技術記録

教材作成ソフトに LaTeX (TeX) を選ぶ理由1

概要

他のソフトウェアと LaTeX (TeX)23 を比べ，LaTeX によって教材を作るよさをお伝えします。

LaTeX でどのように教材を作るのかは，次の記事でお伝えします。

背景

私は高等学校の教員です。 教員が果たすべきことの大きな柱のひとつとして，子供たちに学問の面白さを伝え，学問を通して育ってもらうことがあるでしょう。 その手段のひとつとして，教材を作ることは日常です。 数学の教材を作るにあたっては，数式をそれなりの見映えで仕上げなければなりません。

数式を書くためのソフトウェアはいくつかあります。 しかし，何を使うか自ら選んだひとよりも，はじめて使ったものを何となく続けているひとのほうが多いように感じます。 私は LaTeX を勧めますが，それよりもまず，一度比べてみることが大切なのではないでしょうか。

前提

  • 人並みにコンピュータを扱える。
  • よりよい実りのために，新しいことを学ぶ気持ちがある。

内容

  1. この記事が目指すもの
  2. 各ソフトウェアの特徴
  3. LaTeX で教材を作成するメリット
  4. 数学科教員志望のかた
  5. 結論

この記事が目指すもの

教員のなすべき範囲は広く，あらゆる教材を手ずから作ることはできません。 そこで，数多の教員たちによって web 上で 教材を分かちあう文化があれば，教材の質・教員の余裕4のいずれにおいても，日本全体の教育に資するのではないかと考えています。 理由は後ほど述べますが，そのためにも，あるいはそのためではなく単に自ら教材を作るだけであっても，ソフトウェアとしては LaTeX が最も優れていると思っています。

ここから順を追って，教材を作るにあたっての LaTeX の長所を述べます。 それを通して，LaTeX で作られる教材が増え・広まってゆくことを期待しています。

各ソフトウェアの特徴

数学の教材を作るソフトウェアとして，私がこれまでに使っているひとを見たことがあるものは次のとおりです（使用者の多いと思しき順）。

実際には，職場が包括ライセンス契約をしている場合もあり8，Studyaid D.B. のシェアがとくに多いように思われます。 一方で，私は LaTeX（LuaLaTeX）を使っています9。

どれを選んでも，読める教材を作るには十分です。 ここで，それぞれの特徴を見ましょう。

数研出版 Studyaid D.B.

  • 有料である（職場が包括的に契約していることもままある）。DVD-ROM 版10／オンライン版11とも 11,000 円から（2022-07-22，データベースとセットになっておりデータベースごとに料金がかかる）。オンライン版は最も後に購入したものから４年が経つとライセンスが失効する。
  • DVD-ROM 版は Windows でのみ動く12。オンライン版はデスクトップアプリは Windows のみ／ブラウザ版は広く動く13。
  • WYSIWYG（ディスプレイで作るものと仕上がりが同じ）である。
  • マウスによって選び数式を入力するか，ショートカットキーにより数式を入力する。コピー＆ペーストはある程度の単位でできる。
  • 細かなインデント・日本語と数式のカーン（グルーは不可）などは全角の 1/4 スペースにより半自動・手動で行う。
  • フォント（数研出版が著作権を保持）のライセンスは（web 上で検索する限り）明らかでない（フォントを埋め込んだ PDF を配付してよいかはわからない）。
  • データベース商品があり，すでに用意されたものを組み合わせて教材が作れる（むしろデータベースが商品本体であり，教材作成ソフトウェアはそれについてくる）。
  • 中等教育におけるシェアがきわめて大きい。

