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拡張学習は、学習環境が学習者に合わせて変化するオンデマンド学習手法です。オンデマンドで補習を提供することで、学習者は発見と学習を刺激しながら、トピックについてより深く理解することができます。[ 1 ]リッチメディアとインタラクション を取り入れたテクノロジーは、学者、教師、学生が受け入れている教育的可能性を示しています。暗記に焦点を当てるのではなく、学習者は現在のコンテキストに基づいて適応的な学習体験をします。拡張コンテンツは、テキスト、画像、ビデオを表示したり、音声（音楽やスピーチ）を再生したりすることで、学習者の自然な環境に合わせて動的に調整できます。この追加情報は、コンピュータベースの環境では一般的にポップアップウィンドウに表示されます。
拡張学習の実装例のほとんどはeラーニングの形態です。デスクトップコンピューティング環境では、学習者は画面上のポップアップウィンドウ、ツールバー、またはサイドバーを通して、補足的な文脈情報を受け取ります。ユーザーがウェブサイト、電子メール、またはドキュメントを閲覧する際、学習者はマウス、タッチ操作、またはその他の入力デバイスで選択した重要なテキストと補足情報を関連付けます。モバイル環境では、タブレットやスマートフォンにも拡張学習が導入されています。
拡張学習は、企業研修・人材育成機関が「実践による学習」を重視し、革新的な思考力やリーダーシップスキルを育成するためにしばしば活用されています。参加者は、eラーニングプラットフォームで習得したスキルを実生活の事例に適用することが求められます。データは、各参加者に合わせた個別学習プログラムの作成に活用され、補足情報や補習が提供されます。
拡張学習は、拡張知能（知能増幅）および拡張現実と密接に関連しています。拡張知能は、情報処理能力を応用して、分散認知を通じて人間の心の処理能力を拡張します。拡張知能は自律知能に追加的なサポートを提供し、長年にわたり成功を収めてきました。拡張知能として機能する機械および電子機器には、そろばん、電卓、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなどがあります。拡張知能を備えたソフトウェアは、ユーザーの状況に関連した補足情報を提供します。画面に個人の名前が表示されると、ポップアップウィンドウにその人の所属組織、連絡先情報、最近のやり取りなどが表示されます。
モバイルリアリティシステムでは、[ 2 ]注釈は学習者の個々の「ヘッドアップディスプレイ」に表示されるか、音声指導のためにヘッドホンを通して表示されることがあります。たとえば、Google Glass 用のアプリは、ビデオチュートリアルやインタラクティブなクリック操作を提供できます。[ 3 ]
外国語教育者も、従来の紙とペンを使った学習方法に拡張学習の手法を取り入れ始めています。例えば、主要な学習内容の近くに拡張情報を提示することで、学習者は文字の書き方を学びながら、その文字が持つ意味を理解することができます。詳しくは、下記の「言語の理解」をご覧ください。
拡張ツールは、必要に応じて、つまり「オンデマンド」で補足情報を提供することで、学習者が問題を理解し、関連情報を入手し、複雑な問題を解決するのに役立ちます。これは、暗記学習、古典的条件付け、観察学習といった従来の連想学習法とは対照的です。これらの方法では、学習者は学習した内容を思い出したり応用したりする必要性が生じる前に学習が行われます。
スナイダーとウィルソン[ 4 ]は、ジャストインタイム学習では不十分だと主張している。長期的な学習には継続的なトレーニングが必要であり、トレーニングは個別化され、個々の能力と強みに基づいて構築されるべきである。
拡張学習ツールは、学習者が単語の意味をより深く理解したり、外国語を習得したりするのに役立ってきました。これらのオンデマンド言語アシスタントは、インタラクティブでダイナミックな性質を持ち、定義、例文、さらには音声による発音を提供できます。文章やテキストブロックを選択すると、単語が読み上げられ、ユーザーはネイティブのテキストや音声記号を追うことができます。音声速度制御機能を使えば、テキスト読み上げ（TTS）の速度を学習者の理解度に合わせて調整できます。
