知識の再構造化

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Transcript 知識の再構造化

学びの認知メカニズムと教育への示唆
慶應義塾大学環境情報
学部
今井むつみ
[email protected]
認知的学習観
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学習は主体的な行為
学習は知識が変化すること
学習は学習者が今持っている知識に大きく依存
する
「学習」とは知識がかわること
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「知識が変わる」
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知識が増える
知識が再編成(再構造化)される
知識が自動化され、自由自在に必要なときに取り出
せ、使うことができるようになる
知識の再構造化
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学習者は誤った素朴理論を持っていることがあ
る。
その素朴理論が正しい概念の理解を阻害し、学
習者のつまづきの原因となる
概念変化(知識の再編成)はどのように起こ
るのか
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メタ認知の重要性
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自分の知識をモニター
自分の理論とデータ、証拠の不整合性に注意を向け
る
アノマリーに気づいたとき、自分の今までの理論の何
がおかしいのかをreflectiveに考える
発見・論証のプロセス
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子供における概念変化の過程は科学者の科学的発
見の過程と共通する
発見・論証のプロセス:科学的思考の訓練

科学的知識がどのように構築されるのか理解す
る
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科学は単なる「客観的事実」を覚えることでも、単に
計測することでもない
データから理論を構築し、理論の整合性を検証して
いくダイナミックなプロセス
発見・論証のプロセス:科学的思考の訓練
(2)
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計測の意味を理解する
モデル構築の重要性を理解する
モデル・理論検証のための思考の道具
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実験的コントロール:現象に影響を与える要因を考え、
他の要因を一定にしてひとつの要因だけを操作する
類推、演繹推論、帰納推論
「科学的思考」は訓練できるのか
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思考法、方法論を抽象的に教えても意味がない
子供の発達段階、知識のレベルにあった内容、
概念領域の学習の中に盛り込む→日常生活に
アンカーされている
何故学習が文脈に埋め込まれないとい
けないか
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子どもは問題解決の意味が見いだせない算数の
文章題は足し算、かけ算、わり算などの自分が
知っている演算に機械的に数字を放り込むことし
かしない
子どもの算数の文章題の
解決例
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トニーはサマーキャンプにバスで行きます。バスには彼
の他に8人の子どもが乗っていました。バスは一時間に
9マイルの速度で走り、4時間かかりました。キャンプは
彼の家からどれだけ離れていましたか?
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典型的な答えは8+9+4=21
Q:何故みんな足したの?
A:Howって聞かれたら、足すことになっているか
ら。
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解決例(2)
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「船には26匹の羊と10匹のやぎがのっていま
す。船長の年は何歳ですか?」
3/4の子どもは問題が意味をなさないことに気
づかず、26と10を足したり、引いたり、かけたり、
わったりして、なんとか数字で答えをだそうとした。
何故学習が文脈に埋め込まれないとい
けないか(2)
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しかし日常的には数学を使った問題解決を必要
とする場面は非常にしばしば存在する。
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朝8:30に町の反対側にあるレストランに行くには?
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レストランは何キロ離れているか?
何時に家を出て、時速何キロの速度で運転すればよいか?
日常の活動に結び付けられた内容の中で行
う科学的思考の訓練
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計測の意味
モデル、シミュレーション
Reflective thinkingを促すディスカッション
分断されていた領域の間の関係性に気づく
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物性の連続性と数の連続性
概念変化だけで十分か
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知識がいつでも必要なときにとりだせ、使えるよ
うになることも重要
知識の自動化:知識を体でおぼえ、完全に自分
のものにすること
熟達者の特徴:自動的に知識を使える
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知識を必要なときに的確に、自動的に使うことが
できる
そのことによって、より高度な思考のために情報
処理のリソースを最大限に使うことができる
熟達することとは
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課題(パフォーマンス)を遂行するために必要な
さまざまなスキル(知識)が自動的に(意識的な
認知的リソースをつかわずに)正確に使える
いつ、どこで下位のスキルや知識を使ったらよ
いかを瞬時に正しく判断できる
つまり知識とは
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「持っている」だけでは意味がなく、「使え」なくて
はならない
熟達するとは持っている知識を問題解決の状況
によって適切に縦横無尽に使い、組み合わせ、
そこから新しいものを創造できること
知識を自動化するためには
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繰り返し練習する
いろいろな場面で知識を使う
熟達者になるためには
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練習をいとわない
自分の状態を客観的に判断できる
自分の状態に合わせて練習を工夫できる
 強い内発的動機付けがある!
学びにとってもっとも大事なこと
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内発的動機づけ
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なぜ子どもが母語をあんなにも早く学習するのか
ことばを話せるようになり、まわりのおとなとコミュニ
ケートする必要性があるから
よりよい学びのために教育に盛り込むべきこ
と
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知識を増やす
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知識を再構造化する(誤った素朴理論の書き換
え)
科学的思考法の訓練をする
知識を自動化し、自由自在に使えるようにする
内発的動機による学習をサポート
学習者がLearning how to learnを得る
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留意点
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効率的にfactsを学習させることがよい学びなの
か
– 「教えない」ことも大事!
内発的動機づけを高めるにはどうしたらよいか
– 学習者が当該の内容を学習することの必要
性を理解できる
「必要なときに使える知識」にするにはどうしたら
よいか
– 同じ内容を形、視点を変えながら反復
事例:ジャスパープロジェクト
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日常生活にある現実の複雑な問題をムービー
の主人公といっしょに解決
問題解決の道筋を考える考え方の学習を大目
標
数学の諸要素が問題解決のために必要な要素
として文脈に埋め込まれている
→どうして当該の内容を学ばなければならない
のかが明らか
ジャスパープロジェクト つづき
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12シリーズ
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代数が中心
幾何が中心
統計が中心
異なるテーマの別のエピソードで、前よりも少し