LaTeX

  • 無料・パーミッシブライセンス（ソフトウェア再配布の要件が最小限のソフトウェアライセンス，すなわち大手の配布元が失われても誰かが代わりに配布できる）である。
  • Windows，macOS，Linux，BSD，Android，iOS などで動く14。クラウド上のサービスもある1516。
  • LaTeX では，文書の見映えは LaTeX に任せ，執筆者は文書の内容や構造（これは見出し・これは強調といった抽象的な指示）のみを扱うという役割分担の思想がある。したがって，見映えを整えることに時間を取られることなく内容に取り組める。たとえば，細かなインデント・日本語と数式のグルー・式の採番などはふつう LaTeX に任せれば上手く処理される。既製品を組み合わせて見映えを選ぶこともできる（私家版の学校教材用テンプレートも公開している）。すべてを意のままにしたければ，新たに命令を作ったり定義済みの命令を直すことで行うが，これを学ぶことはたやすくない17。
  • WYSIWYG（ディスプレイで作るものと仕上がりが同じ）でない。ソースコードを書き，ソフトウェアを走らせてコンパイル（LaTeX の慣行ではタイプセットと呼ぶ）することで出力を得る。
  • ソースコード（テキスト）を入力することで数式を入力する。コピー＆ペーストはソースコード（テキスト）に対して行う。ソースコードの入力を補うウェブアプリもある18。
  • フォントは選べる。デフォルトのフォントである原ノ味フォント・Latin Modern フォントのライセンスはフリーである（埋め込んだ PDF をそのままアップロードして差しつかえない）。
  • データベース商品は（2022-07-22，私の知る限り，）存在しない。有志による web 上の素材がいくらか見られる。
  • 中等教育におけるシェアはさほど大きくないが，web 上には見られる。ただし PDF での共有が主で，ソースコードが公開されていることは稀である。

Microsoft Word

手書き

  • 無料である。
  • 内容以外に著作権的な問題はない。
  • コピー＆ペーストは紙の切り貼りになる。

LaTeX で教材を作成するメリット

私が教材を LaTeX で作る理由は次のとおりです。

  1. 費用24
    • LaTeX は無料です。とはいえ，私の現在の職場では Microsoft Word や Studyaid D.B. も包括契約されているため，そこに差はありません。しかし，いずれ職場が包括契約を止めたり，自分の環境が変わり（少なくとも退職すればそうなるでしょう）自らソフトウェアを用意せねばならなくなるかもしれないと考えると，無料のソフトウェアを使うほうが安心です。
    • Studyaid D.B. も Microsoft Word も仕上がりがバイナリファイルであり，ほかのソフトウェアで眺めることはできません。したがって，値上がりなどにおいて過去の資産を人質に取られてしまいます。私はこれを避けたいと考えています。LaTeX はパーミッシブライセンスですから，そのような心配は無用です。
    • 私が不安を覚えた例はこちらです。
  2. 会社の存続25
    • Studyaid D.B. は数研出版株式会社が，Microsoft Word は Microsoft が開発・販売しています。したがって，これらの会社がなくなったときにソフトウェアがどうなるのかは分かりません。いかに大きな企業であっても，この先数十年残りつづけるか，確かなことは言えません。一方，作った教材は資産ですから，少なくとも退職までは必ず触れるようにしておきたいと考えます。
    • Microsoft Word は互換ソフトウェアが多く見られますが，レイアウトが少しずれるなどはよく起こります。
    • LaTeX パーミッシブライセンスですから，そのような心配は無用です。また，ソースコードはテキストファイルですから，少なくともテキストで何を書いたのかは必ず 読むことができ，触ることもできます。
    • 私が不安を覚えた例はこちらです。
  3. 仕上がり
    • いずれのソフトウェアも，教材を作るにあたっての機能は備えています。しかし，Studyaid D.B. では出力の細かな見映えはソフトウェアに合わせねばならず，こちらの願いにはあまり応えてくれません。また，自分好みの見映えを達するには記事ごとにスペースで整えるなど手間がその都度かかります。Word では，ある程度テンプレートを作っておくことができるものの，「Word のお節介」によりいろいろな場面でストレスがかかります。
    • LaTeX は書籍や論文のために作られたソフトウェアであるため，そのままでは教材らしい仕上がりにはなりません。しかし，独自の設定を読み込ませることができ，それにより教材らしい仕上がりが得られます。この設定は，一度作ればすべてのファイルで使いまわせます。私が作成した設定は公開していますので，これを利用して教材をお作りいただけます（パッケージ，プリアンブル）。したがって，私の体裁で構わなければ（これは Studyaid の体裁を受け入れることと同じだと思えば），心配はありません。また，凝らなければたやすく作れます。
  4. 入力
    • Studyaid D.B. のショートカットキーは Ctrl + 何か／Ctrl + Alt + 何か，が主です。これは，ほかの（Windows 上の）ショートカットキーと衝突することがあります。たとえば，Ctrl + Alt + K で $\tan^{A}B$ を出力したいところ，Kindle が起動してしまいます。あるいは，少し押し間違えると入力中に保存や印刷といった待たされる動きが割り込むストレスがかかります。
    • LaTeX はソースコードを入力するため，Ctrl キーや Alt キーは用いません。また，よく使う命令を予め定義しておき，入力を楽にすることができます。ショートカットコマンドを自分に合わせて作ることができるのです。
    • WYSIWYGなソフトウェア（Microsoft Word や Studyaid D.B.）で文章を書いているとしましょう。このとき頭の中には構造があり，実際には表現を入力することが多いでしょう。Microsoft Word には，構造を残す機能が少しはありますが，文章中のすべてをそれで済ませるのはかえって手間です。したがって，本文中の太字は，頭の中でそれぞれの意味が異なっていても，機械から見ればいずれも単なる太字にまとめられてしまいます。「見出しの太字は太字のままに，強調の太字は下線に変えよう」と思ったとしても，機械はそれらを見分けられません。したがって，手で直すほかはありません26。
    • LaTeX はソースコードを入力してタイプセットすることによって仕上げます。ソースコードには構造を入力します。たとえば，節の見出しは \section{...}，強調は \em{...} などです。それらをどのような見映えにするかは，タイプセットのときに LaTeX が処理します。たとえば \section とあれば前後に空白を取り・自動的に番号を振り・太字にして出力する，\em とあれば太字にする，などと決められているのです。したがって，本文中の太字は，太字だと指示されているのではありません。構造が指示されているのです。「見出しの太字は太字のままに，強調の太字は下線に変えよう」と思ったときには，「\em をどう出力するか」という命令を書き換えればよいのです27。
    • ただし，図を描く速さは Studyaid が頭一つ抜けているでしょう。LaTeX でも emath や TikZ といった素晴らしい図形描画パッケージがありますが，Studyaid よりも時間はかかります。私自身は，（著作権法の範囲で）できるだけすでにある図形を画像として取り込んだり，他のソフトで描いた図を貼り付けたりして済ませています。
  5. コピー＆ペースト
    • Studyaid D.B. も Microsoft Word は WYSIWYG なので，どうしても「ある程度のまとまり」で数式を管理します。たとえば，すでに入力した添字を地の式として取り出すといったことには手間がかかります。
    • LaTeX はソースコードを入力するため，テキストをコピー＆ペーストするのみです。したがって，入力済みの数式がどのような要素になっているかは作業に関わりません。

