人間科学概論：心理学と教科教育の融合

人間科学概論
第４回：心理学と教科教育の融合
寺尾敦
[email protected]
Twitter: @aterao
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今日の学習
• 認知心理学あるいは認知科学とは何かを理
解する．
• 「知的な人間」とは何かを理解する．
• 認知心理学・認知科学は，学校教育において，
どのような目標で，何を教えることを支持する
のかを理解する．
– 参考資料：ブルーアー, J. T. (1997). 授業が変わる
―認知心理学と教育実践が手を結ぶとき―．北
大路書房．→ 「学習心理学」テキスト
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認知心理学
• 認知心理学（cognitive psychology）とは？
– 人間の認知機能に関する心理学．認知機能とは，
広い意味で「わかる」こと．感覚・知覚，記憶，思
考，問題解決，意思決定，・・・
– 情報処理アプローチを採用する．人間をコン
ピュータにたとえて理解する．環境からの情報の
入力，内部での処理，出力（反応）という一連のプ
ロセスを考える．
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認知科学
• 認知科学（cognitive science）とは？
– 認知心理学を含む，学際的研究領域．他に，哲
学，人類学，言語学，人工知能，神経科学，教育
学を含む．
– 情報処理アプローチを採用する（認知心理学と同
じ）
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認知研究の歴史
• 認知心理学あるいは認知科学は，どのように（ど
うして）誕生したのか？
• 人間の認知機能，特に，内的な思考プロセスに
ついての関心は，非常に古くからある．
– アリストテレスまでさかのぼる．
• 20世紀初頭の「意識心理学」は，「内観法」
（introspection）を用いて，人間の思考を研究し
た．（Wurzburg [ヴュルツブルグ] 学派）
– 参考：実験心理学の誕生は1879年．ライプチヒ大学
で Wundt [ヴント] による．
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内観法による思考研究
• 被験者に問いを与え，反応を引き出したあと，
どのようにしてその反応が出てきたのかを振
り返って報告してもらう．
• 例
– 質問：Bite. Cause?
– 内観：As soon as I had read the words the search
was on. I had also had a picture of a leg with
wound on it and saw nothing else. Then ‘dog’
came to me in the form of an idea, with the
consciousness: dogs bite.
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内観法への批判
• 内観法は自己報告．これは本当に心的プロ
セスを正しく表しているのか，疑問である．
– 参考：現在の認知心理学は，内観法を洗練させ
た「発話思考」（thinking aloud）を用いる．課題遂
行と同時に，意識内容を発話する．
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行動主義
• 1920年ごろからの行動主義（behaviorism）：
内観法を非科学的方法として排除．外から観
察可能な「刺激」（stimulus）と「反応」
（response）の間の関係を研究．
• 内的なプロセスの存在は否定しないが，それ
は「ブラックボックス」として扱う．
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古典的条件づけ
無条件刺激
（肉，えさ）
無条件反応
（唾液分泌）
対呈示
条件刺激
（ベル音）
条件反応
（唾液分泌）
無条件刺激と条件刺激の間に連合が形成される
行動主義への不満
• 行動主義は，確かに科学的であったかもしれ
ない．
– 再現性，反証可能性
• しかし，内的プロセスをブラックボックスとして
おくのは，やはりつまらない．
• 内的プロセスに踏み込もうとする立場も出て
きた．（新行動主義）
– 認知心理学誕生前夜の様子は，佐伯先生の著
書『理解とは何か』を参照するとよい．
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認知心理学・認知科学の誕生
• ２０世紀中ごろに，コンピュータが出現．新し
い研究アプローチを手に入れた！
• 人間をコンピュータに例えることで，心的プロ
セスの研究をすることができる．
– 実際にコンピュータ上で動く思考プログラムも書
かれた．こうしたプログラムは，人間の思考過程
についての強力な仮説，あるいは精緻な説明と
なる．
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教育への貢献
• 認知科学あるいは認知心理学は，どうして教
育に貢献できるのか？
• 教育・学習の根本にかかわる重要な問題を
研究しているから．
– 大きな問題の例：学習とは何か？理解するとは
何か？
– 具体的問題の例：数学の問題を解くにはどのよう
な知識が必要なのか？
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「できる人」とは？
• 「知的な人間」とは何だろうか？
– 数学ができるようになるのは，頭の中で何が変わ
るのか？
– 数学ができる人は，論理的な思考のできる人な
のか？
– 数学ができる人は，他の科目の成績も優秀なの
か？
• この問いは，学校教育で，何を目標に，何を
教えるかを考えさせる．
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教育内容・目標の４つの考え方
1. 形式陶冶：難しい教科を通して，一般的な知性
