ひらめの日常

日常のメモをつらつらと

『教育効果を可視化する学習科学』を読んだ ー 第2部 学びの基礎

はじめに

この投稿は、基本的に和訳の本を読みつつ、わかりづらい章や箇所を原著に戻って確認した内容をまとめています。自分が興味を持ったところしか取り上げていないので、網羅性を求めている方は本を手に取って是非読んでみてください!

前回分はこちら。

hiramekun.hatenablog.com

個人的に面白いと思った内容が多いので、今回の前半は特に分量が多めになっています。

勉強会を開催して読んでいます。参加したい方は是非一緒に読破しましょう!

connpass.com

※2021/05/21追記 第1部に引き続きまとめスライドを作りましたので、こちらもご参照ください。

www.slideshare.net

要約

第13章 いかにして知識は獲得されるのか?

知識獲得の6つの原理

  1. 学習には時間と努力と動機が必要である。
    • 具体的には、時間、目標の設定、支援的なフィードバック、成功体験の蓄積、頻繁に復習することが必要になる。
  2. 集中できる時間は短い。
    • おおよそ15分-20分しか集中力は保てない。誰かに新しい情報を教える必要があるなら、15分以内に行う必要がある。
  3. . 分散型の練習は、集中型の練習や詰め込みよりも効果がある
  4. 先行知識の影響は強固である。
    • 先行知識の影響は、IQなどよりもはっきりと優っている。
    • 優れた教師は、私たちが何を学ぶべきかについて、最初に見通しを示してくれる。これにより、先行知識を活発化させ、新しい情報を効率的に獲得することができる。
  5. 知性はマルチメディアのインプットによく反応する。
    • 人間はより多くのメディアを用いて伝えられると、より学習できる
    • 全ての生徒は、言葉とともに関連するイメージを通して最も良く学習する。
  6. . 学ぶ時には知性を「能動的な状態」にしなければならない。
    • 有意義な経験に対して、有意義な反応を示すことによって、学習は効果的に表れる。

記憶保持の6つの原理

  1. 識別するのは簡単だが、想起するのは大変である。
    • (イメージ)選択式問題は簡単だが、記述式問題は難しい。
  2. 最初と最後に与えられた情報は想起しやすい。
    • 初頭効果親近効果
  3. 時間が経つにつれた忘却の程度はまちまちである。
    • 何をどのように学習したかによって、忘却の程度は異なっている。
  4. 記憶とは高次の構成的過程である。
    • 部分的な手がかりや曖昧な情報であっても、脳が意味が通るようにしてくれている。
    • 人間の脳による解釈が、記憶に影響を与えている
  5. 保存の原理:忘れられたことはまだ役立つ。
    • 完全に忘れた内容でも、また学ぶ時、無意識に素早く学ぶことができることが研究によって示されている。
  6. 記憶は干渉に左右される。
    • 逆向干渉順向干渉
    • 先行知識は一般的には学習を助けてくれるが、先行知識が誤りであった場合などは、順向干渉の原因となってしまう。

情報過多に対処する5つの側面

  1. 学習者の視点からすると学習は常に楽しい経験とは限らない。
    • 一般的には、学習は個人に満足感をもたらす。しかし、その満足感は、(1)最初に計画と目標を設定する(2)計画された目標に到達している、時に抱く感情である。大部分において、今行っている学習は楽しいものではない。
    • 生徒の多くは、この満足感に引っ張られて、「実際よりもよく技能を習得できる」「習得するのにより短い時間と努力でできる」と自信過剰に陥ってしまう
    • こうした自信過剰の状態は、適切なフィードバックによって修正することができる。
  2. 学習は精神的に大きなストレスを引き起こす。
  3. どの学習者も過負荷に対応する方略を編み出すことが重要。
  4. 過負荷の要因は特定することができる。
  5. 誰もが過負荷によって支配されている。