Studyaid D.B.は 教員にとって確かに優れたソフトウェアです。しかし，一企業が作っている有償のソフトウェアがなければ触ることのできないファイル形式に自らの資産を預けてしまうことを不安に思います。LaTeX であれば，少なくともテキストで何を書いたのかはつねに読めるます。私が LaTeX を選ぶ最も大きな理由は，企業のお膳立てがなければデータ資産を保てないことに危険を感じるからです。

数学科教員志望のかた

現役の教員のかたにも呼びかけたいのですが，これまでの資産があるので前向きになれないということもあるかもしれません。 そこで，ここではこれから教員になろうとしているかたに特に呼びかけます。

私は数学の授業あたって資料を作るときには LaTeX を用います。仕上がりにも手軽さにもとても満足しています。

残念なことに，同僚に聞いても LaTeX ユーザは少数派28です。大学時代は使ったがそれからはまったく，という声が多いように感じます。

同僚に LaTeX の仕上がりやマクロの手軽さを宣伝したことはあるのですが，どうにもハードルが高く見えるようです。また，Studyaid はデータベースのために使っているという声もありました。

LaTeX を用いて高校数学の資料を作るひとが増え，互いのファイルを分かち合う文化が生まれれば有意義であろうと考えています。入試問題や問題集は著作権の問題がありますが，オリジナルの資料や練習問題の交流が図れれば，負担を減らしながら質のよい教育を行うことができるでしょう。