拡張学習は、すでに世界中の学校で導入されています。教室の内外で生徒のスキルを磨くための新しいテクノロジーが絶えず開発されています。生徒以外の人々も、これらのリソースを利用して、自分の都合の良い時間に、好きな言語で語学力を学んだり伸ばしたりすることができます。ロゼッタストーンのようなウェブサイトは長年存在しており、世界中のあらゆる年齢層の人々が新しい言語を学ぶことを可能にしています。これらのアプリケーションやウェブサイトの多くは有料です。無料学習を可能にするアプリケーションの1つにDuolingoがあり、無料学習と有料学習の両方を提供しています。拡張学習では、生徒のクイズやテストにリアルタイムで回答が提供され、授業中の議論よりも早くフィードバックが得られます。このタイプのフィードバックにより、生徒は自分のペースで授業を進めることができます。正解の場合は、生徒はより難易度の高い新しい問題に進むことができます。不正解の場合は、さらに学習するように促され、不正解に基づいた練習問題が与えられます。対面授業では、生徒はクラス全体のペースに合わせなければならないため、内容を十分に理解できず、多くの生徒が授業についていくのに苦労する可能性があります。また、このツールを使用することで、読解問題の正答率が最大95%向上することも示されています。
拡張学習のほとんどの形態は、モバイルデバイスのウェブサイトやアプリを通じてインターネット上で見つけることができます。これにより、新しい言語を学びたい学生や一般の人々は、標準的な教科書では得られない容易なアクセスが可能になります。また、教室の制約を受けることなく、どこにいても学習できます。これらのアプリケーションは、20人以上の生徒がいる教室では得られない、より直接的な個別指導も可能にします。生徒は回答を提出すると、すぐに採点結果を受け取ることができます。言語学習における拡張学習の欠点は、言語教師の職を奪う可能性があることです。これらのプログラムが発展するにつれて、実際の教師よりもはるかに効果的に生徒を指導できることが証明されるかもしれません。そうなると、世界中の何千人もの言語教師が職を失い、あまり好きではない分野に追いやられる可能性があります。
拡張現実（AR）には教育面で大きな可能性が秘められているものの、解決すべき課題がいくつか残っています。Koumpouros（2024）[ 5 ]は、拡張現実（AR）には教育方法に革命を起こす可能性を秘めている一方で、コストとアクセシビリティの問題が導入の大きな障害となっていると指摘しています。この研究によると、「AR技術は没入型学習に多くの機会を提供する一方で、教育機関は導入コストと技術インフラ要件を慎重に検討する必要がある」とのことです。[ 5 ]教師の研修、技術サポート、拡張現実をうまく活用した優れた教材の作成、そして財政的な問題など、課題は山積しています。
最近の研究によると、教室で拡張現実を使用する効果的なアプローチがあることが示されています。Lampropoulos ら (2022) [ 6 ]によると、拡張現実 (AR) の統合を成功させるには、
これらの戦略は、教育現場における拡張現実（AR）技術の導入と持続的な利用を確実にするために、体系的に、かつ組織的な全面的支援のもとで実施されなければならない。
拡張言語学習に関連するその他の問題は、対面学習がないままテクノロジーを多用することです。生徒は1日に何時間もコンピューターの前に座っていることで疲労を感じ、それが授業での学習や成長に影響を与える可能性があります。オンライン言語学習では社会的孤立も起こり得ます。他の生徒と定期的に対面で交流しないことは、生徒の精神衛生に影響を与える可能性があります。この種の学習は一部の生徒には役立つかもしれませんが、他の生徒には深刻な悪影響を及ぼす可能性があります。技術的な問題も、私たち全員が日常的に苦労している問題です。ウェブサイトやアプリケーションの問題により、生徒は課題やオンライン授業を欠席し、自分では制御できない問題のために成績に悪影響を与える可能性があります。このような問題は、COVID-19パンデミックが始まったときに完全に顕在化し、多くの生徒が技術的な問題に直面し、学習が滞ってしまうことが明らかになりました。拡張学習の利用には多くの利点と欠点があり、学校は提供されているプログラムをより積極的に導入し、利用するよう促される可能性があります。これらのプログラムが成長・発展するにつれて、ますます多くの学生が教室や、拡張学習から得た情報を有利に活用できるあらゆる現実世界の状況において、より効率的に学習できるようになるでしょう。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