多重貯蔵理論

  • 感覚の認識入力を一瞬だけ保持している記憶の種類である、映像的記憶。
  • 一度に保持できる量が限定されており、すぐにシステムから消失してしまう、短期記憶 あるいは 作業記憶。
  • 永続的に情報を保持するが、このシステムに移すのが困難であり、記憶へアクセスする方略が必要になる、長期記憶。

第14章 どのようにして知識は定着しているのか

今までの章で見てきたように、前提知識は、次にどのような知識を習得できるかや、どのようにして思考するかを決定する。ここでは知識というものがどのようにして貯蔵されているかを見ていく。

大きく分けて、知識には二つの種類がある。(詳しくは原著のp127参照。)

  • 宣言的知識:単語や文章で表される知識で、細かく次の5つに分類される。
    • 知覚的認識:知覚したものの区別ができること。一回区別ができるようになると、その知覚をやめることはできなくなる。
    • 文字列:シーケンシャルに並んだ簡単な文字や情報を意味づけること。集中した状態での反復練習によって獲得できる。
    • 着想:主語と述語からなる、複数の文章(命題と呼ばれる)を通して、それらをまとめて一つの実体に結びつけること。前提知識に対して新しい知識が関連づくと、着想を獲得できる。
    • スキーマ:分断している知識を当てはめて、既存の自分の思考しうる範囲を超えて思考することができるフレームワークのようなもの。このスキーマは洗練されていく必要があり、簡単に取得できるものではなく、全く同じではない事柄について、どのようにして統一したフレームワークを作るか試行錯誤を重ねて獲得される。
    • メンタルモデル:獲得したスキーマたちを用いて、問題を解決すること。メンタルモデルは仮説思考を可能にする。しかし、これは各々が活用できるスキーマと着想に依存している。さらには、(a) 正しい知識と、(b) その知識がワーキングメモリで簡単に扱えるかどうかにも非常に強く依存している。メンタルモデルは、抽象的な概念を説明できる優秀な個々とのやりとりによって獲得につながることが判明している。
  • 手続き知識:動作を通して指標づけられる知識。どの状態でどの知識を用いるか、これを条件反射的に判断している。この知識を身につけるのに言葉は必須ではない。

第15章 学習は意識的に行われる必要があるのか。そしてジェスチャーに隠されたその役割とは。

(まとめとしては原著p143を読めば良い)

暗黙的な学習とは

学習は、必ずしも意識的に行われるわけではない。脳は私たちが自覚しているよりも多くの情報を実際に受容している。このような情報による学習のことを暗黙的学習 と呼ぶ。

暗黙的学習は、どんな時でも行われている。例えば、条件反射は意識しないで条件付けが学習された結果のものである。より一般的には、言葉や考えで簡単には説明できない学習体系のことは暗黙的学習となる。具体的には以下のような実験がある。

  • あるルールに従った文字列を提示したところ、そのルールを明確には説明できないが、なんとなく次に来る文字を当てられるようになった。
  • 被験者がアバターとジャンケンをする際、アバターは各手を出す前に微妙な態度の変化を表すようにした。被験者は明確な理由は説明できないのに、ジャンケンで44%の確率で勝てるようになった(全くランダムなら33%)。

重要なことは、学習結果は(学習者が明示的に表現できる)言語的な形で表現されるのではないという点である。

ジェスチャーの役割

ジェスチャーを通じて、暗黙的学習によって得た知識を用いることができる。ジェスチャーは暗黙的知識を評価し、それを向上させ、さらに新しい場面で用いることに効果を発揮する。生徒たちがジェスチャーを用いている時、彼らは自身の話している内容をより深いレベルで捉えようとしており、さらに学業のパフォーマンスも向上する可能性がある

さらにジェスチャーは、私たちの思考過程に対して良い影響を及ぼすことが確実である。考えている時にジェスチャーを用いることは認知負荷を軽減させ、思考能力や問題解決能力を向上させることができる。

重要なことは、知識は単語として明示的に表現される前に、ジェスチャーを用いて表現することができるという事実である。

このようにジェスチャーは重要な役割を果たしているが、子供も大人のジェスチャーに強く影響を受けている。実際の教室でも、生徒は教師のジェスチャーから知識を得ようとしているのである。

