デジタル時代の教育実践研究

デジタル時代の教育実践研究

寺尾　敦青山学院大学社会情報学部

atsushi@si.aoyama.ac.jpTwitter: @aterao

2012 年 12 月 22 日（土）日本デジタル教科書学会エデュテク・トーク～デジタル時代の空間・位置感覚と教育～

目的• デジタル教材・教科書を用いた教育実践研

究を始めたいとお考えの学校教諭を主な聴衆として，研究の進め方を示す．授業改善のプロセスを通した実践研究をおすすめする．

目次1. 伝統的な統制実験2. 授業改善としての実践研究3. 実践研究の例（１）4. 実践研究の例（２）5. 興味ある研究テーマ6. 論文投稿

１．伝統的な統制実験• 伝統的な統制実験：実験群と統制群（対

照群）の比較– 実験参加者を，実験群と統制群に，ランダム

に割りあてる．– 興味はないが結果に影響を与えうる要因をコ

ントロールする．（個人差，教師，学習環境など．もちろん，これらが興味ある要因であることも．）

– ３群以上の比較や，複数の要因を考慮した実験デザインもある．

• 研究例：赤堀侃司・和田泰宜 (2012) 学習教材のデバイスとしての iPad ・紙・ PC の特性比較．白鷗大学教育学部論集， 6, 15-34.– ３つのデバイスで同じ教材を使用し，学習後

に共通の理解度テスト（紙）を実施．ただし，iPad と PC では，一般的な電子教材が持つ機能（動画再生，リンク，マーカー，自動採点）は付加．

– 実験参加者は大学生．各群に 20 名を割りあて．

– 紙は，多肢選択問題，基礎的問題，知識・理解の問題でよい成績．

– iPad は，記述問題，応用的問題，理解・総合の問題でよい成績．

– PC での成績は，紙， iPad に比べて劣る．

• 典型的な実験研究．研究者にとっては安心して読める．教育実践者にとっても有益な情報が得られる．

• しかし，教育実践者（学校の教師）がこのような統制実験を行うことは難しい．実際の教育の場では，教育効果が劣ると予想される統制群を設定できない．– デジタル時代には，実験条件の違いは顕著．

２．授業改善としての実践研究• 教育実践での授業改善のプロセスが研究

となる．– 擬似的な統制実験．おそらくは年度をまたぐ

ことになる．– 授業方法，教材，環境を変更する前後で，学

習プロセス，学習行動，学習効果を比較する．– 同一の学習者集団を追跡する縦断的研究も有力な研究方法．

白水始・三宅なほみ （ 2009 ） 認知科学的視点に基づく認知科学教育カリキュラム：―「スキーマ」の学習を例に―．認知科学， 16 ， 348-376 ．

• 学習科学でのデザイン研究–「個々の学習環境の学習成果を高めるためにその設計を継続的に改善し続けることによって，授業設計を含めた学習環境をデザインする際の指針を確立することが目的」（大島・大島， 2009 ）大島純・大島律子 （ 2009 ） エビデンスに基づいた教育：

認知科学・学習科学からの展望．認知科学， 16 ， 390-414 ．

「学校教育と認知科学」特集J-STAGE で入手可能　 https://www.jstage.jst.go.jp/browse/-char/ja

• 実践であるのみならず，研究とするためには，学習に関するデータを取得することが重要．– 学習プロセス，学習行動，学習効果

• 学習者の主観的な感想よりは，客観的データが好まれる．学習時間，課題への解答，授業中の発話，具体的なエピソード，教材へのアクセス履歴など．論文の主張を支持する証拠を集める．

• 統制実験もデザイン研究も，理論の構築あるいは理論の精緻化を目指している．そのため，研究をこれまでの理論の中に位置づける必要がある．教育実践での問題意識から出発する研究では，これに苦労するかもしれない．

