穂 積 和 子

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〈論 説 〉

意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る 教 材 デ ー タ ベ ー ス の 設 計

穂 積 和 子

目 次

ア ブ ス ト ラ ク ト 1.は じ め に

2.教 材 デ ー タ ベ ー ス の 特 徴 と 設 計 方 針

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教 材 デ ー タ ベ ーXの 特 徴 と利 用 法 教 材 デ ー タ ベ ー ス に 必 要 と な る 機 能 教 材 デ ー タベ ー ス作 成 方 針

3.デ ー タ モ デ ル の 体 系 と 基 本 特 性 3.1デ ー タ モ デ ル の 体 系 と 特 徴

3.2意 味 デ ー タ モ デ ル と オ ブ ジ ェ ク ト指 向 モ デ ル 4.2つ の モ デ ル に よ る デ ー タ ベ ー ス の 設 計

4.lERモ デ ル に よ る デ ー タ ベ ー ス 設 計

4.2意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る デ ー タ ベ ー ス 設 計 5.終 わ り に

ア ブ ス トラ ク ト

情 報 処 理 技 術 の 急 速 な 進 展 に 応 じて,誰 もが コ ン ピ ュー タを 容 易 に 利 用 で ぎ る 時 代 に な って ぎ て い る。 教 育 の 現 場 に お い て も教 材 の 作 成 や 研 究 に お い て コ ソ ピ ュ ー タ を 利 用 す る機 会 が 増 え て き て い る。 しか し,情 報 処 理 技 術 ・機 器 の 進 歩 の 激 しい 今 日 に お い て は,教 材 が 陳 腐 化 す る 場 合 も 多 々 あ り,教 師 は 教 材 の 準 備 に 追 わ れ て い る の が 現 状 で あ る。 この よ うな 状 況 を 改 善 し,よ り効 率 的 に か つ 効 果 的 に 教 育 を 支 援 す るた め の シス テ ムが 必 要 と され て い る。 こ こ で の 目的 は 教 師 が 教 材 を 容 易 に 利 用 す る こ とが で き,ま た 教 師 に よ る教 育 を 効 果 的

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に 支 援 す る こ との で き る シ ス テ ム を 設 計 す る こ とで あ る。 そ の うち 特 に 教 師 を 支 援 す る上 で 必 要 とな る教 材 デ ー タ ベ ー ス シ ス テ ムの 機 能 を 述 べ,デ ー タベ ー ス の 概 念 設 計 を 行 っ た 。 デ ー タベ ー ス 設 計 に あ た って はERモ デ ル と意 味 モ デ ル を 用 い,そ れ ら利 用 可 能 性 の 比 較 を 行 った 。

〔キー ワー ド〕

デー タベー ス設 計r意 味デー タモデ リンゲ,デ ー タベー ス応 用,概 念 設計

1,は じめ に

野 中 は,情 報 を 形 式 的 情 報(量 的 情報)と 意 味 的 情 報(質 的情報)の2つ に 大 ぎ く分 け,次 の よ うに 説 明 して い る。 コ ソ ピ ュ ー タ処 理 化 す る情 報 の特 性 は, 一 般 に 形 式 的 情 報 で あ り

,変 動 性 が 低 く,こ れ を コ ソ ピ ュー タに 格 納 す るた め の 方 法 論 と して は冗 長 性 を 避 け て,人 間 的 相 互 作 用 を 必 要 と しな い(Non89)。

野 中 は こ の形 式 的 情 報 を,組 織 が 定 型 業 務 と して 利 用 す る こ と と想 定 して い る。

しか し,情 報 は 一 旦作 成 され た と して もそ れ は 固 定 化 され た もの で は な く,新 しい 情 報 の 追 加 ・修 正 が,利 用 す る 者 の 視 点 か ら適 宜 行 わ れ て い る の が 現 状 で あ る。 つ ま り,利 用 す る とい う視 点 に 立 って,情 報 の 意 味 を 変 更 も し くは 追 加 して い る。 情 報 に 新 しい 意 味 を 追 加 した と して も,形 式 的 情 報 か ら新 しい情 報 を 引 き出 し,情 報 が 保 持 して い る 以 上 の もの を 引 き出 す こ とは 難 しい が,既 存 の 形 式 的 情 報 に 対 して 利 用 者 各 人 の 視 点 か ら情 報 に 意 味 を 与 え て 行 き,新 しい 意 味 を 創 って 行 く とい う必 然 性 は 教 育 の 現 場 に もあ る。

こ こ で は,ど の よ うな 情 報 を 格 納 して お け ば 新 しい 意 味 を 創 り出 す こ とが で き る か を,教 育,特 に 教 材 デ ー タ ベ ー ス を 対 象 と して 検 討 す る。

最 初 に 教 材 デ ー タベ ー ス と して ど の よ うな 機 能 が 必 要 と され て い る か を 分 析 し,シ ス テ ム と して ど の よ うな 機 能 が あ れ ぽ よ い か を 検 討 す る。教 材 デ ー タベ ー ス は 教 員 が 利 用 で き る環 境 に お い て 作 成 す る もの で あ る が,既 存 の デ ー タベ ー ス 管 理 シ ス テ ム(DBMS)を 利 用 す るだ け で は 十 分 で な い。 そ れ は 今 ま で の DBMSで は デ ー タを 蓄 積 す る方 式 に 従 って デ ー タを 設 計 しな け れ ば な らな い こ と,ま た 構 造 を 柔 軟 に 変 更 で き な い とい う問 題 点 が あ った か らで あ る。

(236) 意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る 教 材 デ ー タベ ー ス の 設 計3

近 年,デ ー タ設 計 に 関 す る 研 究,特 に オ ブ ジ ェ ク ト指 向 の 潮 流 に よ り,よ り 情 報 の 持 つ 意 味 を 踏 まえ て 設 計 で き る手 法 が 研 究 され て きて い る。 二番 目に は

これ ら の動 向 を 概 観 し,情 報 を 表 現 す るた め の ツ ー ル と して どの よ うな モ デ ル を 利 用 す れ ぽ 良 い か を 検 討 す る。

最 後 に デ ー タ モ デ ル と して 採 用 した 意 味 デ ー タモ デ ル に よ っ て デ ー タ ベ ー ス を 設 計 し,こ の モ デ ル が 上 記 目的 に 合 うか ど うか を 評 価 す る。

2.教 材 デ ー タ ベ ー ス の 特 徴 と設 計 方 針

2.1教 材 デ ー タ ベ ー ス の特 徴 と利 用 法

教 育 を 行 うに 当 た っ て,教 師 が 用 意 しな け れ ぽ な ら な い 教 材 の種 類 は 多 い 。 しか も,こ れ らの 教 材 を 様 々な 学 生 に 対 して 準 備 す る作 業 は 膨 大 とな る。ま た, 情 報 処 理 技 術 の 進 歩 は 早 く,一 旦 作 成 して も そ れ を 長 く使 用 で ぎ な い とい うこ

とが 多 い 。 例 え ば,標 準 化 作 業 に よ る プ ロ グ ラ ミソ グ言 語 仕 様 の 変 更,時 代 の 要 請 に 合 わ せ て の 内 容 の 変 更 な どだ け で な く,同 じ科 目で あ って も対 象 学 生 に よ って は 複 数 の 教 材 を 用 意 しな け れ ぽ な らな い 。 また,同 じ対 象 学 生 で あ っ て も学 生 の 理 解 度 に よ っ て は 教 育 の 順 序 を 変 え て い か な け れ ば な ら な い 場 合 が あ る(]Hoz86)。 しか し,教 育 目標 は 異 な って い て も教 材 の基 本 的 な 部 分 な ど は 共 有 で ぎ る の で,教 材 と して は そ の コア とな る部 分 を 作 成 して お き,そ れ に追 加 ・ 修 正 す る こ とが で きれ ば 教 師 の 教 育 支 援 とす る こ とが で き る。 ま た 教 材 は 一 旦 作 成 した も の が 固 定 化 す るわ け で は な く,新 しい概 念 の追 加 な ど に よ っ て も 書