を鍛える．
2. 弱い方法：一般的な問題解決方略を教える．さ
まざまな領域でこの方略を使うことができる．
3. 領域固有の知識：特定領域で有効な知識や問
題解決方略を教える．特定領域での熟達化を
目指す．
4. メタ認知・学習方略：メタ認知技能と，学習方略
を教える．「知的な初心者」を育成する．
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１．形式陶冶
• 形式陶冶（けいしきとうや・formal discipline）：
一般的な知的能力を重視する立場．ラテン語
や数学など，難しい科目の訓練によって知性
が鍛えられるとする．古代ギリシアに始まる．
• 実質陶冶（material discipline）：実学的な教養，
知識を重視する立場．
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学習の転移
• 学習の転移（transfer）：先行する学習が，後
の学習に影響を及ぼすこと．
• 何が「転移」するのか？
– 形式陶冶の立場では，一般的な知性や能力．特
定の科目で鍛えられた知性が，他の科目の学習
でも役立つと考える．
– 実質陶冶の立場では，転移は限定的．特定の科
目での知識は，適用できる範囲が狭い．
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形式陶冶の否定
• 20世紀初頭には，形式陶冶の立場が広がっ
ていた．
– いまでも，「数学を学習して論理的思考力を高め
る」とか，「脳を鍛える」というのは，形式陶冶の考
えを受け継いでいる．
• エドワード・ソーンダイク（Edward Thorndike）
は，形式陶冶が主張する転移が本当に生じ
るのか研究した．結果は否定的で，形式陶冶
の考え方は否定された．
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ソーンダイクの研究
• 20世紀初頭に，ソーンダイクによって，転移
の範囲は形式陶冶が主張するように広くない
ことが示された．
– 図形弁別能力の訓練は，訓練に用いた図形とは
異なる形の図形に転移しない．
– 数学の問題形式を変えるとパフォーマンスが落ち
る．
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形式陶冶の否定
• 一般的知性というものの存在は，心理学者の
間で，いまでも信じられている．
– 「知能検査」で測定している
– 「知能」とは何か，まだ明らかではない．
• しかし，特定の教科の訓練によって一般的知
性を鍛えられるという考えは，否定されている．
– 数学の学習で身につくのは，どんなときにも役立
つ一般的な論理的思考力ではない．
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２．弱い方法
• 弱い方法（weak method）：領域一般の問題
解決方略．
• 強い方法（strong method）：領域固有の問題
解決方略．
• 初期の人工知能研究は，弱い方法によって
成功を収めた．
– 論理学の問題を解く，思考する初めてのプログラ
ム Logic Theorist は，手段―目標分析（meansends analysis）を用いた．
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問題解決とは何か
• 問題：現在の状態（初期状態）と目標状態の
間にギャップのある状況．
• 操作子（operator）：特定の問題状況に適用し，
その状況を変化させることのできる手段．
• 問題空間：初期状態から目標状態まで，操作
子を適用することで作られる，可能な状態す
べて．
• 問題解決：問題空間の中で，目標状態に至る
パスを見つけること．
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手段―目標分析
• 目標状態と現在の状態を差異を解消する操作
子があり，ただちに適用可能であれば，それを
実行する．
• 操作子をただちに適用できないのならば，それ
が適用できる状況を得ることを下位目標とする．
• 下位目標をただちに達成する手段があれば，そ
れを実行する．
• 下位目標をただちに達成する手段がなければ，
さらに下位目標を設定する．
• 下位目標の設定と解決を繰り返すことで，最終
目標が達成される．
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例題：ハノイの塔
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目標状態は，上から円盤Ａ，Ｂ，Ｃの順で，す
べての円盤がペグ３に刺さっている状態であ
る．目標状態を達成するために，まず，円盤
Ｃをペグ３に移動したい．この手段を実行でき
ればよいのだが，円盤ＡとＢがＣの上にのっ
ているので，この移動は実行できない．そこで，
円盤ＢがＣの上から取り除かれた状態を下位
目標（下位目標１）にする．この下位目標を達
成するために，円盤Ｂをペグ２に移動したい．
この手段を実行できればよいのだが，円盤Ａ
がＢの上にのっているので，この手段を実行
できない．
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そこで，円盤Ａが円盤Ｂの上から取り除かれた
状態を下位目標（下位目標２）とする．この下位
目標を達成するため，円盤Ａをペグ３に移動した
い．この手段はただちに適用可能なので，実行
する．すると，下位目標２が達成される．この下
位目標が達成されたので，円盤Ｂをペグ２に動
かすという手段が適用可能になった．そこで，こ
の手段を適用する．これで，下位目標１が達成さ
れた．円盤Ｃをペグ３に移動したいが，ペグ３に
は円盤Ａがある．そこで，円盤Ａがペグ３から除
かれた状態を下位目標にする．・・・・・
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手段―目標分析の挫折
• 手段―目標分析による問題解決は，目標か
らさかのぼって問題を解決するので，「後ろ向
き推論」と呼ばれる．