３．実践研究の例（１）• 統計学の授業における，セカンドモニタ

としての iPhone の使用．– 教材資料は iPhone で読み， PC モニタはひと

つのアプリケーションのためだけに用いる．こうした iPhone の使用法は学生に支持されるか？

寺尾敦 （ 2012 ） ICT を活用した心理学統計の教育教育心理学年報， 51 ， 143-153 ．

J-STAGE で公開予定　 https://www.jstage.jst.go.jp/browse/-char/ja

研究の動機• 芝浦工業大学柏高校での奥田宏志氏の実

践– 理科の実験手順の動画を iPod touch で見る．

実験の安全性向上．– iPhone の利点：教材閲覧に十分な画面の大き

さ，小型で邪魔にならない，すぐれた操作性．

• 奥田実践をヒントに，自分の担当する講義での iPhone の活用を考えた．

• 統計学の入門講義で， iPhone をセカンドモニタとして使用してはどうか？– エクセルでのデータ解析実習– エクセルを PC モニタで全画面表示– 実習手順を示した PDF 文書を iPhone で閲覧–ウィンドウの重なりなし．常に前面表示でき

る．

研究の目的• Research Question ：統計学の授業での，セ

カンドモニタとしての iPhone の使用は，学生にどれほど支持されるだろうか？こうした使用法は有望なのか？

• 学生は以下の２条件で度数分布表を作成．いずれがよいかを回答–シングルモニタ： PC の画面でエクセルと

PDF の両方を表示– デュアルモニタ： PDF を iPhone で表示

実験１：最初の試み• 参加者– 2009 年度「統計入門」受講者 86 名のうち，第３回の講義（ 10 月 13 日）に出席し， iPhone を所持していた 58 名．

• 材料– Microsoft Excel 2007 を用いて，度数分布表とヒストグラムを作成する手順を示した PDF 文書（ Microsoft Word で作成）．

Word 2007 で作成した文書を PDF にした教材をiPhone のブラウザで表示した画面．

• デザイン–シングルモニタ：文書を学生の PC に配信．– デュアルモニタ： iPhone のブラウザでアクセス．

• 手続き– 学生は度数分布表を２回作成．１回はシングルモニタ条件，もう１回はデュアルモニタ条件．経験する条件の順序はカウンターバランスをとった．

– ２条件を比較する質問項目に回答．

• 質問項目– PDF の閲覧がしやすいのはどちらか？（ PC vs.

iPhone ）– エクセルの操作がしやすいのはどちらか？– 次の機会ではどちらを使うか？その理由は？

結果（ 2009 年）

PDF閲覧 Excel操作 次回使用0

102030405060708090

100

7464 62

2636 38

PC iPhone

支持割合（％）

• iPhone を支持した学生の多くは，ウィンドウを切り替える必要がなく，エクセル操作がしやすい点を支持理由とした．–「 Excel を全面に表示したまま作業できるか

ら」–「 iPhone なら操作の仕方を見ながらパソコン

を操作できるからやりやすい」

• PC を支持した学生は， iPhone よりも文字が大きいこと，操作の慣れ， iPhone での無線 LANアクセスの手間を指摘した．–「 iPhone は画面が小さくて見にくかったし画面がでてくるのに時間がかるため」

–「パソコンのほうが慣れているので使いやすいため」

–「 iPhone は画面が小さくて目がちかちかして非常に疲れるし，起動や設定に時間がかかりすぎていらいらする」

考察• セカンドモニタとしての iPhone の使用は

40%ほどの学生の支持を得た． iPhone 導入の意味は十分にあったと考える．

• しかし，支持率をもう少し高くすることはできないか？

• 注目した点：学生はなぜ「画面が小さい」と言うのか？–小さければ拡大すればよい．

• 画面をスクロールしたり，拡大したりして，必要な情報を適切に表示させることが，そもそも面倒．–余分な操作なく，ひとつの画面から必要な情

報が得られるべき．• 教材のレイアウトを改善する必要

教材 PDF の一部を拡大した画面．必要な情報が一画面に収められていない．

実験２：デザイン原理に基づく教材改善

• Spatial Contiguity Principle: 対応する文と絵は近くに配置すると学習が促進される．– Mayer (2009) による，マルチメディア学習で

のデザイン原理のひとつ．• この原理にしたがって，教材レイアウトを

改善した．–ひとまとまりの操作に必要な情報が，ひとつ

の画面に収まるようにする．Mayer, R. E. (2009). Multimedia learning (2nd ed.). Cambridge University Press.