むずかしくなって、前に学習した内容を使う
http://peabody.vanderbilt.edu/projects/funded
/jasper/intro/jasperintro.html
How is the Jasper series different from
other "educational" videos?
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Many educational videos are simply lectures transferred to a
video format in an attempt to provide information to students or
to show them examples of situations that students cannot view
directly in their lives. The Jasper laserdisc adventures are
unique in that they present a believable story that has
interesting characters, a complex and important challenge, and
extensions to a variety of curricular areas. To solve the
challenge, the students use problem-solving skills, mathematics
concepts and skills, and the laserdisc to find information that
was presented as part of the story. The laserdisc provides
instant access to any part of the story and perfect image clarity
when an image is frozen on the screen.
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The developers of the Jasper series have observed, as have other researchers in
education and psychology, that classroom learning is very different from "natural" learning
environments. Natural learning environments, like those in which parents help their children
develop language, are often characterized as "contextualized." Participants, in this case the
parent and the child, share a context, or a common frame of reference, in which the
learning takes place. Additionally, in natural learning environments, the tasks the teacher
asks the learner to perform are authentic. They arise naturally in the context, and the
participants care about the outcomes. Finally, the knowledge that is being learned is often
viewed as a tool to accomplish the tasks, and the learner sees it as valuable knowledge
that can be used in new situations.
Unfortunately, many classroom learning environments lack these features. The teacher and
student often do not share a common context for instruction. Their backgrounds, interests
and values may be substantially different. The materials a teacher has to work with, usually
textbooks, rarely have the power to create this common context. Additionally, traditional
learning materials frequently do not create authentic tasks that students find interesting and
useful outside of class. Finally, students rarely see the knowledge they learn in class as a
tool to solve real-world problems. Students often view it as "school knowledge" unrelated to
their world.
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The Adventures of Jasper Woodbury materials are designed to bridge the gap between natural learning
environments and school learning environments. Designed to be used in typical classroom situations, they
provide teachers many of the advantages of natural learning environments. They provide a common
context for instruction, an authentic task, and a chance to see that school knowledge can be used to solve
real problems.
In addition, the series was developed with a set of principles that the designers believe are important in
developing problem-solving skills. One of these principles is an "embedded data design." In other words,
the data needed to solve the overall problem are found in the story. Students must go to the laserdisc for
data they will use to solve the various subproblems and eventually, the overall problem. Secondly, the
overall problem is a complex one that the students must solve by generating and solving the
interconnected subproblems in order to solve the overall problem.
The Jasper materials are consistent with the National Council of Teachers of Mathematics (NCTM)
standards (1989). The NCTM's suggestions for changes in classroom mathematics activities include more
emphasis on complex, open-ended problem solving, communications and reasoning; more connections
from mathematics to other subjects and to the outside world; and more use of calculators and powerful
computer-based tools, such as spreadsheets and graphing programs, for exploring relationships. In
proposing a more generative approach to mathematics learning, the NCTM states:
... the mathematics curriculum should engage students in some problems that demand an extended effort
to solve. Some might be group projects that require students to use available technology and to engage in
cooperative problem solving and discussion. For grades 5-8 an important criterion of problems is that they
be interesting to students (p. 75).