• 手段―目標分析に頼った研究は，まもなく挫
折した．数学や物理の問題を解くには，その
領域に固有な，様々な知識や問題解決方略
が必要であることがわかった．
• 弱い方法をさまざまな領域で活用するという
形での，学習の転移は期待できない．
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熟達者と初心者の比較
• 物理の初心者は，手段―目標分析のように，後
ろ向きに問題を解く．熟達者は，問題に与えられ
た条件から，前向きに問題を解く．
– 熟達者は，特定の問題に関する知識である，問題ス
キーマを持っている．
• チェスの熟達者は，チェスで現れる駒の配置の
記憶は優れているが，他の記憶課題ではそうで
はない．でたらめな駒配置でもダメ．
– 意味のある配置を知っており，いくつかの駒の組み
合わせが一つの記憶単位（チャンク）となっている．
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物理の初心者と熟達者
• 例題：長さ l の斜面を，質量 m の物質が滑り
落ちるときの，斜面下での速度 v を求める．
• 初心者は，求めたい速度 v を含んだ公式を
思い出す．その公式の中に v 以外の未知数
があれば，それを求めるための公式をさらに
思い出す． v2  v02  2ax F  ma
• 熟達者は問題状況の力学的記述から解決を
始める． F  mgsin 
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３．領域固有の知識
• 人間の知的ふるまいは，特定領域に固有の
知識に支えられている．
– 認知心理学・認知科学の基本的主張
• 熟達化は狭い範囲で生じる．
• 学習の転移は，ある課題で学習した手続きが，
別の課題にも適用可能な場合に生じる．
– ただし，学習者はこの適用可能性になかなか気
がつかない．
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問題解決に必要な知識
• 宣言的知識（declarative knowledge）：事実的な
知識．辞書的．
• 手続き的知識（procedural knowledge）：問題の
解き方に関する知識．If-Then形式のプロダクショ
ン・ルールで記述可能．
• 熟達化は，手続き的知識の獲得と，その洗練の
たまもの．
• 学習の転移は，ある課題で学習したプロダクショ
ン・ルールが，別の課題にも適用可能な場合に
生じる．これは認知的スキルの転移である．
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４．メタ認知・学習方略
• 同じ初心者でも，学習のはやい「知的な初心
者」がいる．これはなぜか？
– 初心者なのだから，その領域の知識は関係ない
• メタ認知：認知過程をモニタリングし，必要に
応じて行動をコントロールする働き．自分自
身の知識状態や認知的特性に関する理解も
メタ認知である．
• 学習方略：学習のやり方に関する知識．
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知的な初心者
• 学習内容が自分にとってどれくらい難しいか
把握する（メタ認知）．難しさに応じた学習方
略をとる．
• 自分がどれくらい学習内容を理解できたのか
自己診断する．そのための方法を知っている．
• テキストや教師といった学習リソースを，いつ
どのように活用したらよいか知っている．
• 適切な学習目標を設定し，必要な学習時間を
マネジメントできる．
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メタ認知・学習方略の教育
• メタ認知や学習方略は教育可能である．
• ただし，単に教えるだけではうまくいかない．
• それらがいつ役に立つのか，なぜ役に立つ
のかを同時に教える，「インフォームド」な教
授が必要．
– 有効性が実感できなければ，わざわざ負荷の高
い方略を使うことをしない．
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教育内容・目標の４つの考え方
1. 形式陶冶：難しい教科を通して，一般的な知性
を鍛える．
2. 弱い方法：一般的な問題解決方略を教える．さ
まざまな領域でこの方略を使うことができる．
3. 領域固有の知識：特定領域で有効な知識や問
題解決方略を教える．特定領域での熟達化を
目指す．
4. メタ認知・学習方略：メタ認知技能と，学習方略
を教える．「知的な初心者」を育成する．
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認知心理学・認知科学が支持する
教育内容・目標
• 領域固有の知識：特定領域で有効な知識や
問題解決方略を教える．特定領域での熟達
化を目指す．
• メタ認知・学習方略：メタ認知技能と，学習方
略を教える．「知的な初心者」を育成する．
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社会情報学部で
• 認知科学に基づいて教育の問題を考えること
は，分野融合（リエゾン）のよい例．
– 人間の学習についての理解に基づき，教育をデ
ザインする．他者や道具との相互作用を重視す
る立場からの研究もある．（社会・人間コース）
– 認知科学では，認知過程を説明するコンピュー
タ・シミュレーションやモデリングも有力な研究手
法．情報系科目が好きな学生にも参加してほし
い．（人間・情報コース）
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小テスト
• 「脳を鍛える」とか「脳トレ」といった言葉が使
われている．認知心理学・認知科学から見て，
この表現はおかしい．それはなぜかを述べよ．
以下のことに言及すること．
– 認知心理学・認知科学の一般的結論として，何
は鍛える（トレーニングする）ことができて，何は
鍛えられないのか
– 「脳トレ」（計算とか音読）が鍛えているものがある
とすれば，それは何か
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