PowerPoint 2007 で作成した文書を PDF にした教材をiPhone のブラウザで表示した画面．

• 参加者– 2010 年度「統計入門」受講者 96 名のうち，第２回の講義（ 9 月 28 日）に出席し， iPhone を所持していた 67 名．

• 材料– Microsoft Excel 2007 を用いて，度数分布表とヒストグラムを作成する手順を示した PDF 文書． （ Microsoft PowerPoint で作成）

• デザイン–シングルモニタ：文書を学生の PC に配信．– デュアルモニタ： iPhone のブラウザでアクセ

ス．• 手続き– 学生は度数分布表を２回作成．１回はシング

ルモニタ条件，もう１回はデュアルモニタ条件．経験する条件の順序はカウンターバランスをとった．

– ２条件を比較する質問項目に回答．

結果（ 2010 年）

PDF閲覧 Excel操作 次回使用0

102030405060708090

100

30 30 27

70 70 73

PC iPhone

支持割合（％）

考察• 教材改善の効果は劇的であった．– マルチメディア学習のデザイン原理にした

がった． Spatial Contiguity Principle• 実験２（ 2010 年度）では，無線 LAN 使用

の設定や教材へのアクセスにとまどった学生が少なかった．このことも，セカンドモニタとしての iPhone の支持率を引き上げた要因かもしれない．

結論• 統計学の授業で iPhone をセカンドモニタ

として 使用するのは， iPhone の活用方法として有望である．

• iPhone で提示する教材は，マルチメディア学習のデザイン原理にしたがって作成すべき．– Spatial Contiguity Principle ： Students learn

better when corresponding words and pictures are presented near rather than far from each other on the page or screen. (Mayer, 2009, p.135)

実践研究をふりかえって• マルチメディア学習の理論と結びつけられ

たのは，運がよかった．• 教材閲覧に iPhone あるいは PC どちらの

使用を好むかたずねているだけなので，データとしては比較的単純．もう少し異なった種類のデータがほしいように思う．

• 一方を好む理由をたずねておいたことが，教材改善のヒントになった．

４．実践研究の例（２）• エクセルを用いたシミュレーション– ランダム・ウォークを題材に，シミュレーショ

ンによって深い学習を達成するための授業デザインを検討する．

寺尾敦 （ 2012 ） ICT を活用して深い学習を支援するコンピュータ＆エデュケーション， 33 ， 28-33 ．

研究の動機• エクセルを使用すると，統計学の重要な概念を理解するためのシミュレーションを簡単に実行できる．

• VBA を利用すれば，繰り返しが容易になるなど，さらに洗練されたシミュレーションを実行できる．

• 学生はシミュレーションに対して肯定的な反応を示す．

• しかし，指示された手続きを単純にたどったり， VBA を用いた動きのあるシミュレーション見て驚いたりするだけで，浅い学習にとどまっているように思えた．– デジタル教科書・教材の導入における，最大の

心配ごと．寺尾敦 （ 2012 ） デジタル教科書の導入におけるいくつかの問題数学文化， 16 ， 105-112 ．

• シミュレーションの必要性を理解し，シミュレーションの結果をどのような観点から観察するのかを明確にするために，最初に手作業が中心のシミュレーションを行い，コンピュータに任せる部分を段階的に増やしてシミュレーションを繰り返すというアイデアを考えた．

方法• 青山学院大学社会情報学部での１年生必修科目「社会情報体験演習」– 授業の位置づけ：社会情報学部でこれから何

を学ぶのか，何が身につくのかを，体感的に理解する．今後の授業への動機づけを高める．

– 学生は４教室に分かれて，４人の教員が担当する実習を３週間ずつ受ける．

– 寺尾は統計・社会調査の内容を担当．３回目の授業のテーマをランダム性の理解とした．

• シミュレーション１回目：１次元のランダム・ウォークのシミュレーションを，コインを実際に投げることにより実行した．試行数は 100回．–移動方向をコインの裏，表で決める．軌跡を手動で描く．