AR技術はSTEM教育の方法を大きく改善します。ウェブカメラを使って特定のマーカーラベルを読み取らせると、そのラベルがある場所にオブジェクトが画面に表示されるようになりました。開発者は、AR（拡張現実）が学習環境でどのような役割を果たすことができるかについて、引き続き情報を収集しています。ここ数年で、コンピュータ、ラップトップ、プロジェクター、ホワイトボードなど、さまざまなテクノロジーが教室に追加されました。これにより、生徒は授業内容により積極的に参加できるようになりました。[ 11 ]
拡張現実教育アプリケーションの最近の進歩により、カスタマイズされた学習体験の重要性が明らかになりました。Lampropoulos ら (2022) による 670 の研究の包括的な評価によると、AR テクノロジーにゲーミフィケーション要素を追加すると、学生の熱意と関与が大幅に向上します。彼らの研究では、「パーソナライズされた AR 体験は、より魅力的な学習環境を作り出し、知識の学業成績の向上につながる」と示されています。[ 12 ]さまざまな学習スタイルと速度に対応することで、これらの個別化された体験は、学生が教材に対する高いレベルのモチベーションと関心を維持しながら、自分のペースで進むことを可能にします。
生徒は、教師の話を聞かなくても、プロジェクターに入力した内容を書き留めることでメモを取ることができるようになりました。[ 13 ]メモは、完全な説明ではなく、より詳細で要点を絞ったものになります。AR の助けを借りて、惑星や原子などの特定の物体間の空間を生徒に示す画像をボード上に表示することもできます。
現代では、拡張学習は、従来の学習方法よりも効果的に、学生が複雑なトピックを理解するのに役立ちます。仮想環境の恩恵を受ける複雑な科学トピックの一例として、連続蒸留が挙げられます。このトピックは、図では連続的な変化ではなく状態しか示せないため、学生にとって理解するのが難しい場合が多いです。また、蒸留プロセスは容器を通して見ることができないため、実際の実験も効果的ではありません。
連続蒸留をテーマとした拡張学習に関する研究では、「全体として、仮想ツールの使用は、重要な概念の理解を深め、主題への関心を高めることで、学生の学習を強化し、豊かにするのに役立つことが著者らによって明らかになった」と述べられています。この結論は、拡張学習法を用いた学生のテストスコアが、拡張学習法を経験しなかった学生よりも有意に優れていたことから導き出されました。これは、拡張学習アプリケーションが、プロセスの各段階を通して、プロセスが行われる容器の内部を見ることができるためです。視覚化が難しい複雑なトピックが与えられた場合、拡張学習は学生の学習を支援する視点を提供できます。また、アプリケーションは学生が常に携帯電話を通じて利用できるため、教室内だけでなく、学生が自分の都合の良い時間にこの媒体を利用できることも有益であることがわかりました。基本的なテクノロジーのレベルが上がるにつれて、教師は学習環境の構築から学習ツールの補完へと焦点を移すことがより現実的になります。[ 14 ]
教室外では、拡張現実学習は非公式のSTEM（科学、技術、工学、数学）教育にとって重要です。この形態の教育は、博物館、科学センター、教室外のあらゆる場所で見ることができます。スマートデバイスの普及により、拡張現実をあらゆる人の教育に組み込むことが可能になりました。 2016年に大ヒットしたモバイルゲーム「ポケモンGO」は、拡張現実機能を積極的に推進しました。これは、7億5000万人以上の人々に仮想世界と現実世界が相互作用するというアイデアを開放した、拡張現実の普及した最初の例でした。STEM分野は注目し始め、この革新的な技術を博物館の展示やその他の非公式の学習環境に導入しました。[ 15 ]
非公式な環境における拡張学習に関する17件の発表論文を調査したところ、そのうち16件が科学分野に基づいていることがわかりました。これは、一般的な非公式学習環境がSTEMを中心とした博物館であることを考えると理解できます。拡張学習展示は、実際に実演される展示よりも若い世代の関心を引きやすいことがわかりました。教室外での科学目的の拡張学習は、現代では広く普及しており、アクセス可能です。[ 15 ]