ぎ換7T1...る,つま り変 化 して い く も の な の で,こ れ ら の 変 化 に 対 応 で ぎ る こ とが 必 要 で あ る。

(1)教 材 の 特 性

教 材 と して は 一一冊 の 本 の 章 や 節 の 内 容 に 対 応 す る テ キ ス トデ ー タ,エ デ ィタ 上 の プ ロ グ ラ ム デ ー一タ,OHPデ ー タ な ど,マ ル チ メ デ ィ ア の デ ー タ が 存 在 す る。 これ ら の デ ー タ の 構 造 は 平 担 な もの で は な く,OHPデ ー タ は テ キ ス トや プ ロ グ ラ ム デ ー タな どを 集 約 した もの で あ る場 合 が あ り,ま た テ キ ス トデ ー タ の 中 に プ ロ グ ラ ム デ ー タが あ る場 合 も あ り,無 い 場 合 もあ る。 つ ま りこれ ら の

4商 経 論 叢 第26巻 第2号 (235)

デ ー タは 教 材 を構 成 す る デ ー タの 一 部 で あ る が,そ れ らの 関 係 は 木 構 造 あ り, ネ ッ トワー ク構 造 あ り,ま た これ ら の組 合 せ を持 つ 複 雑 な 構 造 とな る。

同 じ講 座 で あ って も そ の対 象 と な る学 部,学 生 の 興 味,教 え な け れ ぽ な ら な い 教 育 目標 等 に よ って 教 材 の 内 容 は 異 な る 。 教 養 と して の 情 報 処 理 教 育 で あ れ ば プ ロ グ ラ ミソ グの 基 礎,利 用 技 術 と して の コ ソ ピ ュ ー タ使 用 等 が 教 育 目標 と な る。 プ ロ グ ラ ム例 や 課 題 プ 惚 グ ラ ム,類 題 プ ロ グ ラ ム な どは,学 生 の 興 味 を 引 く こ とを 考 慮 しな け れ ば な らな い し,ま た 文 科 系 か 理 科 系 か に よ って も課 題 な どは 全 く異 な る もの と な る。 つ ま り教 材 は そ の科 目,対 象,学 生,教 育 目的 に 応 じて 複 数 の もの が 必 要 とな る。

(2)教 材 の 作 成 法,編 集 法

教 材 を 新 規 に作 成 す る方 法 と して は,ト ップ ダ ウ ソに 作 成 す る場 合 と ボ トム ァ ッ プ に 作 成 す る場 合 が あ る。

・ トッ プ ダ ウ ソに 作 成 す る方 法

教 育 目標 に 従 って 必 要 な 主 題 項 目を 挙 げ,そ れ を い くつ か の 要 件 に 分 け て 行 く。 そ の 主 題 を 逐 次 展 開 して そ れ に 関 す る教 材 「素 材 」 を 収 集 作 成 す る。

章 立 て,節 立 て,内 容 な どに 応 じて 教 材 に 必 要 な 文 書,図 表,プ ロ グ ラ ム例, 参 考 文 献 な どを 作 成 す る。

・ ボ トム ア ップ に よ る方 法

適 当 な 教 材 の 「素 材 」が あ った 場 合,適 宜 収 集 作 成 して お き,そ れ を グル ー ピ ソ グ/分 割 しな が ら,関 連 付 け て 教 材 の 筋 書 き を 設 定 して 行 く。

初 期 の 教 材 作 成 に あ た っ て は ど ち らの 作 成 法 に お い て も対 象 レベ ル を 想 定 しsそ の レベ ル に 応 じた 教 材 文 書 や プ ロ グ ラ ム例 等 を作 成 して い く こ とに な る 。 次 に そ の 他 の レベ ル の 学 生 を 対 象 に した 教 材 を 作 成 す る わ け で あ るが,全 く新

た に 作 成 す る の で は な く共 用 で き る も の は 共 用 しsよ り良 い デ ー タベ ー ス と し て 拡 張 で き る こ と が 必 要 で あ る 。 初 期 に 作 成 す る 段 階 に お い て も プ ロ グ ラ ム に そ の 対 象 や 目標 な ど の情 報 を 記 述 して お け ば,あ る対 象 だ け の も の を 引 き出 す こ とが で き る。 た とえ ぽ 文 科 系 向 き の 初 心 者 用 プ ロ グ ラ ム例 を 抽 出 して プ ロ グ ラ ム 集 と して 作 成 す る とい う こ と も容 易 に で き る。

(234} 意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る教 材 デ ー タ ベ ー ス の 設 計5

教材 DB

̲検 索

f

, 必要教 材 素材 の取 出 し 登

録 ^響

i

↓

教材 出力

された 教材

出 力 暫

lrl

テ キ ス ト

エ デ ィ タ の 利 用

プ ロ グ ラ ム とOHP 実 行 結 果

整 形 編 集 プ ロ 翻 訳 系 プ ロ グ グ ラ ム の 利 用 ラ ム の 利 用

図1教 材 デ ー タ ベ ー ス 利 用 の 流 れ

一 旦 作 成 した 教 材 デ ー タ ベ ー ス は そ れ で完 成 され た わ け で は な く,新 しい プ ロ グ ラ ム の 追 加 や ア イ デ ア の 追 加 な どを 容 易 に 逐 次 追 加 した り変 更 した り削 除 で き る必 要 が あ る。

(3)教 材 デ ー タ ベ ー ス の 利 用 法 とそ の 流 れ

教 材 を 利 用 す る に あ た って は 授 業 で 使 用 す る た め のOHPや 教 材,プ ロ グ ラ ム例,課 題,類 題 等 を 適 宜,検 索 して 取 り出 せ る必 要 が あ る。 教 材 は 紙 を 媒 体 に して,プ ロ グ ラ ムは プ ロ グ ラ ム リス トに,レ ジ ュ メはOHPに 出 力 す る こ と が 必 要 で あ る。OHPに は 文 書,図 表 と もに 大 ぎい 字 体 で,か つOHPの サ イ ズ に 合 うよ うに,ま た プ ロ グ ラ ム例 に つ い て は 実 行 結 果 も含 ん だ も の に な る よ うに な どの 配 慮 が 必 要 で あ る 。 ま た パ ソ コ ソで 作 成 した 文 書,大 型 計 算 機 で 実 行 させ た プ ロ グ ラ ム リス トとそ の 実 行 結 果,エ デ ィタ で 作 成 した 文 書 な ど を 自 由 に 併 合 さ せ な が ら 新 しい 教 材 と し て 登 録 で き る こ と も 必 要 で あ る 。こ れ ら は, 全 て 簡 単 に 操 作 で き,ま た 使 い方 の 説 明 な ど も容 易 に 見れ る こ とが 必 要 で あ る。

教 材 デ ー タベ ー ス を 利 用 して 新 た に 教 材 を 作 成 し,利 用 す る流 れ は 次 の よ う に な る(図1)。 また これ ら の 教 材 の 内 容 と して は 付 録 の よ うな 情 報 を 格 納 し

6商 経 論 叢i第26巻 第2号 (233)

て お くこ とに よ り,柔 軟 で 多 様 な 利 用 が で き る と考 え られ る。

2.2教 材 デ ー タ ベ ー ス に必 要 と な る機 能

教 材 デ ー タベ ー ス を 作 成 し,そ れ を 利 用 す る た め に は 次 の よ うな 機 能 が 必 要 と な る。

(1>デ ー タベ ー ス の 操 作 性

・簡 単 な 操 作 で 検 索 で き る こ と,ま た,メ デ ィ ア固 有 の 操 作 が 取 り込 まれ て い る こ と。

・容 易 に 教 材 を デ ー タベ ー ス に 登 録 で き る こ と

。

・ユ ーザ フ レ ソ ド リー な シ ス テ ム で あ る こ と

。

・デ ー タ ベ ー ス利 用 に 関 す る情 報 が あ る こ と

。

② 教 材 と して の 再 利 用 ・再 構築 可 能 性

・デ ー タ ベ ー ス か ら検 索 した テ キ ス ト,図 表 な どを 容 易 に編 集 ・加 工 して 利 用 す る こ と が で き る こ と。