第16章 認知負荷の影響

認知負荷の研究は、教育者にとっては非常に重要な分野である。それはなぜなら、認知負荷の研究は以下のような二つの側面があるから。

  1. なぜ人間にとって学習が難しいのかという問題を扱っていること
  2. 生徒が比較的容易に新しい情報を学習し覚えることができるようになるために、教師がどのようなことをしているかを明確に説明していること

人間の認知構造

まず認知負荷理論は、人間の認知構造を明らかにするところから始まる。その中で特に自分が興味深かったものをいくつか取りあげる。

  • 長期記憶から取り出された情報を処理するとき、作業記憶に限界はない。
  • したがって、長期記憶は作業記憶内での出来事の内容や質の両方に大きな影響を与える
  • 専門的知識は、学習者が簡単なアイデアをより複雑なスキーマに注意深く組み合わせることで発達する。
  • 発達する複雑なスキーマによって知識は整理されていき、作業記憶の負荷が劇的に軽減されるスキーマは作業記憶内の単一の要素として簡単に処理できるからである。

長期記憶や知識の再構成が作業記憶に対して大きな影響を与えていることがわかる。このように知識が自動化され、実質的な労力をかけないで素早く知識にアクセスできるようになると、作業記憶システムは自発運動化の段階に達する。

認知負荷の原因

作業記憶は、新しい情報や整理されていない情報が、特に複数与えられると摩耗してしまう。与えられた情報は相互作用し、干渉し合う。さらにその干渉は与えられた情報に対して組み合わせ爆発的に増加していくため、少しの個数の増加が大きな認知負荷を生み出す。

認知負荷の原因には、「内在的な認知負荷」と「外来的な認知負荷」の2種類が存在している。

  1. 内在的な認知負荷は、与えられた課題自体の性質によって定まる。この認知負荷の主な決定要因は、個人の先行知識である。先行知識があれば、与えられた課題に対する認知負荷は軽減される。
  2. 外来的な認知負荷は、学習条件や教育的文脈によって課せられる負荷のこと。これは学習に集中することを阻害する要因のため、取り除かれることが望ましい。具体的には、必要のない情報を過剰に与えたり、生徒に不必要な要求を同時に課したりすること。特に学習が難しくなるにつれて、外来的な認知負荷の影響が大きくなる。

どのようにして認知負荷を減らすか

生徒の学びを助けるためにどのようにすれば認知負荷を減らすことができるか研究がなされてきた。結論の一つとして、未熟な学習者にとって、事前指導を受けることは価値がある。まさに反転授業が成功する理由の一つとされている。

しかし、これは知識のある人々を教える際には全く効果的ではなく時間の浪費となることには注意が必要。

問題を解くことによる学習の問題点

知識スキーマを教えようとする場合、問題を解くことは効果的な方法として成功しそうにないということが明らかになっている。問題を解くことによって学習することは、状況が単純化されているか、情報間の相互作用のレベルが低い場合、もしくは概念が十分に理解されている場合に実行可能になる。これはつまり、問題を解くことによる学習は、学習する教材が極めて単純な場合にのみ有効だということ。

一方で、グループで問題を解く活動を行わせた場合、効果的な指導ツールになることも示唆されている。一般的に一人だと負荷が高くなりがちだが、グループメンバー間で作業記憶の機能を共有することにより、認知負荷を分け合うことができる可能性があるとされている。

第17章 記憶力はどのように伸ばせるか?

