形および音
声による教材およびその他の教育情報が提供されるとと
もに、必要に応じてレーザビデオ装置またはＶＴＲ装置
等のビデオ装置からの映像および音声による教材および
その池の教育情報が前記ＣＲＴディスプレイおよ４竿旦
ゴゴ〜 び聴取手段を通じて前記ホストコンピュータからる出力
にスーパーインポーズして提供される。

各学習者の応答は学習ターミナルのキーボード等の文字
、記号の入力手段により高速通信インターフェイスを通
じてホストコンピュータに伝達され、かかる応答に即時
反応してホストコンピュータからの前記教材およびその
他の教育情報が轟該学習者の学習ターミナルに提供され
る。またマイクロフォン等の肉声入力装置により教師が
その教育情報をホストコンピュータ内の記憶装置内にあ
らかじめ入力しておき、各学習者の学習進捗に応じて前
記の通り出力することができる。

さらに各単位教育ステーション間の通信のだめのステー
ション間通信インターフェイスにより、各単位教育ステ
ーション間（教室、学校）の通信が可能となる。

実施例 添付図面を参照しながら本発明のシステムの実施例の一
つを説明する。

この実施例は、特に、最大限６４名までの学習者が同時
に使用できる、即ち６４台の学習ターミナルが接続可能
であることを目的としている。従って本実施例の説明に
用いた各数値および構成の詳細は上記学習ターミナルの
接続可能台数が変れ“ば適宜変更しうるものである。

本発明のシステムは、第１図に示すように、ホストコン
ピュータ２０とそれに接続された複数の学習ターミナル
３０とからなる単位教育ステーション１０により構成さ
れている。

（１）単位教育ステーション間通信の説明第１図は１台
のホストコンピュータ２０とそれに接続された複数の学
習ターミナル３０とからなる単位教育ステーション１０
相互間がステーション間通信インターフェイスライン５
０によって接接されているところを示す。

ステーション間通信インターフェイスライン５０トシて
、ローカルエリアネットワーク　（ＬＡＮ）や公衆通信
回線を使用することができ、これらは各単位教育ステー
ション１０にもうけられたステーション間通信インター
フェイス２２　（第２図）により接続される。

教育ステーション間のＬＡＮ機能を用いて、例えばある
教室内に設置された教育ステーションＡから他の教室に
設置された教育ステーションＢに教材や各学習者の学習
履歴を容易に転送することができるので、教材データベ
ースの共通化を計ることができる。さらに、公衆通信回
線を使用して教育ステーション間を結ぶことによって、
遠隔地との通信を行うことができ、従って学校間通信も
可能となる。

（２）単位教育ステーションの説明 前述したように、教育ステーション１０は、ホストコン
ピュータ２０と、それに接続された複数の、本実施例に
おいては６４台の学習ターミナル３０とにより構成され
ている。

（ａ）　　ホストコンピュータの説明 第２図はホストコンピュータ２０の構成を示すブロック
図である。以下、ホストコンピュータ２０の構成と動作
を同図により説明する。セントラルプロセッサ２１は３
２ビツトマイクプロセツサＬＳＩにより構成され、演算
、記憶、周辺装置等の制御を行うための中央処理機構で
ある。

大容量磁気ディスク記憶装置２５は１台または複数台の
ウィンチェスタ型固定ディスク装置により構成され、少
くとも３００メガバイトの総記憶容量を持ち、平均アク
セスタイムが１５ミリ秒程度のものを用いる。当該ディ
スク記憶装置には、多数の教材および多量の音声データ
がディジタル方式で格納される。磁気ディスクの代りに
他の大容量記憶装置を使用することもできる。

本実施例において、「多数の教材」とは、最大限６４名
までの学習者が、それぞれ学習ターミナル３０を用いて
個別に学習を進めるために必要の都度前記ディスク装置
から読出し、バッファメモリ２４を介して高速通信イン
ターフェイス２３により、高速通信インターフェイスラ
イン４ｏを通して学習ターミナル３０にダウンロードさ
れるプログラム化された教材のことである。