・編 集 した 教 材 を 加 工 して登 録 で ぎ る こ と

。

・整 形 編 集 プRグ ラ ム等 を 組 み 込 ん で 登 録 で き る こ と(OHP形 式 化 な ど)

。

・検 索 した プ け グ ラ ム等 を 加 工 した 後

,プ ロ グ ラ ム の 実 行 が で き る こ と。

(3)物 理 的 デ ー タ の独 立 性

・どの よ うな 機 種 か ら の デ ー タで も登 録 ・編 集 ・利 用 で き る こ と

。 メデ ィア に よ る違 い を 意 識 しな くて す む こ と。

特 に ② の面 で の再 利 用 ・再 構 築 性 を 考 慮 す る と,教 材 は 「素 材 」 部 品 と して 蓄 積 して お く必 要 が あ る。 これ に よ り教 育 目標 等 に 合 わ せ て,そ れ ら部 品 を 組 立 て 直 して 新 しい 教 材 とす る こ とが で き る。

2.3教 材 デ ー タベ ー一ス 作 成 方 針

これ ら教 材 デ ー タベ ー ス は,従 来 の 情 報 検 索(IR)シ ス テ ム の よ うな キ ー ワ ー ド付 与 等 に よ る シ ス テ ム構 築 で は 十 分 で な い。IRシ ス テ ム は 書 誌 事 項 を 持 っ た 一 次 デ ー タ ベ ー ス と そ の 内 容 に つ い て の 二 次 デ ー タ ベ ー ス とか ら構 成 され

(232) 意 味 デ ー タモ デ ル に よ る 教 材 デ ー タベ ー ス の 設 計7

る。IRシ ス テ ム で は 一 次 情 報 の キ ー ワ ー ドや 分 類 項 目に 従 って 検 索 ・参 照 し て 二 次 情 報 を 取 り出す だ け で あ り,教 材 デ ー タベ ー ス と して シ ス テ ム化 す る こ

と は 難 しい 。 教 材 デ ー タ ベ ー スは 一 次 情 報 と して の項 目が 多 い だ け で な く,検 索 した 結 果 の デ ー タに 対 して 修 正 を 行 った 後,違 うデ ー タ と して 登 録 す る こ と が あ る か ら で あ る。 例 え ば 前 回 学 習 させ た プ ロ グ ラ ムに 新 しい 機 能 を 追 加 して 新 しい プ ロ グ ラ ム課 題 とす る とい うこ とが あ る。 こ の 新 しい プ ロ グ ラ ム に 関 し

て は 古 い プ ロ グ ラ ム の 性 質 や 特 徴 を 継 承 して い る に も関 わ らず,教 育 の 目標 は 古 い プ ロ グ ラ ム の 追 加 に 過 ぎ な い 場 合 と全 く新 しい 教 育 目標 に な る場 合 が あ る。 デ ー タベ ー ス へ の 任 意 な 追 加 ・修 正 が あ る点 か ら,従 来 の情 報 検 索 シ ス テ ム の考 え 方 で は 対 応 で き な い と言 え る。

また 色 々異 な った デ ー タ を 統 一 的 に 管 理 す る と と も に,多 様 な利 用 法 に 応 え る に は 従 来 の デ ー タ ベ ー ス シ ス テ ム を 利 用 す る だ け で は 十 分 で な い 。 最 近 で は こ の よ うな文 書 管 理 を 行 うた め の 新 しい フ レー ム ワー ク と して,ハ イ パ ー テ キ ス ト/ハ イ パ ー メ デ ィア や オ ブ ジ ェ ク ト指 向 デ ー タ ベ ー ス が 注 目 され て い る。

ハ イ パ ー メデ ィア/テ キ ス トで は,個 別 の 情 報 を ノ ー・ドと して 蓄 え,そ れ ら の ノ ー ド間 に 意 味 的 な つ な が りを表 現 す る た め の リ ソ クが 自 由 に 設 定 で き る よ う に な って い る。 そ の た め デ ー タ ベ ー ス記 述 の た め の 自 由度 は 高 い 。 そ の 反 面, デ ー タベ ー ス の 構 造 を 規 定 す る ス キ ー マ とい った 概 念 が な い の で,デ ー タベ ー ス作 成 に あ た っ て は 利 用 者 に 非 常 に膨 大 な 作 業 を 押 し付 け る こ とに な る。また, 検 索 は 基 本 的 に リソ クに 沿 って ノ ー ドを 次 々に移 動 す る こ とを 想 定 す る の で, 膨 大 な サ イ ズ の デ ー タベ ー スの 中 か ら必 要 な 情 報 を 迅 速 に 引 き 出 す こ とは 難 し い 。 しか も,検 索 に あ た っ て,ユ ー ザ は リ ソ クの 構 造 を 前 も っ て 理 解 して お く こ とが 必 要 とな る 欠 点 が あ る(Hor90)。 しか しな が ら複 雑 な 構 造 を 持 つ 教 材 デ ー タベ ー ス の 作 成 に あ た っ て は 自由 に リ ソ ク と ノ ー ドが 張 れ る ハ イ パ ー テ キ ス ト 的 な ア プ ロ ー チ は 有 望 で あ る と考 え ら れ る 。 と こ ろ が 大 量 の デ ー タ を す べ て,

ノー ドと リ ソ ク とい うフ ラ ッ トな 関 係 で 表 す の は 新 規 に 作 成 す る と き以 外 は 現 実 的 で な い 。 例 え ぽ 新 た に プ ロ グ ラ ム例 を 作 成 し,そ れ を ど の教 材 と リソ クを 張 れ ば 良 い か を 大 量 の 情 報 か ら見 つ け 出 す こ と は 難 しい 。 教 材 を 素 材 と して

8商 経 論 叢 第26巻 第2号 (231)

デ ー タベ ー ス化 し,そ の 情 報 を 検 索 しな が ら情 報 を 追 加 して い け る方 が 望 ま し く,デ ー タ ベ ー ス化 す る こ とに よ りデ ー タを 整 理 しや す い 。また 教 材 デ ー タベ ー ス は 教 師 が 作 成 す る も の で あ る が,大 学 が 保 有 す る学 生 の 成 績 や 科 目 な どの 情 報 もあ り,こ れ らの デ ー タ ベ ー ス と連 結 させ る こ と も必 要 で あ る。 但 し,一 般 に は 大 学 で 所 有 して い る デ ー タベ ー ス と個 人 レベ ル で 作 成 す る教 材 デ ー タベ ー ス で は,管 理 ・利 用 方 式 が 異 な る た め,利 用 法 に つ い て は 検 討 す る必 要 が あ る。

3デ ー タモ デ ル の 体 系 と基 本 特 性

教 材 デ ー タベ ー スを 設 計 す る に あ た り,教 材 を 素 材 と して 収 集 して そ れ を デ ー タベ ー ス 化 して い く こ とが 必 要 で あ る こ とに つ い て 述 べ て ぎた 。 こ こで は これ らの 素 材 を ど の よ うに デ ー タベ ー ス 化 して い け ば 良 い か に つ い て デ ー タ モ デ ル の 体 系 とそ の 特 徴 の 面 か ら検 討 す る。

3.1デ ー タ モ デ ル の体 系 と特 徴

デ ー タ ベ ー ス モ デ ル は膨 大 な情 報 を 保 管 し,操 作 す る た め の 効 果 的 な 方 法 で あ る デ ー タベ ー ス管 理 シ ス テ ム の 本 質 的 な 機 能 を 抽 象 化 した結 果 と して 現 れ て きた(Fur86)。 また デ ー タ ベ ー ス モ デ ル は デ ー タ解 釈 を 可 能 に す る ツ ー ル で あ り,デ ー タベ ー ス の 意 味 解 釈 は デ ー タ 自身 に 持 た せ る べ き で あ る と チ グ リテ ィ ス は 言 って い る(Tsi82)。