そこで，大学の講義で LaTeX を使っていたり，論文のために LaTeX を使っている数学科教員志望のあなたに呼びかけます。教員になられてからも LaTeX と仲良くしていただければ，そして作られた資料や問題を web 上で広めていただければ，たいへん嬉しく存じます。

結論

LaTeX で教材を作ることには，次のようなメリットがあります。

  • 無料である。パーミッシブライセンスであるから，将来的にも有償化や開発終了の心配がない。
  • 設定を読み込ませることでたやすく教材らしい仕上がりが得られる。自ら体裁を整えることもできる。
  • よく使う命令を予め定義しておき，入力を楽にすることができる。
  • コピーアンドペーストが意のままにできる。

すでに Studyaid D.B. や Microsoft Word での教材をお持ちであるあなたも，この機会に LaTeX に切り替えませんか。 これから教員を目指すあなたも，LaTeX で教材を作りませんか。 教材を LaTeX で作ることで，企業のお膳立てがなければデータ資産を保てない危うさから逃れましょう。 そして，もしよければ教材を分かち合ってよりよい教育環境を作りましょう。

興味を持っていただけたら，ぜひ次もご覧ください。

LaTeX を使い続ける気になられたら，本を１冊を手元に置いてじっくり学ぶことをお勧めします。そうすることで，LaTeX が何をしているのかが分かり，トラブルが減り・対処できるようになります。また，新たな知見を自分で取り入れる力もつきます。困ったときに web 上の記事を調べるだけでは体系的な理解ができませんし，自分の環境に合っていない記事・古い記事を読んでしまいかえって混乱するかもしれません。私は「LaTeX2e 美文書作成入門」で学びました。

参考

ソフトウェア比較

フォントの利用条件

BIZ UD 系列フォント

教育に適したフォントである BIZ UD 系列の記事です。私は Computer Modern (Latin Modern) との太さの違いが気になり，今のところ用いていません。ライセンスの解説も含みます36。

一企業が管理するサービスに資産を預けることに対して不安を覚えた例40

  1. 2023-08-13。内容が明らかになるよう「LaTeX (TeX) による教材作成のすすめ」からタイトルを変えました。 ↩︎

  2. TeX が組版システム本体の名前で，LaTeX は TeX をより使いやすくするための文書処理システム（フォーマットと呼びます）です。とくに意図しない限り，現在「TeX で文章を書く」とは事実上「LaTeX で文章を書く」ことを意味します。この記事はすべて LaTeX についてのものですが，(TeX) を付しているのは TeX という語のほうが知名度が高く，検索でいらしたかたに伝わりやすくするためです。 ↩︎

  3. 追記　2022-08-13。タイトルと最初の LaTeX に (TeX) と解説を追加。 ↩︎

  4. 教員の労働環境については報道されている通りですが，近ごろは子供たちがそれを気遣っているようにすら感じられます。本来，子供たちが話したいときというのは何よりもそれに向かうべきで，日ごろそうした余力が全体に保たれているべきだと感じています。 ↩︎