さらに、拡張学習の研究は、主にそれが科学分野にどのような影響を与えるかに焦点を当てています。2013年から2018年の間に発表された論文では、最も一般的なトピックはモバイルとeラーニング環境でした。これらの論文で議論されている最も一般的な主題は科学教育です。これは、科学分野がテクノロジーや仮想環境への容易なアクセスなど、拡張学習方法と直接的に関連しているため、理にかなっています。[ 16 ]
科学教育は、拡張学習を導入しやすい分野の一つです。多くの科学トピックは、静止画像や実演だけでは視覚的に理解しにくいものですが、最新のツールを使えば学習体験が向上します。連続蒸留に関する研究は、実演よりもさらに詳細な情報を提供できる仮想環境の有効性を証明しています。特に学生が教室外でこの技術を主に利用する場合、一般の人々による高度な技術の普及は、その技術を用いた学習方法が学生の学習体験に与える効果を高めることにつながります。
ある研究者[ 13 ]は、携帯電話や携帯ゲーム機（ゲームボーイ、プレイステーションポータブル）などの携帯端末が学習に影響を与える可能性があると示唆している。これらのモバイルデバイスは、携帯性、状況への対応力、接続性、普及率に優れている。学習ゲームは、現実世界の状況に社会的ダイナミクスを取り入れることで、学習者にとって魅力的な環境を作り出すことができる。
アムステルダムのアラルド・ピアソン博物館では、「過去の未来」展で来館者がオンデマンドで情報を閲覧できます。サトリクムとフォロ・ロマーノの仮想復元では、利用者は部屋サイズの写真やその他の画像に重ねて表示される情報を呼び出すことができます。博物館では、固定ディスプレイとモバイルコンピュータの両方を使用して、利用者が特定の興味に合わせた半透明の画像と情報を閲覧できるようにしています。[ 17 ]
英語学習
英語の学習は年齢に関係なく難しいものですが、記憶力や学習能力の面から、若い世代にとっては言語学習がより困難になる場合があります。[ 18 ]しかし、テクノロジーを利用すれば、学習を容易にすることができます。現在では、発音を聞いたり、スペルを調べたり、その他さまざまな方法で学生の学習を向上させることができます。
近年、人工知能（AI）と仮想現実（VR）技術の活用により、英語学習は格段に容易になりました。これらの技術によって、これまで不可能だった方法で言語学習が可能になり、人間の家庭教師や専門機関での教育の必要性がなくなりました。開発中のこれらの技術の多くは、主要な共通語である英語を対象としています。しかし、これらのプロジェクトは、主要言語、マイナー言語、さらには人気アプリ「Duolingo」に登場する「スタートレック」シリーズの「クリンゴン語」のような架空の言語まで含めるように拡大しています。
「Speaksy Labs」という会社が、ユーザーがパーソナルAIチューターとつながることができるアプリ「Speak」を発表しました。Duolingoのようなより普及しているアプリでは、ユーザーはライティング、リーディング、基本的なスピーキングの練習しかできませんでした。Speakでは、ユーザーは本格的な会話をすることができ、パーソナルな人間のチューターを探す必要がなくなります。英語学習アプリに関する研究では、これらの人工知能アプリの設計がユーザーの英語スキルを向上させ、言語を学ぼうとしている人にとって貴重なリソースになっていることが示唆されています。[ 19 ]人工知能は、発音、アクセント、トーンなど、ユーザーに具体的なフィードバックを提供するようにトレーニングできます。
仮想現実は、仮想環境と高いレベルのインタラクションを通じて英語学習に効果的なツールです。研究によると、動きを必要とするアクティビティは、特に若いユーザーにとって、言語の理解を深めるのに役立つことが示されています。[ 20 ]これらの仮想環境は無限であるため、言語レッスンの指導に提供できる多くのリソースにアクセスできます。たとえば、仮想現実の設定でリンゴを持ち、「apple」という単語を言うことで、ユーザーは単語と物体を関連付けることができます。研究結果によると、ほとんどの子供は、学習に仮想現実技術を使用しない子供よりも高いスコアと満足度を得ています。 仮想環境では、学生はこれまで訪れたことのない場所を見ることができるため、旅行費用が不要になります。