1970年 代 に は 伝 統 的 な関 係,階 層,ネ ッ ト ワー ク と い っ た デ ー タ モ デ ル が デ ー タ管 理 を 行 うた め の ツ ー ル と して 広 く受 け 入 れ られ て い た。 これ ら の デ ー タ モ デ ル は コ ソ ピ ュ ー タ内 で 使 用 され る デ ー タ構 造 を デ ー タ の物 理 的 表 現 に 合 わ せ て 作 成 され た た め,こ れ らの モ デ ル で デ ー タベ ー ス を 設 計 す る際 に 問 題 が あ っ た 。1980年 代 に は 実 世 界 の 意 味 を デ ー タ ベ ー ス に 反 映 させ る た め の新 しい モ デ ル 化 技 術 が 多 く出 現 した 。 こ こ で は これ らの デ ー タ モ デ ル の 特 徴 に つ い て述 べ る。

階 層,ネ ッ トワ ー ク,関 係 デ ー タ モ デ ル は レ コ ー ド単 位 の 構 造 を 基 礎 と して お り,レ コ ー ド指 向 モ デ ル と呼 ば れ て い る。 階 層 や ネ ッ トワ ー クの モ デ ル は 複

(230) 意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る 教 材 デ ー タ ベ ー ス の 設 計9

数 の フ ァイ ル の 間 に 論 理 的 な リ ソ クを 設 定 す る も の で あ り,こ の リ ン クは 異 な る フ ァイ ル の レ コ ー ド間 の 対 応 関 係 を 表 す もの で あ る。 これ らの モ デ ル は い ず れ も レ コ ー ド中 の項 目値 は 具 体 的 な 数 値 や 文 字 例 と い う値 で あ る た め,実 体 を

直 接 表 現 す る こ とや デ ー タ手 続 きの 一 体 化 とい う機 能 は な い。

非 正 規 形 モ デ ル も レ コ ー ド構 造 を 基 本 と し,実 体 の 直 接 表 現 や デ ー タ手 続 き の 一 体 化 は 考 慮 さ れ て い な い が,関 係 モ デ ル よ りも複 合 オ ブ ジ ェ ク トの 表 現 を 定 義 す る の に 適 して い る。 これ は 関 係 表 の 一 つ の フ ィー ル ドに複 数 の レ コ ー ド

の 項 目値 を埋 め 込 む こ とが で き る た め で あ る。

ERモ デ ル は 実 体 関 連 属 性 を 陽 に 用 い て デ ー タベ ー ス構 造 を 定 義 す る こ とが で ぎ る。 これ は も と も と関 係 や ネ ッ ト ワー ク モ デ ル のDBMSス キ ー一マ設 計 に 利 用 され て き て お り,ERモ デ ル を 用 い て 設 計 され た 関 係 型 ス キ ー マ は 第 三 正 規 形 に な る とい う特 徴 が あ る。 こ の モ デ ル は 実 体 を 抽 象 的 な もの と し,そ の 具 体 的 な 値 は 属 性 で 表 して い る。 こ の 意 味 でERモ デ ル は 実 世 界 の 実 体 を 直 接 表 現 す る能 力 が あ る とい っ て よ い が,属 性 値 と して 別 の 実 体 を 代 入 す る こ とが で き な い の で 複 合 オ ブ ジ ェ ク トの 表 現 能 力 は 弱 い とい え る。 た だ し実 体 間 の 汎 化 関 係 はISAと い う特 殊 な 関 連 を 設 定 す る こ とで 表 現 で き る。 また デ ー タ手 続

きの 一 体 化 や 手 続 ぎ の 属 性 値 化 な どは 考 え られ て い な い 。

意 味 デ ー タ モ デ ル は 実 体 の 直 接 表 現 が で ぎ る と と もに,実 体 間 の 汎 化 関 係 や, 複 合 オ ブ ジ ェ ク トの 表 現 が 可 能 で あ る 。 しか しデ ー タ手 続 きの 一 体 化 や 手 続 き

の 属 性 値 化 は 考 慮 され て い な い 。

オ ブ ジ ェ ク ト指 向 デ ー タモ デ ル は そ の 定 義 が あ い ま い で あ るが,現 状 で は 意 味 デ ー タモ デ ル よ りは 複 合 オ ブ ジ ェ ク トの 表 現 の た め の ツ ー ル が 少 な く,デ ー

タ手 続 き の 一 体 化 や 手 続 きの 属 性 値 化 とい う こ と が 付 加 され て い る。

3.2意 味 デ ー タ モ デ ル と オ ブ ジ ェ ク ト指 向 モ デ ル

1989年1月 にANSIのX3/SPARC/DBSSGの も と に00DBTG

(オ ブ ジ ェ ク ト指 向 デ ー タ ベ ー ス タ ス ク グ ル ー プ)が 設 立 さ れ,同12月 に ア ト キ ン ソ ソ 氏 ら に よ る 「オ ブ ジ ェ ク ト指 向 デ ー タ ベ ー ス シ ス テ ム 宣 言 」,そ し て1990

10商 経 論 叢 第26巻 第2号 (229)

年4月 に ス トー ン ブ レー カ 氏 に よ る 「第 三 世 代 デ ー タ ベ ー ス シ ス テ ム宣 言 」 が され る な ど,近 年 オ ブ ジ ェ ク ト指 向 の デ ー タベ ー ス が 盛 ん に 論 議 さ れ て い る

(Yos90)p

意 味 モ デ ル は オ ブ ジ ェ ク ト指 向 モ デ ル と も呼 ぽ れ て い る が,こ れ は デ ー タ ベ ー ス を 内 部 関 連 した オ ブ ジ ェ ク トの 集 合 と して 見 る か ら で あ る

。 意 味 モ デ ル で の オ ブ ジ ェ ク ト指 向 との 重 要 な違 い は,レ コ ー ド内 の 個 々の 属 性 が 非 原 子 的 で あ る こ と と,デ ー タ 関 連 を 表 す た め の もの を 一 つ 以 上 サ ポ ー一 トす る こ と で あ る 。 オ ブ ジ ェ ク ト指 向 モ デ ル で は 単 一 値 と多 値 属 性 を 定 義 す る機 能 だ け を サ ポ ー トす る が,意 味 モ デ ル で は 豊 富 な 型 構 成 子 を用 意 して い る。 ま た オ ブ ジ ェ ク ト指 向 で は メ ソ ッ ドを 継 承 す る が,意 味 モ デ ル で は 属 性 の 継 承 しか 行 わ ず, ま た そ の 継 承 も部 分 型 とそ の 上 位 型 の み と い う制 限 が あ る。 一 般 に 意 味 デ ー タ モ デ ル は デ ー タベ ー ス を 定 義 す る の に,よ り複 雑 な 構 造 を 提 供 す る こ とが で き る の で,応 用 環 境 の 意 味 を 簡 単 に 表 現 で き る とい う特 徴 が あ る(Fra85)。

特 に オ ブ ジ ェ ク ト指 向 に お い て は,実 世 界 の 「もの 」 に 対 して オ ブ ジ ェ ク ト を 定 義 す る の で,今 ま で の モ デ ル で は 定 義 で き な か っ た よ うな 高 度 な デ ー タ ベ ー ス操 作 や 内 部 構 造 を 持 つ よ うな 構 造 を 定 義 しや す い とい う特 徴 が あ る

。 し か しオ ブ ジ ェ ク トと内 部 オ ブ ジ ェ ク ト,ま た は オ ブ ジ ェ ク ト間 の 参 照 関 係 を 定 義 す る場 合 に は 不 自然 さを 伴 う と 言わ れ て い る。 意 味 モ デ ル は こ の よ うな 問 題 点 に 対 して 次 の よ うな 解 答 を 与 え て い る。