–観察のポイントは，ランダムウォークの軌跡，表および裏の出た割合，正・負それぞれの領域にいた時間の割合．シミュレーションの前に，これらについて予想する．

結果• 最初に行った手作業のシミュレーションで，

学習者は自分の直感と実際の現象とのずれに気がつく．–「表（裏）ばかり出る」–「ぜんぜんプラス（マイナス）側に行かな

い」• コイン投げの実験が終わった後で，自分

の予想とシミュレーションの結果を比較する．友人の結果と自分の結果を比較する．

• 結果の再現性を検討するためには，同一のシミュレーションを何度も繰り返したい．

• しかし．コイン投げでは手間がかかりすぎる．

• そこで，エクセルの乱数を用いて，コインの表と裏を決める．軌跡の描画は手作業のままだが，時間は大きく短縮される．

• 最後に， VBA を用いてすべてを自動化したシミュレーションを実行する．

• 学生は，シミュレーションを繰り返す必要性と，シミュレーションの結果を観察する観点を，すでに理解している．そのため，シミュレーションの結果を漠然と観察するだけの浅い学習を防ぐことができている（はず）．

実践研究をふりかえって• ランダム性に関する誤概念の除去という

点では，深い学習は達成されたと考える．–深い学習の証拠：学習の転移，知識の保持，誤概念の除去，獲得した知識を自分の言葉で説明できること

• しかし，学習に関するデータをほとんどとっていないため，シミュレーションの繰り返しがどのような学習をもたらしたのか不明．

５．興味ある研究テーマ• デジタル教科書・教材を主要な学習教材と

するとき，どのようなノートを作成することが学習効果を高めるのか？– 紙のノート作成とは異なったスキルが要求さ

れる？紙のノート作成スキルがそのまま使えるようなデジタル教材であるべき？

– デジタル教材に直接に「書き込み」？別の電子ファイル作成？紙のノートを使用？

• 私の場合，ノートを別に作らず，補足したいこと（自己説明）は紙のテキストにそのまま書きこんでいる．

• 右図は，ゼミで使用しているベイズ統計学の入門テキストへの書き込み．

• デジタル教材だったらどうする？

６．論文投稿• 教育実践論文を掲載している雑誌– 教育心理学研究– 日本教育工学会論文誌– コンピュータ＆エデュケーション– 情報コミュニケーション学会誌– 教育システム情報学会誌

• 他に，教科教育の学会誌• 学会に入会する必要がある

• 投稿を検討している雑誌に掲載された論文をいくつか読む– どの程度の質が要求されているか？– 投稿から掲載決定までに要する期間は？– 特集論文は，掲載までのプロセスが異なるので，

あまり参考にならない• 執筆要領や投稿規程をよく読む– 論文の書き方についての大まかなルール– ページ数制限．厳守？超過したら費用が発生？– 別刷りの費用と部数

• 修正不可能な問題点がなければ，ていねいに査読に対応すれば，論文は受理される．

• くだらない修正要求，どうでもいい修正要求は，あっさり受け入れる．

• 論文の根幹にかかわる修正要求に納得できなければ，査読者を怒らせないように注意しながら，説得，交渉する．–担当編集委員に相談するのもよい

• 経験者に，査読者とのやりとりをした文書を見せてもらうとよい．

• 理想的な査読プロセス–査読によって，誤った論理や不明確な論理が修正される．著者も査読者も満足．

–修正を行った後にも，著者が，自分の言葉で自分の主張を語っている．

今日の話のまとめ• 統制実験よりも，授業改善のプロセスを

通した実践研究がおすすめ．• 学習に関するデータを十分に集める．• 実践研究の論文を掲載している学術雑誌

はいくつかある．修正不可能な問題点がない限り，査読者と慎重なやり取りを行うことで，論文は受理される．

相模大野高校　国松稔之先生作成　「ドア開けロボ」

ありがとうございました