「Elsa Speak」アプリ[ 21 ]に関するケーススタディでは、以前に共有されたものと同様の結果が示されました。高等教育におけるこの研究では、学生が英語の理解力を向上させ、より効率的に英語を話したり、書いたり、読んだりできるようになったことが分かりました。現在、Elsa Speakアプリとその類似アプリはさまざまな言語に進出し、世界中のグループにアピールしています。
大学におけるテクノロジーの応用
テクノロジーの利用が拡大するにつれて、学生はあらゆる分野で学習できるようになりました。現在、大学生のほとんどは、さまざまなウェブサイトを通じてオンラインで授業、課題、宿題、プロジェクトを受け、それらのウェブサイトを通じて提出しています。そして今、教師は教室でいくつかの新しいテクノロジーの実用的な用途を見出しています。たとえば、最近の学校では、授業を支援するためにテクノロジーが使用されています。医学部では、テーブルサイズの巨大なタブレットを使用して、骨、血管、静脈、その他の身体の部位を表示しています。同様のプログラムを持つ他の大学では、特定の授業科目で使用するゲームがあります。[ 22 ]教室でこのテクノロジーを使用した学生は、より良い学習習慣と授業を完了するためのモチベーションも高まる傾向があります。[ 23 ]
高校や大学の教育学部では、授業内容をよりよく理解するために、遊びの形式に頼り始めています。クイズゲーム、アンケート、チーム戦略ゲームが、学生が授業内容をよりよく理解できるようにするために導入されています。これらの技術は、アンケートを使用して特定の日に誰が授業に出席したかを判断することで、学生の成績の一部となる出席を確認するためにも使用されます。高等教育においても、遊びを通して学ぶことで学生が教材に関心を持ち続けることが研究でわかっています。大規模な講義室ではアンケートがより一般的ですが、小規模なクラスではチームに焦点を当てたゲームが使用されます。[ 24 ]さらに、専用ソフトウェアを使用すると、学生はアイデアをより効果的な方法で発表できます。一部のユーザーは、独自の Web サイト、インタラクティブなポートフォリオ、またはシンプルな PowerPoint を作成できます。これらのさまざまな学習方法は、学生を授業に参加させると同時に、さまざまな方法で教材に触れることで、より効果的に学生を準備させます。
学習補助ツールを暗記を妨げる補助手段と捉える批判者もいるかもしれない。過去には電卓の使用についても同様の議論がなされてきた。しかし、丸暗記が理解の代わりにならないのと同様に、学習補助ツールは学習者が情報を想起し、提示し、処理するのを助けるための単なる手段の一つに過ぎない。
現在の研究では、無意識の視覚学習でさえ効果的であることが示唆されている。[ 25 ]情報がフラッシュ状に提示された視覚刺激は、成人被験者が刺激や報酬の関連性を認識していなくても学習の兆候を示した。
拡張学習を評価する一つの方法は、そのプロセスが個々の学習者にとって信号対雑音比の向上につながるかどうかを検討することである。学習者によって特性が異なるため、特定の指導方法であっても、学習者によって信号処理能力に大きな差が生じる可能性がある。
教室での拡張現実や仮想現実の有効性については疑問視する声もあるが、これらは世界中の教師や教育者にとって非常に有用なツールである。研究によって、ARは複雑な構造や目に見えない構造に対する生徒の理解を向上させることができると証明されている。[ 26 ] ARとVRは、黒板や教室では得られないような、楽しくて励みになる方法で子供たちに新しい概念を紹介することができる。これらの現実世界は子供たちの学習を助けるだけでなく、研究者が子供の学習能力を促進または阻害する特定の特性を特定するのにも役立つ。[ 27 ]
教育のためのこれらの媒体には、リスクや健康上の懸念があるため、対面ではなく仮想的に実験を行う能力が含まれます。実施されたある研究は電磁気学の理解に焦点を当てたもので、非AR環境と比較して、ARは学生の構造現象を視覚化する能力を高め、認知負荷を軽減し、モチベーションと自己肯定感を向上させることが証明されました。[ 26 ]しかし、これは物理的な体験の場合に限られるようで、理論的な概念の理解においてARが優位であることを証明するものは何もありませんでした。[ 26 ]このため、ARは教室を完全に置き換えることはありませんが、子供たちのSTEM概念の理解を大きく前進させるでしょう。