・実 世 界 の 「も の 」 に 対 応 させ て デ ー一タ ベ ー ス 内 に 記 号 値 で は な く

,「 も の 」 の 代 理 物(entity:意 味)を 蓄 積 す る。

・実 体 は 内 部 構 造 を 持 た な い

・実 体 集 合 間 に 方 向 性 を 持 った 二項 の 対 応 付 け を 考 え

,そ れ 以 上 の複 雑 な構 造 を 導 入 しな い 。

・上 で定 義 した 構 造 に 沿 った 検 索 言 語 を 持 つ

。 す な わ ち 上 記 の 対 応 を 組 合 わ せ た ユ ー ザ の必 要 とす る構 造 を 作 りだ し,そ の イ ソ ス タ ン ス を 取 り出 す こ とが で き る(Ari89)。

意 味 デ ー タ モ デ ル は 歴 史 的 に は デ ー タ ベ ー ス ス キ ー マ の 設 計 を 容 易 に す る

(228) 意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る 教 材 デ ー タベ ー ス の 設 計11

目的 で 開 発 され た も の で あ る。 これ は デ ー タベ ー ス を 表 現 す るた め に 抽 象 的 で 理 解 しや す い 方 法 を 許 した の で,デ ー タ ベ ー ス の 概 念 構 造,つ ま り概 念 ス キ ー マ を 作 成 す る た め に 利 用 され て い る(Bat86)。

意 味 デ ー タ モ デ ル の 特 徴 と して は オ ブ ジ ェ ク トを 直 接 表 現 す る こ とが で き る こ と,オ ブ ジ ェ ク トの 属 性 を 持 つ こ と,オ ブ ジ ェ ク ト間 の 関 連 を 記 述 で き る こ と,複 雑 な 型 を 作 る こ との で き る型 構 成 子 を 用 意 して い る こ と,ISA 関 連 を サ ポ ー トす る こ と,導 出 ス キ ー マ 要 素 が あ る こ とな どが 挙 げ られ る。

オ ブ ジ ェ ク ト指 向 言 語 は 抽 象 デ ー タ型 に 関 す る研 究 か ら派 生 して きた もの で あ っ て,次 の 三 つ の 原 理 か ら成 って い る。一 つ は オ ブ ジ ェ ク トの ク ラ ス(ま たは 型)を 陽 に 表 現 す る こ とで あ り,オ ブ ジ ェ ク トは そ の 値 で は な く(オ ブ

ジ ェク ト)識 別 子 に よ っ て 識 別 され る。 二 つ 目は オ ブ ジ ェ ク ト内 に メ ソ ッ ド, あ る い は 操 作 を カ プ セ ル 化 して い る とい うこ と で あ る。 三 番 目は オ ブ ジ ェ ク ト指 向 言 語 が0つ の ク ラ ス か ら他 の ク ラス へ の メ ソ ッ ドの 継 承 を持 つ とい う こ とで あ る(Hul86)。

意 味 モ デ ル は オ ブ ジ ェ ク トの 構 造 的 な側 面 を カ プ セ ル 化 した もの で あ り, オ ブ ジ ェ ク ト指 向言 語 は オ ブ ジ ェ ク トの動 的 な振 舞 い の 側 面 を カ プ セ ル 化 し た も の で あ る とい う こ とが 言 え る。

42つ の モ デ ル に よ る デ ー タ ベ ー ス の 設 計

4.1ERモ デ ル に よ る デ ー タ ベ ー ス設 計

実 体 関 連 モ デ ル は1976年 にChen(Che76)に よ っ て 提 案 され た 意 味 モ デ ル の 一 つ で あ り,関 係 型 ス キ ー マ や ネ ッ トワ ー ク型 ス キ ー マ の設 計 に 現 在 で も 利 用 され て い る 。ERモ デ ル を 用 い て 設 計 され た 関 係 型 ス キ ー マ は 第 三 正 規 形 とな る こ とが 知 られ て お り,こ の こ とは 伝 統 的 な デ ー タ ベ ー ス の 設 計 ツ ー

ル と して 意 味 モ デ ル を 用 い る こ とが 自然 で あ る こ とを 示 唆 して い る。

第1節 で 述 べ た 教 師 を 支 援 す る こ との で き る デ ー タベ ー ス ス キ ー マ をER モ デ ル を 用 い て 設 計 した もの を 図2に 示 す 。 こ こで,◇ 形 は 関 連 型 を 表 し, [は 実 体 型 を 表 して い る。

12 商 経 論 叢 第26巻 第2号 (227)

学生

亜

材象素対

喬

素材凶D

図2ERモ デ ル に よ る グmバ ル ス キ ー マ

ERモ デ ル で作 成 した ス キ ー は そ の ま ま関 係 モ デ ル の 表 と して 表 現 す る こ とが で き,関 係 モ デ ル のDBMSを 利 用 す る こ とが で き る

。 作 成 され た 関 係 表 は そ の 操 作 や 意 味 表 現 に関 して 次 の 二 点 で,次 項 で 述 べ る意 味 デ ー タモ

デ ル に 劣 る と言 え る。

(226) 意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る 教 材 デ ー タ ベ ー ス の 設 計13

・ ア ク セ ス パ ス を ナ ビ ゲ ー ト し な け れ ぽ な ら な い

レ コ ー ド指 向 モ デ ル の 場 合,必 要 情 報 を 検 索 す る た め の ア ク セ ス

パ ス は テ ー タ ヘ ー ス ス

SELECT FROM WHERE

AND AND AND AND

素 材.素 材 名,素 材 内 容.素 材 内 容 素 材 内 容,素 材 対 象,素 材,素 材 種 類 素 材 対 象.素 材 対 象='理 科 系' 素 材 種 類.素 材 種 類='テ キ ス ト' 素 材.素 材 番 号=素 材 種 類,素 材 番 号 素 材.素 材 番 号=素 材 対 象.素 材 番 号 素 材.素 材 番 号=素 材 内 容.素 材 番 号 図3関 係 モデ ルの検 索プ ログ ラム例

キ ー の論 理 構 造 と似 た も の に な りが ち で あ る。 利 用 者 は デ ー タベ ー ス 中 を ナ ビ ゲ ー ト して 平 坦 な レ コ ー ド構 造 か ら必 要 情 報 を 検 索 しな け れ ば な ら な い 。 例 え ば こ の デ ー タ ベ ー スか ら 「理 科 系 を対 象 と した 教 材 の テ キ ス ト素 材 を 集 め た い 」 とす る と,検 索 す るた め のSQLプ ロ グ ラ ム は 次 の よ うに な る

(図3)。

こ れ は 実 体 型 「素 材 対 象 」 の属 性 「素 材 対 象 」 の 値 が'理 科 系'で あ る もの の 「素 材 番 号 」を 取 り出 し,ま た 実 体 型 「素 材 種 類 」 の 「素 材 種 類 」 がJ テ キ ス ド で あ る も の を 取 り出 し,そ の 「素 材 番 号 」 に 合 う実 体 型 「素 材 」 の 「素 材 名 」 と実 体 型 「素 材 内 容 」 か ら 「素 材 内 容 」 を 選 択 す る こ とに な る。

こ の よ うに 「素 材 」 と 「素 材 内 容 」,「素 材 種 類 」,「素 材 対 象 」 の 間 の結 合 は 陽 に,識 別 子 「素 材 番 号 」を 比 較 す る こ とに よ って 初 め て 得 る こ とが で き る・

また,必 要 情 報 を 得 るた め に た く さん の 実 体 型 や 関 連 型 を た ど らな け れ ば な ら な い 場 合 は,結 合 す る実 体 型 の(数 一1)個 分 の結 合 操 作 が 必 要 と な る。

これ は 利 用 者 に と って は 実 際 に は 必 要 で は な い 情 報 を も指 定 しな け れ ば な ら な い だ け で な く,ど の実 体 型 が どの よ うな 属 性 を 持 っ て い て,ど う関 係 付 け られ るか を 意 識 しな け れ ば な ら な い とい う大 変 さが あ る。

