LaTeX での教材作りを楽にする工夫¹

概要

LaTeX で教材を作るにあたって，時間を取られがちな作業がいくつかあります。それらに対する時間短縮の工夫をご紹介します。

背景

教員の業務のひとつとして，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，数式が表現できることが欠かせません。 私は教材作りに LaTeX (TeX)²³ を用いています。 LaTeX はたいへん優れたソフトウェアですが，手間がかかることは否めません。 しかし，業務に占めることのできる教材作りの時間は残念ながら僅かです。

前提

• 高校数学または中学数学の教材を作る。とくに，高校数学を例に紹介する（私が高等学校教員だからです）。
• 著作権の学校における例外措置⁴を使える。
  • 塾などで働いていらっしゃるかたは，同じようにはできないところがあるでしょう。それらについてはお気をつけください。
• LaTeX を用いて教材を作る。
  • なぜ LaTeX がよいかは「教材作成ソフトに LaTeX (TeX) を選ぶ理由」で述べています。
  • [LaTeX の使いかたは「LaTeX (TeX) へのご案内」で述べています(/latex-guidance/)。

内容

すでに存在する資料で足りるものがあればそのまま使う

学校教育においては，著作権の例外措置があります。 内容・表現ともに足りる資料があるのなら，あるいはわずかに付け加えれば十分な資料があるのなら，そのまま使うべきです。 手で打ちなおさずにそのまま使うことには，次のような長所があります。

• 時間を使わずに済む。
• タイプミスが起きない。
• 著作物の引用であることが明らかになる。

すべて手で済ませるのなら，次のようにすれば済みます。

1. コピーを取り，出典を書き加えます。
2. 補いたいことがあれば，余白に（引用と区別がつくように）書きます。
3. 次年度のために記録を残します。

コンピュータ上で管理したり，資料のタイトル（授業名や通し番号）を付けたりするのなら，次のようにすれば済みます。

1. スキャンします。画像ファイルか PDF ファイルにするのがよいでしょう。
2. ファイル名に出典を残すか，同じフォルダに出典を残したテキストファイルを作ります。
3. \includegraphics{...} などで取り込み，引用の印（字下げや記号など）を付けます。
4. 出典を加えます。

Web 上の記事，教員に配られる雑誌，書籍をはじめこのように済ませることは数多くあります。とくに書籍は生徒がいつか興味を持って読んでくれるかもしれません。私の経験をお示ししておきます。高校２年生でのベクトルにおいて，その抽象化に触れるにあたり理系のための線型代数の基礎（永田雅宜）⁵を引用しました。そのときの生徒が大学生になり買って読んだと教えてくれました。これは，ベクトルの抽象化に関する教材を自らで書いてしまっていたら起こらなかったことです。

私は，記録としての意味も含め，取り込んだものを引用と分かるように LaTeX 上で貼りつけています。

内容の執筆中は極力体裁を考えない

中身を書いているときに見映えを考えてはいけません。 まずは数学的内容を書いてしまうべきです。

LaTeX であれば，とくに見映えは LaTeX がやってくれるでしょう。Stucyaid D.B. や Microsoft Word をお使いのかたも，位置を整えることなどは最後にまとめて行うほうがよいでしょう。 はじめに位置を気にしても，あとで無に帰すことはままあります。 書きあがってから眺めると，定義を加えねばならなかったり順序を入れ替えたほうがよく思えたりするものです。 体裁はすべてが済んでから整えましょう。

LaTeX であれば，満足のゆく体裁を一度作ってしまえばその後はたいへん楽になります。私はそれらを The Japanese Educational Preambles としてまとめました。

図を無理に LaTeX で描かない

本文のみを書いているのであれば，おおむねどのソフトウェアを使っていても時間についてはさほど差がありません（私の体感です）。 LaTeX で教材を作るときに時間がかかるものといえば図です。

著作権上差しつかえない図であれば，借りて取り込んでしまうのが何より簡単です。図のみを借りてくるとき，とくに出典の載せ忘れないよう気をつけましょう。この手は最もよく使います。

使える図がないときは，あなたが慣れているソフトウェアで描いてしまいましょう。 極端に言えば，図のみ手書きし，スキャン／撮影して貼り付けてもよいのです。 詳しくは次をご覧ください。

• 図を描くためのソフトウェア
• 図をクリッピング・PDF 化する

各種の作成・描画支援を用いる

Web 上には，LaTeX のための描画支援ソフトウェアがいくつもあります。これらが役に立つこともあるでしょう⁶。

• LaTeX 形式の表出力支援 Tables Generator⁷
• 樹形図画像作成支援 jsSyntaxTree⁸

再利用しやすく保存する

作った・使った教材は，再利用しやすく保存することが欠かせません。数年に一度は同じ科目を持つことになるでしょう（担任として持ちあがればなおさらです）。また，講義で使った資料を演習で再び配ることもあるでしょう。