人生の最初の頃を思い出すのはめったいないことで、これは 幼児期健忘 と呼ばれている。この時点では多くのことを学習しているが、のちの人生では本当に少しだけしか記憶することはできない。3歳頃から、特定の記憶を思い出すことができる言語と記憶のシステムが発達する。この頃から、豊かな会話が子供の記憶システムの発達において劇的な役割を果たすことがわかっている。共に出来事を思い出すように話しかけるようなスタイルを 回想スタイル と呼ぶ。質の高い言語を利用して子供が過去の出来事を理解できるように支援することができる。

学校に通う子供たちは、通わない子供たちと比べて認知スキルにおける様々な面で大きく異なることがわかっている。特に学校に通うと、生徒の認識、言語スキル、知識を蓄えるシステムを組織する方法が劇的に変わる。例として、年齢が上がるにつれて子供たちは新しい情報を覚えようとするとき、長期記憶のシステムを効果的に使用し、知識を体制化する。

さて、学校では教師は記憶スキルを教えているのだろうかというと、先生によりまちまちであるということが、以下のようないくつかの研究結果から分かっている。

  • 記憶方略の指示は、時間の2%で発生していた。
  • 教師の10%は、その方略について直接的な指示を全くしていなかった。
  • 記憶方略を直接指示した教師は5%だったが、50%がある程度の記憶作業を要するものだった。

そのほかにも、記憶術を教えることに長けた教師と、そうでない教師がいることも分かっている。

  • 記憶術を高いレベルで教える教師(high mnemonic teachers: HMT)は、学習に適した方法を直接指示したり、特定の方法がなぜ効果的なのかを尋ねたりした。
    • HMTからの学習の効果は、基本スキルのテストが低い得点で学校に登校し始めた生徒の場合に特に顕著であった
  • 記憶術を低いレベルで教える教師(low mnemonic teachers: LMT)は、知的方略に焦点を当てることが少なく、学習プロセス自体より、基本的な質問をする傾向があった。

第18章 スポーツであり、技術であり、教育的ツールでもある記憶術

記憶術には様々な側面があり、この章ではスポーツとして取り上げられるような「記憶のアスリート」について取り上げている。より多くのスキルを習得するにつれて、作業記憶内により多くを保存する能力が生まれる。しかしこのような人たちは、記憶すること自体を目標としているため、高度なスキルを習得する助けになるわけではない。

このような記憶術が教育の観点に持ってきたときに一番問題になるのは、本質的には役に立たない記憶術に対して時間を費やす点だ。優れた記憶のコツを使うことは、記憶している内容自体への理解を増やすわけではない。暗記のための明確で便利なテクニックは、積極的に教えるべきではある。ただし過信は厳禁だ。あくまでも低いレベルの表面的な知識を学ぶことに対してのみであり、深い側面の知識を高めることには役立たないことに留意しておこなう必要があるだろう。

第19章 生徒の学習スタイルの分析

俗に VAKモデル というものが存在している。これは、人は生まれながらにして持っている情報処理のためのシステムによって、3つのうちいずれかに分類されるという主張である。

  • 視覚学習者(visual learners)
  • 聴覚学習者(auditory learners)
  • 運動感覚学習者(kinaesthetic learners)

しかし、研究結果を見ていくと、「生徒たちの学習スタイルを知ってそれを分析して教える方が、知らずに教えるよりうまくいく」ことを示唆するエビデンスは何も見つかっていない。これは、人には得意とする情報入力方法があるはずだという主張が背景にあるが、神経学的に見ても、行動を見ても、こうした分類の妥当性を示す結果は得られていない。強いていうのならば、学習スタイルのようなものは自己申告によるものであり、表面的に観察される好みのようなもの以外に判断の妥当性は示されていない。

第20章 大きく誤解されている複数タスクの同時進行

人間は往々にして複数タスク(俗にいうマルチタスク)を同時進行できると考えている。しかし、これまでの研究結果を見るとそれは否定される

複数タスクの同時進行という言葉自体は、以下のいずれかを表している。

  1. 頭の中で2つ以上の仕事を同時にこなすこと
  2. 複数の仕事を切り替えて行いながら一定時間内に複数の目標を達成すること
  3. 1つの重要な目標を目指しながら、時々他の仕事をやること
  4. メールチェックなどをしながら、大したことのない用事に意識的に時間を使って取り組むこと