・意 味 を 十 分 表 現 で き な い

関 係 モ デ ル で は オ ブ ジ ェ ク ト間 の 関 連 を 表 す の に 二 つ の 方 法 しか 提 供 さ れ て い な い 。 一 つ は1つ の 関 係 内 で の 表 現 で あ り,も う一 つ は2つ 以 上 の 関 係 中 の 同 じ値 に よ る表 現 で あ る。 一 つ 目の 例 と して は,学 生 とい う関 係 が 「学 生 番 号 」 と 「学 生 氏 名 」 で 「一 対 一 」 に 決 ま る とい う こ とで あ る 。 二 つ 目 の

14商 経 論 叢 第26巻 第2号

(225}

図4(a)人 、学 生 、教 師 のlSA関 連 図4(b)素 材 の1SA関 連

例 題 課 題 類 題

図4(c)プ ロ グ ラ ム のlSA関 連 (類 別 構 造)

例 と して は,実 体 型 「学 生 」 と実 体 型 「科 目」 の 関 連 を 表 す 関 連 型 「成 績 」 は 「多 対 多 」 の 関 係 に あ る とい う こ と で あ る、 この よ うに 関 係 モ デ ル に お い て は,デ ー タ間 の 関 連 を モ デ ル 化 す るた め に キ ー 従 属 性 や 包 含 従 属 性 の よ う な 完 全 性 制 約 が 使 わ れ て い る。 キ ー従 属 性 は キ ー項 目 とな る属 性 に よ っ て 他 の フ ィー一ル ドの値 を 決 め る も の で あ り,包 含 従 属 性 は 関 係 の あ る レ コー ドに 現 れ る値 は 必 ず 他 の 関 係 の 列 に も現 れ る と い う もの で あ る。

4.z意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る デ ー タ ベ ー ス 設 計

意 味 デ ー タ モ デ ル を 用 い る と,先 に 挙 げ た 関 係 モ デ ル で の 欠 点 を 補 う こ と が で き る 。 こ こ で は 先 のERモ デ ル で 設 計 し た デ ー タ ベ ー ス ス キ̲.̲̲一一7を Hull(Hu186)の 提 案 し たGSM(GenericSemanticModel)を 用 い て 設 計 す る。 (1}意 味 デ ー タ モ デ ル の 記 述 法

GSMで は オ ブ ジ ェ ク ト型 は 抽 象 型,印 字 可 能 型,構 成 型 な ど で モ デ ル 化 さ れ,ISA関 連 を 用 い て 定 義 す る こ と が で き る 。 ま たrオ ブ ジ ェ ク ト間 の 関 連 を 記 述 す る た め の 型 構 成 子 と し て は,グ ル ー一プ 化(grouping)ま た は ア

(224) 意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る 教 材 デ ー タ ベ ー ス の 設 計15

素 材 集 合

グル ー プ化 ま た は

ア ソ シ エ ー シ ョ ソ

壷

図5(・)素 材 の グ ル ー プ 化

襯 ㊨

図5(b)教 材 、 素 材 の オ ブ ジ ェ ク ト型

ソ シ エ ー シ ョ ソ(association)と 集 約(aggregation)を 利 用 す る こ とが で き る。

デ ー タベ ー ス を 設 計 す る場 合 は オ ブ ジ ェ ク ト型 の 重 要 性 に 基 づ い て 適 当 な 型 構 成 子 を選 ぶ こ とに よ り,オ ブ ジ ェ ク ト間 の 意 味 関 係 を 表 現 す る こ とが で ぎ

る。

教 材 デ ー タベ ー ス に お い て は,教 師,学 生,科 目,教 材 な どを 抽 象 型 と 見 る こ とが で ぎ る 。 教 師 と学 生 は と も に 属 性 「住 所 」 や 「名 前 」 を 持 つ もの で あ り,そ の他 の 属 性 と して 学 生 番 号 や 教 員 番 号 を 持 って い る。 この 教 師 と学 生 は,「 人」 と い う意 味 で は 同 じで あ り,「 人」 は 「氏 名 」 や 「住 所 」 を 持 つ 。 つ ま り 「人 」 とい う抽 象 型 を 作 成 し,そ の 後 学 生 と教 師 が そ の 部 分 型 で あ る

こ とを 示 す こ とが で き る。 これ は 「人 は 学 生 と教 師 か ら構 成 され る」 とい う 構 図 を 示 す こ とが で き,こ の 関 係 はISA関 連 と呼 ぼ れ る(図4(a))。

同様 に 「教 材 」 の 「素 材 」 も抽 象 型 で あ り,そ れ は 図 や テ キ ス ト,プ ロ グ ラ!、とい う部 分 型 か ら=構成 さ れ る こ とを 表 現 す る こ とが で ぎ る(図4(b))。 素 材 の うち の プ ロ グ ラ ム に つ い て は そ れ が 例 題 や 課 題 類 題 か ら構 成 され る と い う こ と も こ の 関 係 を 用 い て表 す こ とが で き る(図4(c))。

「教 材 」 も抽 象 型 で あ り,「 素 材 」 の 集 合 か ら構 成 され る。 要 素 集 合 と し て の 「素 材 」は グル ー プ化 と呼 ば れ る 型 構 成 子 を 用 い て 表 す こ とが で き る(図

5(a))。 ま た,そ の 素 材 集 合 か ら 「教 材 」 が 構 成 さ れ る の で,オ ブ ジ ェ ク ト 間 の 関 連 は 図5(b)の よ うに表 す こ とが で き る。

も う一 つ の 型 構 成 子 と して 集 約 が あ る。 これ は 他 の オ ブ ジ ェ ク トか ら合 成 して 作 られ る オ ブ ジ ェ ク トを 構 成 す る た め の も の で あ る 。 例 え ば 「履 修 」 は

16商 経 論 叢 第26巻 第2号 (Z23)

顧

履修

〆 、

/、

/、 集 約

ノ1

図6伺 履修の集約

遍 圃

蜥 勲

//ノ

////

晦

＼ 集約

＼

＼

＼

＼

図6㈲ 住所の集約

「学 生 」 と 「科 目」 の 組 か ら成 る の で,オ ブ ジ ェ ク ト型 「履 修 」 は 「学 生 」 と 「科 目」 の 集 約 とす る こ とが で き る(図6(a))。 同 様 に 人 の 住 む 住 所 は 「都 道 府 県 」,「市 区 町 村 」,「番 地 」 の 集 約 と な る(図6(b))。 こ の よ うに 住 所 と い う大 き な抽 象 的 な 概 念 に だ け 焦 点 を 当 て て ス キ ー マ を 設 計 し,そ の 後 「住 所 」 を詳 細 化 で き る。 つ ま り情 報 の カ プ セ ル 化 とい う意 味 で 意 味 モ デ ル は 大 きな 役 割 を 果 た す こ とが で き る。

抽 象 型 を 定 義 し,型 構 成 子 を 用 い て 抽 象 型 間 の 関 係 が 定 義 で ぎ た 。 次 は こ れ ら の 抽 象 型 間 に 属 性(あ るいは 関数)を 定 義 づ け る こ とで あ る。 属 性 は 属 性 の 定 義 域 か ら値 域 に 向か う一 重 の 矢 印 で 表 現 で ぎ る。 例 え ば 図5(b)の 教 材 が 素 材 集 合 か ら構 成 され る とい う こ とを 属 性 「構 成 す る」 を 用 い て 図7(a)の

よ うに 定 義 す る こ とが で き る。 また 学 生 と科 目の 集 約 と して の 「履 修 」 は , そ の試 験 の 結 果 と して 抽 象 型 「成 績 」 の 「得 点 」 を 得 る とい う属 性 を 定 義 す