自分なりに保存すればよいでしょう。ここでは，参考までに私の方法をお示しします⁹。

• C:\texlive に workspace-YYYY というフォルダを置き，この中で教材を作ります。YYYY には年度が入ります。年度が変わると新たなフォルダを作り，@ つきフォルダなどは新年度のフォルダへ移します。
• 次のようなフォルダを置いておきます。
  • @Assistants： 加工のためのソフトウェアのショートカットを入れます。さらにデスクトップへショートカットを作っています。
  • @Drafts 作っておきたいと思ったメモを投げ込みます。アイディアを書き留めるものは本来別にあるのですが，式やグラフなど残しにくいものに役立ちます。
  • @Settings 設定を試したファイルなどを残しておきます。
  • これらのフォルダに @ をつけているのは，表示順を上にするためです。
• 教材１つにつきにフォルダを１つ用意します。
  • 私は，「科目名の略称」-「学期」「授業回数」-「簡易タイトル」としています。
  • たとえば 1-201-functiondfn で，「数学Ⅰ」「２セメスター（２つめの試験）」「第１回」「関数の定義」」を表します。
  • 科目名としては 1 A 2 B 3 C，E（exercise 演習関係，２字以上も可），F（feature 特集記事ほか）を決めています。
  • 用いた図などはすべて同じフォルダに収めます。使いまわせる図もあるでしょうが，一部だけ修正したくなることなどを考えるとコピーを置いておくほうがよいと考えます。
• どこかで作った資料をほかの場面で配付したときは，ショートカットを置きます。コピーすると，手直ししたときに混乱してしまいます。
• 試験期間が終わるなど，区切りがついたら Storage-1 といった科目ごとのフォルダへ収めます。
  • 作業フォルダ（workspace-YYYY）が散らかることを防ぎます。
  • 頭文字が S なので，科目名よりも下に置かれます。
• テンプレートを置きます。私は資料・特集・グラフのプリアンブルを分けて用意しています。
  • よく使う出典などを予め書いておくのもよいでしょう。私はこれについては別のノートアプリを使っています。

職場内で交流する

今の職場¹⁰には，お互いの教材を見せあい，自分の授業に取り入れやすい雰囲気があります。 同じ科目を持っているのであればもちろん，そうでなくとも思いがけず役立つことがあるものです。 ぜひ，職場内でも教材は分かち合いましょう。 これによっても，自ら書かなければならない教材は減るはずです。

教材を見せ合う雰囲気にないときは，まずは自分から配ってみるとよいと思います。 学びになる指摘がもらえることもしばしばです。

LaTeX を使いこなす

書籍での学習¹¹

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。

• LaTeX2e 美文書作成入門¹²
• TeX Wiki / TeX の本¹³

教材作成に有用なパッケージ¹⁴

• 作図のためのパッケージはこちらで併せて紹介します。
• The Japanese Educational Preambles の LuaLaTeX 版で読み込まれるものはこちらで紹介します。
• wrapfig パッケージ¹⁵
  • 文章を図に回り込ませます。日本語の解説記事もあります¹⁶。
  • 詳しいかたには wrapfig2¹⁷ パッケージも面白いと思います。
• answerbox パッケージ¹⁸¹⁹
  • 解答欄を作ります。
  • CTAN には登録されていないようです。
  • hideanswer.sty の解答表示・非表示と連携できます。\smashanswer{\ptxttoggle} としてください。
• QRcode パッケージ²⁰
  • QRコードを生成します。日本語の解説記事もあります²¹。

詳細

図を描くためのソフトウェア

次のようなソフトウェアが描きやすいと感じます。 取り込みに向けて，画像ファイルか PDF で出力しておきます。

• GeoGebra²²
  • すぐに使える素材がよく見つかるように思います。借りてしまいましょう。出典を忘れず載せてください。
• 関数グラフソフト GRAPES²³
  • 定番です。これもすぐに使える素材を見かけます。
• Windows ペイント
  • 簡単な図であれば，これが早く済むこともしばしばです。
• Microsoft PowerPoint
  • 意外なほど気楽に書けます。有償のソフトウェアであり将来性に不安もありますが，ひとまず画像に出力してしまえばそれそのものは使い続けられます。
• Studyaid D.B.
  • 図のみ描いて借りてくる点ではたいへん優れています。ただし，web 上で公開するにはフォントのライセンスが不明ですからお気を付けください。

少し手をかけても美しく出力したいのであれば，次の LaTeX パッケージを勧めます。

• emath²⁴
  • 本文を組版する機能も多くあるのですが，私は図に限って使っています。
  • LuaLaTeX を使っているときは，emath / 訂正版 / 3. スタイルファイルの臨時版²⁵を上書きするせねばなりません²⁶。
• TikZ²⁷
  • こちらも高機能です。
  • TikZ でベン図を描く見本の記事です。²⁸