2つの信号が同時に入ってきた場合、人間の注意はどちらか一方に引き付けられるため、二つ以上の仕事を同時にこなすことはできないことがわかっている。また、複数タスクを効果的に同時進行する際、1つ目の目標や課題を遂行するには学習と思考が必要となるのに対し、もう一つはすでに学習済みの活動であるということが重要となる。同時に異なるものを学ぼうとすると、干渉が起きてしまい、学習が阻害される。

さらには以下のような厳しい言葉で複数タスクをこなせると主張する人を批判している。

複数のタスクをこなせると主張する人は現実を見ておらず自分の実力を過信している。未完成の仕事を次々に切り替えて取り組んでいる人たちは、全体的に効率が下がっていることにも気づけないほど低いレベルのメタ認知判断力とともに、自分の軽率さを露呈している。

その一方で、退屈だが注意力の必要な仕事にずっと取り組んでいると、疲労が出てきて仕事の効率は下がる。これはヴィジランスの低下と呼ばれている。なので、このような状況では、時々他の仕事に切り替えることで注意力低下の影響を軽減することができる。

第21章 学習者は本当に情報機器を使いこなしているのか?

デジタルネイティブという言葉が出てきて久しいが、デジタルネイティブというのはいささか誇張されがちである。

デジタルネイティブであろうと、それはただ単に生徒たちが最新の技術や機器に慣れているだけであり、人間が本来持っている能力が変わっているわけではない。

コンピュータを利用すること自体は、現代社会で生徒の役に立っていることがわかっている。しかし、あくまでもコンピュータは教師ではなく、コンピュータが可能にするのは、人間の教師が異なる媒体を使い、異なるやり方で指導案を立案し人間を指導することを可能にすることだけである。

第22章 インターネットは私たちを浅薄な思考の持ち主にしているか?

インターネットが普及してきて、生徒が教科の内容を正しく理解できていないのに、それを誤魔化すかのようにインターネットを使用するかもしれない問題がある。

「インターネットは私たちに数分の検索で得た情報の寄せ集めという形で知識を獲得させようとしているのだ」という主張まで出てきている。しかし、インターネットの使用そのものが認知能力の劣化を起こすことを裏付けた研究は存在しない。情報のインプット方法は人間の理解を決定するのに特に重要ではないことに気づくべきだ。考えたり学んだりするやり方は、近年開発されたテクノロジーよりも、幼少期から出会った言語や人間関係、本質的な文化に負うところがずっと大きい。教師は、現代のコンピュータの能力と上手に付き合うことで、教材を今の生徒たちにとってより意味のあるものにできる。

第23章 音楽はどのように学習に作用するのか?

音楽は、人間の生活の中に最も浸透している側面の一つである。昔からモーツァルト効果のように音楽と学習の関係性は議論に上がってきた。ここでは3つの観点について見解を述べる。

  • BGMの効果はなんだろう
    • 音楽以外の作業を行なっているときに、BGMのあるとなしとでは学習との間になんの関係性も見られない。
    • 一方で、音楽は場の雰囲気を変えるのに利用される。音楽を聴くことでやる気を起こさせることができる。
  • 音楽を聴くことは脳に影響するのか。音楽を聴くことで学習や成績は上がるのか
    • モーツァルト効果のようなものは、調査されているがいまだに証明されていない。クラシック音楽を聴くことは注意を喚起し覚醒させることに役立つが、知能を高めること自体はないと証明されている。
    • コーヒーを飲むことで同様の効果が得られることが示唆されている。
  • 音楽指導は音楽以外の分野を学ぶ場合にも効果があるのか
    • 音楽の練習が他の分野の学習を助ける側面があるのは心理学的に理にかなっている。(努力、自己制御、メタ認知的観察、知的方略といった観点。)
    • 音楽に関するプログラムに参加した子供たちは、他の子供達に比べて語彙テストと抑制制御テスト(将来得られる利益のために我慢するテスト)の二つでかなり高い得点を達成した。
    • 音楽の練習は生徒にとって認知的効果があるというエビデンスが集まってきている