  5. 数研出版株式会社，Studyaid D.B.。数研出版株式会社，参照 2022-07-22。 ↩︎

  6. CTAN，The Comprehensive TeX Archive Network。CTAN，参照 2022-07-22。 ↩︎

  7. Microsoft，Microsoft Word。Microsoft，参照 2022-07-22。 ↩︎

  8. 私の勤務する自治体ではそうです（2023-08-13現在）。 ↩︎

  9. 持ち寄って作り上げる校内模試などでは，編集者に合わせて Studyaid D.B. を使うこともあります。 ↩︎

  10. 数研出版株式会社，数学アップグレード申し込み教育機関関係者の方。数研出版株式会社，参照 2022-07-22。 ↩︎

  11. 数研出版株式会社，数学ラインアップ一覧教育機関向け。数研出版株式会社，参照 2022-07-22。 ↩︎

  12. 数研出版株式会社，Studyaid D.B. / 動作環境。数研出版株式会社，参照 2022-07-22。 ↩︎

  13. 数研出版株式会社，Studyaid D.B. オンライン / 初めての方へ / 動作環境。数研出版株式会社，参照 2022-07-22。 ↩︎

  14. (Wiki)，TeX Live。TeX Wiki，参照 2022-07-22。 ↩︎

  15. 追記　2023-08-13。 ↩︎

  16. (Wiki)，TeX を Web で。TeX Wiki，参照 2023-08-13。 ↩︎

  17. 追記　2022-08-29。「役割分担」の標語は次の本より。明松真司，1週間でLaTeXの基礎が学べる本。インプレス，2022。 ↩︎

  18. kino，最速の LaTeX 数式入力支援ウェブアプリ TypeMath。跳慮跋考，参照 2022-07-22。 ↩︎

  19. Microsoft，多忙な毎日のためのソリューション。Microsoft，参照 2022-07-22。 ↩︎

  20. Microsoft，多忙な毎日のためのソリューション。Microsoft，参照 2022-07-22。 ↩︎

  21. Office Hack，Wordの数式の使い方（挿入/入力/設定など）。Office Hack，参照 2022-07-22。 ↩︎

  22. たとえば，2019年東京書籍 数学 I Advanced の指導用 DVD-ROM に .docx ファイルが付いている。 ↩︎

  23. 削除　2023-08-13。知っているわずかな例をもとに述べていたため，除きました。 ↩︎

  24. それならば通常の Word 文書も同じ心配があるのではないかと思われたかたもいらっしゃるでしょう。私はそう考えています。そこで，通常の文書も Markdown 形式で記述した後 Pandoc により Word ファイルを生成しています。 ↩︎

  25. それならば通常の Word 文書も同じ心配があるのではないかと思われたかたもいらっしゃるでしょう。私はそう考えています。そこで，通常の文書も Markdown 形式で記述した後 Pandoc により Word ファイルを生成しています。 ↩︎

  26. 追記　2022-07-22，改訂　2022-07-27。 ↩︎

  27. 追記　2022-07-22，改訂　2022-07-27。 ↩︎

  28. 2017年度の職場環境では私のみ，2022年度の職場環境では私とあとふたりです。 ↩︎

  29. 技術評論社，［改訂第8版］LaTeX2ε美文書作成入門。技術評論社，参照 2022-07-28。 ↩︎

  30. (Wiki)，TeXの本。TeX Wiki，参照 2022-07-23。 ↩︎

  31. 久保康幸，Studyaid D.B. の評価。京都大学数理解析研究所講究録，参照 2022-07-22。 ↩︎

  32. tommy，LaTeX による数学教材作成について。Time&Mathematics，参照 2022-07-22。 ↩︎

  33. KURO，Windowsに標準搭載されているフォントの利用条件。某氏の猫空，参照 2022-07-22。 ↩︎

  34. アカツキユウ，Windows標準フォントの”今”。ALBA LUNA，参照 2022-07-22。 ↩︎

  35. アカツキユウ，游明朝/ゴシックが配布開始されてたので改めて商用利用の可否を調べた。togetter，参照 2022-07-22。 ↩︎

  36. 追記　2022-07-24。 ↩︎

  37. 樽井秀人，めっちゃ読みやすいモリサワの「BIZ UD」フォントが「GitHub」に。窓の杜，参照 2022-07-23。 ↩︎

  38. コリス，フォントが大好物な人に朗報 MORISAWA BIZ UDゴシックとUD明朝がオープンソースになったぞ！！。coliss.com，参照 2022-07-23。 ↩︎

  39. たぬき侍，「SILオープンフォントライセンス」って何？という方のためのざっくり解説。たぬきフォント，参照 2022-07-23。 ↩︎

  40. 追記　2022-07-24。 ↩︎

  41. Slack Technologies，Slack 初の料金改定とフリープランの内容変更のお知らせ。Slack，参照 2022-07-24。 ↩︎

  42. Liam Tung / 湯本牧子 訳 / 吉武稔夫 訳，グーグル、サービス終了を発表した無償版「G Suite」ユーザーに救済策を約束。CNET Japan，参照 2022-07-24。 ↩︎

  43. 佐藤由紀子，無償版「G Suite」、7月1日に完全終了　有償「Google Workspace」への切り替え推奨。ITmedia NEWS，参照 2022-07-24。 ↩︎

  44. 川口耕介，テクノロジー企業の墓場。川口耕介のブログ，参照 2022-07-24。 ↩︎