本文から直ちにこちらをお読みになったかたのお戻りはこちらです。

図をクリッピング・PDF 化する

描いた図は，クリッピング・PDF 化ののち \includegraphics で（問題・解答を切り替えたければ hideanswer.sty （2023年より新しい TeX Live には収録，CTAN へのリンク²⁹，このウェブサイトでの解説へのリンク）を読み込んでおき \hidegraphics で）取り込みます。クリッピング・PDF 化には次のソフトウェアを使っています。

• 画像ファイルを PDF ファイルに変換する
  • img2pdf
    • バッチファイルを作ることでドラッグアンドドロップするだけで同じフォルダに PDF が出力されるようにできます。バッチファイルを「送る」に覚えさせるとなお楽です。
    • インストールにやや手間がかかります（Windows の方法はこちら）。
  • i2pdf
    • 本家の配布元が見つかりません。フリーソフト100 / i2pdf³⁰ からダウンロードできるようです。
    • 画像をドラッグアンドドロップすることで PDF にできます。
    • 本来は複数の画像ファイルをひとつの PDF にまとめるためのソフトのようですが，１枚で使うと今の目的に合います。
    • Options から使いやすく設定しておくとよいでしょう（画像ファイルと同じ場所に PDF ファイルを保存するようにしておくほうがよいと思います）。
• PDF ファイルをクリッピングする
  • bcpdfcrop.bat³¹
    • 余白を調べてクリッピングしてくれる優れたソフトウェアです。
    • TeX Live がインストールされている Windows であれば動きます。
    • 右上の［Code］から［Download ZIP］を選んでダウンロードしてください。
  • BRISS³²
    • 範囲を決めてクリッピングできます。スキャン済みの書籍をクリップするときなどに役立ちます。
    • ただし，早く済ませたいとき PDF を表示してスクリーンショットを撮り，ペイントで切ったほうよいかもしれません。質を守りたいときのソフトウェアです。
    • 左上の［Download Latest Version］を選んでダウンロードしてください。
    • briss-0.9.exe は起動してからファイルを選ばねばなりません。次の手順が楽です。
      1. あらかじめクリッピングしたい PDF ファイルのあるフォルダを開いておく。
      2. エクスプローラ上部のパス表示欄（［PC > … (C:) > …］ とあるところ）をクリックし，内容をコピーしておく。
      3. BRISS の［File］/［Load File］を選ぶ。
      4. ファイル名の欄に上のパスをペーストし，エンターキーを押す。
      5. クリッピングしたい PDF ファイルを選ぶる。

本文から直ちにこちらをお読みになったかたのお戻りはこちらです。

img2pdf のインストール方法 (Windows)

1. 非公式 Python ダウンロードリンク³³から最も新しい Python をダウンロードします。非公式であることに不安があれば python.org³⁴ からでもかまいません。
2. ダウンロードしたファイルを実行します。
3. ［Add Python 3.x to PATH］をチェックします。もしチェックを忘れて進んでしまったら，キャンセルしてもう一度インストールしてください。インストールを終えてしまっても，再びチェックを入れてインストールすれば差しつかえありません。
4. ［Install now］をクリックしてインストールを始め，画面の指示に従ってインストールを終えます。
5. インストールの終了を確かめてから，［スタートボタン］/［Windows システム ツール］/［コマンド プロンプト］を実行します。
6. python と入力してエンターキーを押します。
7. Python が起動し，... for more information. などと表示されます。
8. インストール成功を確かめたら，コマンドプロンプトを終了します。
9. スタートボタンを右クリックし，Windows PowerShell を起動します。
10. Set-ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser -Force と入力します。
11. Windows PowerShell を終了します。
12. Windows PowerShell の終了を確かめてから，［スタートボタン］/［Windows システム ツール］/［コマンド プロンプト］を実行します。
13. pip install img2pdf と入力してエンターキーを押します。
14. img2pdf のインストールが行われ，Successfully installed などと表示されます。
15. これでインストールは終わりです。ドラッグアンドドロップでファイルを変換するためには，バッチファイルを作ります。

Python のインストールについては Windows 版 Python のインストール³⁵を引用しました。

img2pdf のバッチファイル作成 (Windows)

1. メモ帳を開きます。
2. img2pdf.exe -o "%~p1%~n1.pdf" %1 と入力します。
3. img2pdfbatch.bat というファイル名で保存します。拡張子を .bat にすることが重要です。拡張子（ファイル名の最後の３（程度）文字）が表示されない設定になっているかたは気をつけてください。歯車のようなアイコンになっていれば成功です。うまくいかないときは，保存するファイル名にダブルクォートをつけて "img2pdfbatch.bat" としてみてください。
4. 適当な画像ファイルをドラッグアンドドロップすると，画像ファイルと同じフォルダに PDF が生成されます。
5. 「送る」に登録するとなお役立ちます。

うまく作れなければこちらをお使いください。

本文から直ちにこちらをお読みになったかたのお戻りはこちらです。

参考

• Windowsでファイルやフォルダーに「使わない方がいい」文字³⁶
• Windows 版 Python のインストール³⁷