また、本実施例において、「多量の音声データ」とは、
前記のプログラム教材によって複数の学習者がそれぞれ
個別の学習を進行させるときに、ＣＲＴ画面による視覚
情報だけでなく、学習中の文字図形教材の進行と同期し
て、音声による学習情報を各学習者に与えることにより
学習の効果を高める目的で使用する学習用データである
。

音声データは、アナログ信号である肉声をあらかじめデ
ィジタル信号に置きかえて大容量磁気ディスク記憶装置
２５内に記憶しておき、複数の学習者に必要な音声メツ
セージを個別に読み出し、前述のプログラム教材の場合
と同様、バッファメモリ２４を介して高速通信インター
フェイス２３により高速通信インターフェイスライン４
０を通って４メガビット秒程度の通信速度で学習ターミ
ナル３０に送られる。本実施例において、音声メツセー
ジはＪ秒程度の音声を単位として、１０時間以上の音声
データが大容量記憶装置２５に格納されている。

バッファメモリ２４は、大容量記憶装置２５に格納され
ている教材や音声データを効率よく学習ターミナル３０
に送出するための高速ランダムアクセスメモリであり、
本実施例においては、４メガバイト以上の容量、１５０
ナノ秒以下のアクセスタイムの性能を持つ。

ステーション間通信インターフェイス２２は、ローカル
エリアネットワークや公衆通信回線等の、ステーション
間通信インターフェイスライン５０により単位教育ステ
ーション間の通信を行うためのものである。

（ｂ）　　学習ターミナルの説明 第３図は学習ターミナル３０のブロック図である。以下
同図に従って学習ターミナルの構成と動作を説明する。

セントラルプロセッサ３１は、１６ビツトマイクロプロ
セツサにより構成される学習ターミナル３０の中央処理
機構である。

ＲＡＭ、、’　モＩＪ　３２ｉｄ、ホストコンピュータ
２０からダウンロードされる教材プログラム及び音声デ
ータを格納するに充分な容量（本実施例では少くとも１
メガバイト）を持つランダムアクセスメモリである。当
該ＲＡＭメモリ３２に格納された教材プログラムはセン
トジルプロセッサ３１用の言語で記述されており、その
まま実行できるプログラムの形式でホストコンピュータ
２０より送′られるものである。ＲＡＭメモリ３２に格
納された音声データは、教材プログラムの実行に同期し
て音声用ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換装置３４
に送られ、ヘッドホン３４−１からなる聴取装置により
学習者に音声として聴取される。

マイクロフォン３８−１からなる肉声入力装置および音
声用アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換装置３８は、
学習ターミナル３０が教師用タ−ミナルとしても使用で
きるように考慮したものであり、教師が肉声を入力して
ホストコンピュータ２０内の大容量記憶装置２５にその
音声データを登録するのに用いられる。本実施例におい
ては、大容量記憶装置２５に登録されるディジタル化音
声情報は、少くとも６，０００サンプル秒、１サンプル
４ビット以上のＰＣＭ　（Ｐｕｌｓｅ　　Ｃｏｄｅ　Ｍ
。

ｄｕｌａｔｉｏｎ）データとし、少くとも１０時間分の
音声データが一度に登録できることが必要である。肉声
入力装置（マイクロフォン）３８”−’１か′ら入力さ
れたアナログ音声信号は、音声用アナログ／ディジタル
変換装置３８によりＰＣＭ信号に変換されてＲＡＭメモ
リ３２内に３０秒程度の文章または文節単位に格納され
る。ＲＡＭメモリ３２内に格納されたディジタル化音声
信号はセントラルプロセッサ３１の制御によって高速通
信インターフェイス３３を通り、高速通信インターフェ
イスライン４０を経由してホストコンピュータ２０内の
大容量記憶装置２５内の指定した場所に格納される。