る こ と が で き る(図7(b))。

② 意 味 デ ー・タモ デ ル に よ る教 材 デ ー タベ ー ス の 設 計

教 材 デ ー タ ベ ー ス の 持 つ 抽 象 型 と して は,大 き く 「人 」,「教 材 」 に 分 け る こ とが で き る。

型 「人 」 は 「教 師 」 と 「学 生 」 の 部 分 型 か ら 構 成 さ れ る 。

型 「教 師 」 に つ い て は,教 師 は 教 材 を 利 用 す る とい うこ と と,科 目を担 当 す る と い う関 係 を 持 つ 。 教 材 利 用 に 関 して は 型 「教 材 」 へ 「利 用 」 と い う属 性 を 定 義 す れ ば よい 。 科 目担 当 に つ い て は,「 教 師 」 が 「科 目」 を 「担 当 」

(222)

教材

◎

構成す る 素材集合

図7(・ 〉 教 材 の 属 性

意 味 デ ー タモ デ ル に よ る教 材 デ ー タ ベ ー ス の 設 計17

す る とい う集 約 と して表 す こ とが で き る。

履修

1 

む 遍

図7(b)履 修 と成績 の関連

同様 に,型 「学 生 」 に つ い て は 「履 修 」 が 「学 生 」 と 「科 目」 の 集 約 と し て 表 され る。 「履 修 」 の結 果 と して あ る 「成 績 」 を 「得 点 」す るの で,「 成 績 」

とい う型 と関 連 す る。 「科 目」 は 「単 位 数 」 とい う印 字 可 能 型 を 持 つ 。 型 「人 」 は 「名 前 」 や 「住 む 」 とい う属 性 を 持 っ て お り,「 名 前 」 に つ い て は 型 「人 」か ら一 対 一 に 「氏 名 」 とい う印 字 可 能 型 に 対 応 付 け られ る。「住 所 」 と 「人 」 の 関 係 で は,「 人 」 は 住 所 に 「住 む 」 とい う一・対 一 の 関 係 が あ るが,学 生 と教 師 が 同 じ住 所 に 住 む とい う こ と もあ る の で,型 「住 所 」 か ら の 「人 」 へ の 属 性 「居 住 者 」 は 二 重 の 矢 印 で 表 現 す る 多 値 属 性 と して 表 す こ とが で き る。 こ の 「住 む 」 とい う属 性 と 「居 住 者 」 とい う属 性 は 逆 の 関 係 を 表 して い る こ とに な る。

型 「人 」 の 部 分 型 で あ る 「教 師 」 や 「学 生 」 は 「人 」 の 属 性 を 継 承(in‑

herit)す る こ とが で き る。 つ ま り 「人 」 の 持 つ 「名 前 」 や 「住 む 」 の属 性 を 持 つ こ とが で き る。

型 「教 材 」 は 「素 材 」 とい う複 数 の 抽 象 型 を グル ー プ化 した 集 合 で あ り, 印 字 可 能 型 「教 材 名 」 を 持 つ 。 また,「 教 材 」 を 「構 成 す る」 属 性 は 「素 材 」 の 集 合 を 対 応 付 け る と い う意 味 で 集 合 値 化 さ れ て い る 。

型 「素 材 」 は そ れ 以 下 の 部 分 型 で あ る 「テ キ ス ト」 や 「表 」,「プ ロ グ ラ ム」

の 上 位 型 で あ る。 ま た 「テ キ ス ト」,「図 」,「 プ ロ グ ラ ム」 と型 「素 材 」 の 関 係 はISA関 係 と して 表 さ れ,「 素 材 」 の 持 つ 属 性 を 継 承 す る こ とが で き る 。

18商 経 論 叢 第26巻 第2号 (221)

利用

㊤ 一

構成する 素材集合

学生:.C(頭

履修4 得点

単位数 教材名

素材名 名前

テ キ ス ト

＼容内眠

⑱ ⑧ ⑧ ⑱

」 一'‐re f

鰍 麹

図8意 味モデ ル によ る教 材 スキー マ

型 「プ ロ グ ラ ム」 は 例 題,課 題,類 題 の 三 つ の 部 分 型 か ら成 る。 「素 材 」 は 属 性 「キ ー ワ ー ド」,「対 象 」,「 レベ ル 」,「内 容 」 を 持 ち,こ れ らは そ れ ぞ れ

の 型 へ の 多値 属 性 とな る 。

図8に こ の よ うに し て 作 成 した デ ー タ ベ ー ス の 全 体 像 を 示 す 。 (3)デ ー タベ ー ス設 計 の評 価

意 味 デ ー タモ デ ル で デ ー タベ ー ス ス キ ー マ を 設 計 した 場 合 の利 点 に つ い て 述 べ る。

(220) 意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る教 材 デ ー タ ベ ー ス の 設 計19

・設 計 の し易 さ と理 解 の し易 さ

設 計 段 階 に お い て は,大 ま か な 抽 象 型 の 構 成 を 決 め,そ の後 一 つ の 抽 象 型 に注 目 して そ れ が ど の よ うな情 報 と関 係 が あ るか,情 報 を 持 つ か を 決 め て い くこ とが で ぎ る。抽 象 型 に 注 目 して 構 成 要 素 だ け を 考 慮 す れ ぽ 良 い とい う点, そ して 詳 細 な レベ ル を 見 な くて 良 い とい う点 は デ ー ベ ー ス設 計 を 行 う上 で 大

きな 利 点 と 言 う こ とが で ぎ る。 これ は ス キ ー マ設 計 を 容 易 に 行 え るだ け で な く,ト ップ ダ ウ ソ設 計 が で ぎ る こ と を示 して い る。 ま た 一 つ の 抽 象 型 に つ い て の み 注 目 して そ の 属 性 な ど を検 討 し,そ れ を 組 み 合 わ せ て 行 くボ トム ア ッ

プ の設 計 に も有 用 で あ る。

抽 象 型 の持 つ 情 報,例 え ば そ れ が 属 性 で あ る の か,部 分 型 と して 構 成 され て い る の か な ど を 図 表 現 か ら容 易 に 理 解 す る こ とが で き る。 属 性 に つ い て も 単 一 値/多 値 属 性 で あ る こ とが 簡 単 に 表 現 され て い るの で,情 報 の 意 味 関 連 を 理 解 し 易 い 。

情 報 の 意 味 の 変 更 の し易 さ

型 の 情 報 を 部 分 型,属 性 な どに 分 離,追 加 す る こ とが 容 易 に で ぎ る。

「プ ロ グ ラ ム 」 を 例 題 課 題 な どに 分 け て 作 成 した が,分 類 は しな い で 抽 象 型 「プ ロ グ ラ ム」 だ け に す る とか,学 生 の 「所 属 学 部 」 を 追 加 す る な ど の よ うな こ とは 簡 単 に で き る。 ま た 「素 材 」 の 「対 象 」 を 理 科 系,文 科 系 に し な い で,「 学 部 単 位 」 に 行 い た い とい う場 合 に は,「 素 材 対 象 」 とい う抽 象 型 は 同 じで,印 字 可 能 型 を 変 更 す る こ とで 実 現 で き る。 ま た 教 材 の 「素 材 」 の 構 成 要 素 を 「テ キ ス ト」,「図 」,「 プ ロ グ ラ ム」 と した が,こ れ に 「ビデ オ」

やrCAI教 材 」 を 付 け 加 え る こ と もで き る(上 位型 「素材」へ の部分型 の追加)。

同 じ科 目名 の 科 目に お い て も利 用 す る教 材 は 異 な る とい うこ と で ス キ ー マ を 設 計 して ぎた が,同 じ科 目な ら 同 じ教 材 を 使 用 す る とい うこ と に す れ ば, 抽 象 型 「科 目 」 と 「教 材 」 に 関 係 を 持 つ 属 性 を 定 義 す る こ と だ け で 済 む 。

導 出 ス キ ー マ要 素 を 利 用 して 新 しい 部 分 型 を 作 成 す る こ と も可 能 で あ る。

これ は 既 存 の 部 分 型 や 属 性 か ら新 し い部 分 型 を つ くる も の で あ り,「 素 材 」 の 「レベ ル 」 が'入 門'の テ キ ス トだ け 集 め て 「入 門 テ キ ス ト教 材 」 と して

