平均化手法を用いた非利き手練習手法の提案

平均化手法を用いた 非利き手練習手法の提案 能宗巧 瀬崎夕陽 関口祐豊 中村聡史（明治大学）

はじめに 両手で同時に手書きしたくないですか？ 2

背景[1/2]: 両手同時筆記 両手で筆記を行うことで記述量の増加や新しい表現につながる → 体系的な練習手法は確立されていない 段階的な習得プロセス 1. 非利き手の筆記能力向上 2. 両手の協調的な同期制御 3. 両手の独立した並列制御 School where kids writes with both hands simultaneously: https://www.youtube.com/watch?v=mu8VzqhWp6s 3

背景[2/2]: 既存の非利き手練習とその問題点 フォント文字を手本とするなぞり練習[明崎ら 2009] - 正確性の向上に一定の効果をもつ - 個人の書字特性を反映していない 利き手の自筆文字を手本とするなぞり練習[大保ら 2013] - 個人の身体感覚の基づく筆記練習によって正確性が向上 - 揺らぎや歪みなどが含まれやすく，必ずしも理想の形状とは言えない 明崎 他：非利き手の書字正確性を向上させる練習方法，理学療法科学（2009）. 大保 他：非利き手のための書字訓練法の検討，情報技術フォーラム講演論文集（2013）. 4

目的: 本研究のアプローチ 利き手の筆記情報を活用することで個人に最適化された練習手法 を提案し，その有効性を検証する 提案手法の構成要素 ・ 利き手の平均文字を用いたなぞり練習 ・ 利き手・非利き手の交互筆記 ・ アニメーションフィードバック 5

提案手法[1/3]: 平均文字のなぞり練習 平均文字[中村ら 2016]の活用 - 複数回の筆記から生成された文字 - 個人の特徴を残しつつノイズを除去した，ユーザの理想的な文字に近似 → 手本に用いて理想的なイメージを効率的に学習させる 中村 他： ひらがなの平均手書き文字は綺麗，情報処理学会論文誌 (2016). 6

提案手法[2/3]: 交互筆記 両側性転移[Laszlo+ 1970]の利用 - 片側の手で行った練習の効果が反対側の手に現れる現象 - 運動能力に優れた利き手からの転移の方が効果的[Teixeria 2000] - 筆記においても有効[Andree+ 2002] → 利き手で筆記した直後に非利き手でなぞることで， 理想的なイメージが鮮明なうちに効率的な転移につなげる Laszlo et al. : Bilateral Transfer in Tapping Skill in the Absence of Peripheral Information, Journal of Motor Behavior(1970). Teixeira : Timing and Force Components in Bilateral Transfer of Learning, Brain and Cognition(2000). Andree et al. : Intermanual Transfer of a New Writing Occupation in Young Adults withoutDisability, Occupational Therapy International(2002). 7

提案手法[3/3]: アニメーションフィードバック アニメーションの提示 - 筆記直後から筆記ストロークが手本に漸近 - 技能向上やモチベーション維持[久保田ら 2017] （先行研究を参考に，最大補間率は30%に設定） → 数値ではなく視覚的な変化でブレを認識させる 久保田 他： Mojivator:平均化手法を用いた手書き練習システムによる書写行動の変化の観察，HCS2017. 8

実装 以上の要素を統合したシステムをWebアプリケーションとして実装 利き手で文字を複数回筆記 生成した平均文字を表示 非利き手で繰り返しなぞる 9

実験[1/3]: 概要 手法: 提案手法，比較手法（利き手の自筆文字なぞり練習） 参加者: 大学生・大学院生20名（22.6±1.3歳） 練習期間: 6日間 対象文字: 計20文字，練習日によって2グループに分割 奇数日練習文字 : あ，永，子，波，拡，虹，訓，茶，道，45 偶数日練習文字 : ふ，む，命，敬，枕，例，空，笑，恩，89 10

実験[2/3]: 手順 事前テスト 練習フェーズ なぞり練習 練習後テスト 練習後 アンケート 6日間繰り返す 全日程終了後 アンケート 11

実験[3/3]: 仮説と評価指標 仮説: 提案手法のほうが比較手法よりも 非利き手の筆記能力の改善率が高い 改善率: 「筆記のブレ」[HCI211][伊藤ら 2025]を用いて : 「1 –（指定日のブレ/練習前のブレ）」 と定義 能宗 他：書き心地の改善に向けたペン先の摩擦が筆記のブレに及ぼす影響，HCI211． 伊藤 他：筆記のブレを利用したデジタルペンの重心の違いによる書き心地推定手法，HCI215. 12

結果[1/2]: 練習前後の改善率の変化 提案手法群の筆記のブレ: 22.9 → 17.9（改善率: 22%） 比較手法群の筆記のブレ: 23.1 → 17.7（改善率: 22%） どちらも筆記のブレは有意に減少（p < 0.01*） 手法間での改善率には有意な差は見られず（p = 0.57**） → 仮説は棄却 * Wilcoxonの符号付順位和検定を実施 ** Mann-WhitneyのU検定を実施 13

† 結果[2/2]: 練習文字 による汎化性能 提案手法群: 全ての練習日で有意差が見られなかった（p > 0.06*） 比較手法群: 全ての練習日で練習文字の方が非練習文字よりも 比較手法群: 有意に改善率が高かった（p < 0.05*） * Wilcoxonの符号付順位和検定を実施 † 該当日に練習を行った文字を指す 14

考察: 提案手法の汎化性能 提案手法群では全ての練習日において有意差が見られなかった → 非利き手の筆記能力そのものを向上させ， 非練習文字にも適応可能な汎用的スキルとして定着した可能性 比較手法群では練習文字の改善率が高い状態を常に維持 → 学習効果が特定の文字形状に強く依存しており， 非練習文字への十分な汎化が生じにくい可能性 15

制約と展望 提案手法の構成要素の分離 → 各要素を個別に検証して寄与度を明らかにしたうえで， 最適な練習構成を明らかにする 実験規模と期間 → 幅広い属性の参加者で長期的な調査を行う システム内のパラメータ最適化 → アニメーションの最大補間率や筆記回数などの調整 16

まとめ 背景 両手同時筆記の体系的練習手法は未確立 目的 非利き手の筆記能力を高める練習手法の有効性を検証 手法 利き手の筆記情報を活用したなぞり練習 実験 6日間の筆記練習を通じて改善率を評価 結果 学習効果と汎化性能の両方を確認 考察 特定の文字形状に依存しない筆記能力の改善を示唆 17