ビデオインターフェイス３７は、ビデオインターフェイ
スライン３９によってレーザービデオディスク装置やＶ
ＴＲ装置等のビデオ装置５１からのビデオ信号を受けて
学習ターミナル３０のＣＲＴディスプレイ３６゜介して
出力される文字、図形画像とビデオ映像との合成（スー
パーインボーズ）画面の表示を行う０前記レーザーデイ
スク装置やＶＴＲ装置等のビデオ装置５１は、教育ステ
ーション１０内の各学習ターミナル３０にそれぞれ独立
して接続することもできるし、また、教育ステーション
１０内のすべての学習ターミナルに、またはこれらの学
習ターミナルをいくつかのブロックに分けてそれぞれの
ブロックに共通に、接続することもできる。

学習ターミナル３０と学習者との対話は、学習ターミナ
ルにもうけられたキーボード３５による学習者の応答や
意思の入力、ＣＲＴディスプレイ３６による、ホストコ
ンピュータ２０かもの文字、図形、ビデオ装置からの映
像、あるいは前者と後者のスーパーインボーズによる表
示、およびヘッドドホン３４−１による、ホストコンピ
ュータまたはビデオ装置からの音声の聴取によって行う
。

学習者の学習状況は、ホストコンピュータ２０からの要
求により逐時学習ターミナルから、高速通信インターフ
ェイス３３および高速通信インターフェイスライン４０
を通って、学習者による別設の操作なしにホストコンピ
ュータに送ることができる。

発明の効果 本発明のシステムによれば、多数の学習者が一台のホス
トコンピュータに接続された多数の学習ターミナルによ
シ、同一の場所と時間において、同時に、しかも各学習
者の学習内容と学習進捗に゛合わせて学習できる。この
ことは現今の教師数の不足と各学習者間の能力差、進度
差の増大という重大な問題を一挙に解決するものである
。さらに本発明によれば、文字、図形のみでなく、教師
の音声およびビデオによる映像と音声によって、教材そ
の他の教育情報を、各学習者の学習内容と学習進捗に従
って同期して、必要があればインターボーズして提供す
ることができ、かつかかる教材やその他の教育情報に関
する学習者と学習ターミナルとの対話を瞬間的に行うこ
とができるので学習時間を大巾に節約できると共に学習
者を飽きさせることがない。その上、文字の読み書きの
みによる教育にくらべて、教師の音声、コンピュータグ
ラフィックならびにビデオによる映像と音声を総合的に
かつ同期して提供することができ、学習者の興味、感動
、理解および動機づけが非常に高まり、文字情報のみの
場合に比較して情報量が多くかつ情報が多角的に提供さ
れるので学習者が永続的で深い理解を得ることができる
。さらに、単位教育ステーションを接続することにより
異った複数の学習場所（教室、学校）において同時に上
記の学習を行うことが可能になる。

本発明の極めて重要な効果の一つは、ビデオ装置を使用
することにより迫力ある生に近い音声と映像を学習者に
提供できることである。コンピュータを使用した教育シ
ステムにおいて合成音声とコンビュ−タグラフイックし
か提供できないことは、特に外国語や美術の学習におい
ては致命的な欠点であった。この点において、本発明（
でよればＣＢＥの適用範囲と効果が角鑵的に拡大される
。