20商 経 論 叢 第26巻 第2号 (219}

抽 象 型 を 作 る こ とが で き る。

これ ら の こ とは 意 味 デ ー一タ モ デ ル が デ ー タ ベ ー ス の 構 造 お よび 変 化 を 簡 単 に 変 更 で き る機 構 を 用 意 して い る こ とを 示 して い る。 つ ま り,情 報 の持 つ 意 味 の 変 化 や 進 化 に 柔 軟 に 対 応 で き る と言 え る。

5.お わ り に

教 材 を 教 材 素 材 と して 再 利 用 で き る よ うに 計 算 機 処 理 化 して 教 育 の 支 援 とす る た め の デ ー タベ ー ス シス テ ム機 能 の 提 案 と デ ー タ ベ ー ス の 設 計 を 行 った 。

教 材 は 媒 体 と して マ ル チ メ デ ィア で あ る こ と,特 に 情 報 処 理 教 育 に 関 して は 情 報 処 理 技 術 の進 歩 が 早 い こ と,な どか ら教 材 を 整 理 して 計 算 機 処 理 化 す る 際 に は 多 くの 問 題 点 が あ る。 また 教 材 の 管 理 に つ い て は 既 存 の デ ー タベ ー ス 管 理 シ ス テ ム を 用 い て 作 成 す る の で は 既 存 の 教 材 に 新 しい 意 味 を 追 加 した り,変 更

して 教 材 とす る の は 難 しい とい う問 題 を 指 摘 した 。

これ ら の 問 題 点 を解 決 し,教 材 を 新 し く組 立 て た り,す で に在 る教 材 を 利 用 して違 う 目的 を 持 つ 教 材 に作 り直 す た め の教 材 デ ー タ ベ ー ス と して ど の よ うな モ デ ル を 用 い て ど の よ うに作 成 す れ ば,そ の 目的 を 達 成 す る こ とが で き る か に つ い て 検 討 した 。

本 研 究 で は こ の よ うな 目的 を 持 つ 教 材 デ ー タ ベ ー ス を 設 計 す る に あ た り,現 在 デ ー タ ベ ー ス 設 計 と して 最 も 多 く利 用 され て い るERモ デ ル と,オ ブ ジ ェ ク

ト指 向 の モ デ ル で あ る意 味 デ ー タ モ デ ル を 用 い て 教 材 デ ー タ ベ ー ス の設 計 を 行 った 。 そ の 結 果,意 味 デ ー タ モ デ ル に よ っ て 設 計 した ス キ̲̲̲.」は,そ の 構 築 し た い デ ー タベ ー スが ど の よ うな情 報 か ら構 成 され て い る か,そ して ど の よ うな 意 味 を持 っ て い るか が 理 解 しや す い だ け で な く,本 研 究 で 問 題 と した 教 材 に新

しい 意 味 を 付 け 加 え て い く こ とが 容 易 で あ る こ とが 判 明 した 。

意 味 デ ー タ モ デ ル の シ ス テ ム と して は 研 究 と し て 開 発 さ れ た も の が 多 く,商 用 とな っ て い る も の は 数 が 少 な い 。 しか し第 三 世 代 デ ー タベ ー ス シ ス テ ム宣 言 が な され た こ と もあ って,今 後 オ ブ ジ ェ ク ト指 向 の デ ー タベ ー ス管 理 シ ス テ ム が 数 多 く出 回 る こ と もそ ん な に 遠 い 話 で は な い 。 現 在 オ ブ ジ ェ ク ト指 向 言 語 を

(zzs) 意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る教 材 デ ー タ ベ ー ス の 設 計21

利 用 して シ ス テ ム を 開 発 す る 際 に 問 題 と な っ て い る オ ブ ジ ェ ク トを ど う見 るか に 関 して 問 題 が あ る こ とが 指 摘 され て い る(Nik90)。 意 味 デ ー タ モ デ ル を 用 い た デ ー タベ ー ス設 計 は これ らの 問 題 に つ い て も解 答 を 与 え る こ とが で き る と考 え られ る。

今 回 の デ ー タ ベ ー ス設 計 に つ い て はERモ デ ル と意 味 モ デ ル を 比 較 す る際 に 比 較 項 目の 設 定 を 行 わ ず,二 つ の モ デ ル を用 い て どの よ うな違 い が あ るか を 評 価 す る に と ど ま っ て い る。 今 後,こ の モ デ ル を も とに 実 際 に イ ン プ リ メ ン トを 行 った 比 較 を 含 め て評 価 す る必 要 が あ る と考 え て い る。

参 考 文 献

(Ari89)有 沢 博,永 江 尚 義,"意 味 モ デ ル に お け る ス ト リ ー ム オ ペ レ ー タ の 導 入", 情 報 処 理 学 会,デ ー タ ベ ー ス 研 究 会 報 告,Vo1.89,No.63,72‑5,1989,pp.33‑40.

(Bat86}C.Batini,M.Lenerini,"AComparativeAnalysisofMethodologiesfor DatabaseSchemaIntegration",ACMComputingSurveys,Vol.18,No.4,1986, pp.323‑‑364.

(Che76)P.P.Chen,"Theentity‑relationshipmodel‑Towardaunifiedviewof data",ACMTransactionOnDatabaseSystem,Vol.1,No.1,1976,pp.9‑36.

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(Fur86}A.L.Furtado,E.J.Neuhold,"FormalTechniquesfordatabase design",Springer‑Verlag,1986.

(Hor90)堀 尾 祥 久,"オ ブ ジ ェ ク ト 指 向 デ ー タ ベ ー ス に お け る マ ル チ メ デ ィ ア 文 書 の 管 理"r情 報 処 理 学 会,デ ー一 タ ベ ー一 ス 研 究 会,Vol.90,No.2,75‑4,1990 ,pp.1

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22商 経 論 叢 第26巻 第2号 (217)

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(216) 意 味 デ ー タ モ デ ル に よ る 教 材 デ ー タ ベ ー ス の 設 計23

付 録 教材 デー タの例

題 名

キ ー ワ ー ド 出 題 の 主 旨

対象学 難 易度

前提知識 と指導 上の注意 点 テス ト用 デー タ 発展 の させ方

プ ロ グ ラ ム 例 出 典

値

逆 行 列 計 算

配 列,行 列 の 入 出 力,行 列 計 算,DO文,逆 行 列

配 列 の 大 ぎ さ の 節 約 の 工 夫,計 算 順 序 の 理 解,配 列 添 え 字 の 扱 い 方

工 学 部 中

配 列 の 入 出 力 と行 列 計 算,DO文 の 知 識 逆 行 列 の ガ ウ ス ・ジ ョル ダ ソ に よ る解 法

3次 元 の 行 列

(1)性 質 の 良 い 行 列 で も ピ ボ ッ トが 桁 落 ち す る と精 度 が 悪 く な る。 行 列 方 向 の ピボ ツ トを 選 択 す る プ ロ グ ラ ム を 作 成 せ よ。

(2)ピ ボ ッ ト対 象 要 素 の 全 体 の 中 か ら ピ ボ ッ トを 選 択 せ よ 。

難1懲戦 鍵

プ ロ グ ラ ム 例2

項 目 値

題名 条件に よる分岐

キ ー ワ ー ド 判 断,IF文

出題 の主 旨 プ ロ グ ラ ム の 流 れ の 制 御 を 変 え て理 解 させ る

対象 ^{一 般} ,導 入

難易度 低

前提知識 と指導上の注意点 プ ロ グ ラ ム の 流 れ,基 本 文

テ ス ト用 デ ー タ 三角形 の底辺 と高 さ

発展 の させ方 2つ の 入 力値 の うち1つ で も 正 成 させ る(異 常値 の理 解)

プRグ ラ ム 例 PROGRAMHANDAN・

出典