学校で導入するには、まだ研究が不十分で比較的新しい技術であることを覚えておくことが重要です。AR体験の作成に使用される技術は1990年に遡りますが、2010年頃まで教育目的で広く使用されていませんでした。[ 28 ]教育現場でのARの使用方法を改善するためにできることはたくさんあります。どのような種類の研究が行われたかにも注意する必要があります。記録されている研究の大部分は物語ベースで定性的な文献レビューですが、メタ分析を実行する方がより正確で信頼できると示唆する人もいます。[ 28 ]簡単に言うと、メタ分析とは、多くの個々の研究実験を集めて研究し、情報が私たちに何を教えてくれるかについてより多くの予測を行う方法です。これは、組み込まれた研究の数と、研究方法が異なる研究により、1つのケースの結果だけではなく、見つかったデータのより有効な表現を提供します。
ARは、人々が学ぶだけでなく、学び続けたいと思えるような、探求の世界を切り開きます。3D VLEを使用することで、ARは、そうでなければ費用がかかったり、行くことが不可能だったりする場所に、人々が数秒で旅行することを可能にします。[ 26 ]これは、人が世界のどこにいても、旅行先の文化に没頭できることを意味します。ARは、旅行や現象の研究をよりインタラクティブにし、その手軽さと楽しさから、私たちが使い続けたくなるように誘います。
ARは教室では役立ちますが、教室外の非公式な学習環境の方が生徒の学習に大きな影響を与えることがわかっています。[ 28 ] ARがこれらの非公式な環境での学習にどのように影響するかを比較するのに十分なサンプルサイズを持つ研究はまだありませんが、このサブセクションの2番目の段落で述べたように、人々は刺激や報酬がなくても、無意識のうちにARを通して学ぶことができます。
ARが最も大きな恩恵をもたらすグループは、学士またはそれに相当するレベルである。操作の複雑さと情報過多のため、ARは幼い子供には効果が低いと考えられている。この研究はまた、ARが工学、製造、建設分野の個人により大きな影響を与えるという以前の主張を裏付け、社会科学の理解には役立たないことを証明している。[ 28 ]
拡張学習は、生徒だけでなく保護者も学習できるようにしました。モバイルゲームなどのツールにより、保護者は子供が学校で何を学んでいるかをより完全に理解しやすくなりました。テクノロジーは、子供のコンテンツを新しいプラットフォームに持ち込み、保護者が子供が学校で学んでいることと有意義なつながりを作ろうとする際に役立ちます。[ 29 ]さらに、拡張現実は、幼児が言葉を発音する能力を身につけるための新しい学習方法をもたらしました。タブレットで読み上げる本にマーカーラベルを使用することで、画面に画像が表示され、音声ナレーションが加わり、読書が強化されます。[ 30 ]
教育における拡張現実（AR）は、従来の学習プロセスの時間と場所を変える可能性を秘めています。この学習スタイルは、新しい学習方法をもたらします。テクノロジーの急速な発展と、若い世代が最大のユーザーであることから、この学習プラットフォームは、この世代と彼らのスマートフォンを結びつけ、知識習得を可能にする力を持っています。まだその可能性は十分に開拓されていませんが、教育における拡張現実は大きな市場となることが期待されています。
この学習スタイルは、従来の教室での講義では学ぶ機会のない科目やトピックへの生徒の関心を高め、視野を広げることができます。興味深い事実、視覚的なモデル、歴史的な出来事に関するデータなどの追加情報は、学習内容への理解を深めるのに役立ちます。この学習プラットフォームは、抽象的な概念を分かりやすく説明し、学習者との交流を促進し、学習したい内容に関する追加情報を発見・学習することを目的としています。
教室での拡張現実（AR）の使用は、教育戦略に劇的な変化をもたらします。Koumpouros（2024）によると、拡張現実（AR）技術によって、よりインタラクティブで体験的な学習機会が可能になり、学生が教材とどのようにやり取りするかが根本的に変わります。[ 31 ]この変化の結果、教育者は教育アプローチを修正し、AR強化学習をサポートする新しいアプローチを作成する必要があります。この変革には、教育におけるAR技術の可能性を最大限に活用するために、従来の教授法と評価戦略を根本的に見直すことが必要です。
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