慶應義塾大学環境情報学部 今井むつみ imai@sfc.keio.ac.jp 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 imai@sfc.keio.ac.jp

認知的学習観 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 「知識が変わる」 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 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 メタ認知の重要性 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 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 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） 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 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 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 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 典型的な答えは８＋９＋４＝２１ 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？ 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。

解決例（２） 「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） 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。 朝８：３０に町の反対側にあるレストランに行くには？ 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 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 物性の連続性と数の連続性

概念変化だけで十分か 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 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 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 「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 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 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 内発的動機づけ 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 知識を増やす 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

留意点 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 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 12シリーズ 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 ジャスパープロジェクト　つづき 12シリーズ 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? 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.

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.

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).