本発明のシステムによる教材その他の教育情報の内容と
形態は、対象となる学習者と学習内容に応じて極めて自
由に作成し適応させることができるので、小学校、中学
校、高校のみならず、専門学校、職業訓練校、成人教育
、企業内教育等巾広い層における利用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、１台のホストコンピュータトソれに接続され
た複数の学習ターミナルとによシ構成された本発明の単
位教育ステーションの基本構成と、かかる単位教育ステ
ーションが複数単位接続された構成とを示すブロック図
である。第２図は本発明のホストコンピュータの構成と
動作を示すブロック図、第３図は本発明の教育ターミナ
ルの構成と動作を示すブロック図である。 １０・・・単位教育ステーション、２０・・・ホストコ
ンピュータ、２１・・・セントラルプロセッサ（ホスト
コンピュータ用）、２２・・・ステーション間通信イン
ターフェイス、２３・・・高速通信インターフェイス、
２４・・・バッファメモリ、２５・・・大容量磁気ディ
スク記［意装置（大容量記憶装置）、３０・・・学。 習ターミナル、３１・・・セントラルプロセッサ（学習
ターミナル用）、３２・・・ＲＡＭメモリ、３３・・・
高速通信インターフェイス、３４・・・音声用ディジタ
ル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換装置、３４−１・・・ヘッ
ドホン（聴取装置）、３５・・・キーボード、３６・・
・ＣＲＴディスプレイ、３６−１・・・画像出力装置３
７・・・ビデオインターフェイス、３８・・・音声用ア
ナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換装置、３８−１・・
・マイクロフォン（肉声入力装置）、３９・・・ビデオ
インターフェイスライン、４０・・・高速通信インター
フェイスライン、５０・・・教育ステーション間通信イ
ンターフェイスライン、５１・・・ビデオ装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　一台のホストコンピュータと該ホストコンピュータに
   接続された複数の学習ターミナルとから構成された単位
   教育ステーションを一単位とするＣＢＥシステムにおい
   て、 （１）前記ホストコンピュータが、 （ａ）該ＣＢＥシステムの他の単位教育ステーションと
   接続して複数の単位教育ステーション間で通信を行うた
   めのステーション間通信インターフェイス、 （ｂ）多数の教材および多量の音声データを格納するた
   めの所要の容量を有する大容量記憶装置、（ｃ）所要の
   容量とアクセスタイムを有するバッファメモリ、 （ｄ）前記各学習ターミナルと通信するための高速通信
   インターフェイス、 （ｅ）セントラルプロセッサ、 とを有し、 （２）前記各学習ターミナルが、 （ａ）前記ホストコンピュータと通信するための高速通
   信インターフェイス、 （ｂ）肉声入力装置、 （ｃ）前記肉声入力をディジタル信号に変換し前記高速
   通信インターフェイスを介して前記ホストコンピュータ
   の大容量記憶装置に登録するための音声用アナログ／デ
   ィジタル（Ａ／Ｄ）変換装置、 （ｄ）前記大容量記憶装置に登録されているディジタル
   化合成音声情報を音声合成出力するためのＰＣＭ復調機
   能を持つ音声用ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換装
   置、 （ｅ）前記音声出力を聴取するための聴取装置、（ｆ）
   ＣＲＴディスプレイ、 （ｇ）前記ＣＲＴディスプレイへの画像出力装置、（ｈ
   ）各学習ターミナル別に、または複数の学習ターミナル
   に共通して、レーザービデオディスク装置またはＶＴＲ
   装置等の教材出力用ビデオ装置を連続して前記学習ター
   ミナルのＣＲＴディスプレイに映像情報を表示し、かつ
   前記聴取装置に音声を出力するためのビデオインターフ
   ェイス、 （ｉ）学習ターミナルに前記ビデオインターフェイスを
   介して接続された前記ビデオ装置、 （ｊ）所要の容量を有するＲＡＭメモリ、 （ｋ）キーボード、 （ｌ）セントラルプロセッサ、 とを有し、 教材プログラムにより、学習進捗に同期させて、前記大
   容量記憶装置に記憶した教材と音声とをホストコンピュ
   ータから学習ターミナルに出力すると共に、必要に応じ
   て前記ビデオ装置からの映像と音声を学習ターミナルに
   出力し、かつ前記ホストコンピュータからダウンロード
   され前記画像出力装置を介して出力される画像と前記ビ
   デオ装置からの映像とを、前記ＣＲＴディスプレイ上に
   おいてスーパーインポーズすることができることを特徴
   とする、視聴覚学習機能を有するクラスタ方式ＣＢＥシ
   ステム。