コンセプトインベントリ

概念インベントリは、学生が特定の概念セットについて正確な実用的な知識を持っているかどうかを判断するのに役立つように設計された基準参照テストです。歴史的に、概念インベントリは、解釈を容易にし、大規模なクラスでの管理を容易にするために、多肢選択テストの形式をとってきました。教師が作成する一般的な多肢選択テストとは異なり、概念インベントリの質問と回答の選択肢は、広範な研究の対象となっています。研究の目的には、(a) 特定の質問が尋ねていると思われる範囲と、(b) 質問に対する最も一般的な回答を確認することが含まれます。概念インベントリは、テストの信頼性と妥当性を確保するために評価されます。最終的な形式では、各質問に 1 つの正解といくつかの誤答が含まれます。

理想的には、基準参照テストのスコアは、学生が習得した内容知識の量を反映します。基準参照テストは、 （理論上）個人のスコアをグループのスコアと比較するために使用されないという点で、標準参照テストとは異なります。通常、基準参照テストの目的は、学生が事前に決められた量の内容知識を習得したかどうかを確認することです。カットオフ スコア以上のテスト スコアを取得すると、学生は学習シーケンスで次に続く内容知識の体系の学習に進むことができます。一般に、項目の難易度値が 30% から 70% の範囲にある場合、学生の理解に関する情報を最もよく提供できます。

誤答は、通常（常にではありませんが）学生が一般的に抱いている誤解に基づいています。^[1]テスト開発者は、自由記述形式のエッセイ問題に対する学生の回答を調べたり、学生に「考えさせる」インタビューを実施したりして、学生の誤解を調査することがよくあります。学生が選択した誤答は、研究者が学生の考えを理解するのに役立ち、教師は学生の事前知識（時には、しっかりと抱いている信念）について洞察を得ることができます。この研究の基盤は、機器の構築と設計の基礎であり、教育者が学生のアイデア、科学的誤解、学習を妨げるディダスカロジェニック（「教師誘発」または「指導誘発」）の混乱や概念の欠落に関する手がかりを得るのに役立ちます。

概念目録は教育関連の診断テストです。^[2] 1985 年に Halloun と Hestenes は、学生の運動に関する概念を調べるために「多肢選択式力学診断テスト」を導入しました。^[3] これは、古典的 (マクロ) 力学の基本概念に対する学生の理解度を評価します。その後間もなく、別の概念目録である力概念目録(FCI) が開発されました。^{[3] [4] [5]} FCI は、ニュートン力学の概念に対する学生の理解度を評価するために設計されました。Hestenes (1998) は、「[大学物理学入門コースを修了した学生の] 約 80% がコース開始時にニュートンの第 3 法則を述べることができたが、FCI データによると、コース終了時に完全に理解していたのは 15% 未満であった」ことを発見しました。これらの結果は、さまざまな機関の学生を対象とした多数の研究で再現されています (以下のソース セクションを参照)。とはいえ、FCI が正確に何を測定しているかについては疑問が残ります。^[6] FCIを使用した結果、科学教育コミュニティでは、習得すべき教材に対する生徒の「インタラクティブな関与」の重要性がより認識されるようになりました。^[7]

FCIの開発以来、他の物理学の計測機器も開発されてきた。これには、力と運動の概念評価コンセプト^[8]や簡易電気と磁気評価^[9]が含まれる。 いくつかの概念インベントリがどのように開発されたかについては、Beichnerを参照のこと。^[10]

物理学に加えて、統計学、^[11] 化学、^{[12] [13]} 天文学、^[14]基礎生物学、^{[15] [16] [17] [18]} 自然選択、^{[19] [20] [21]} 遺伝学、^[22] 工学、^[23] 地球科学。^[24]コンピュータサイエンス。^[25]でも概念インベントリが開発されています。

多くの分野では、基礎的な科学的概念は学問分野の境界を超えています。そのような概念の知識を評価するインベントリの例としては、拡散と浸透の理解を評価するためにオドムとバロー（1995）によって開発されたツールがあります。^[26] さらに、エッセイベースのアプローチ^[13]や、化学におけるルイス構造の理解を測定するためのエッセイと口頭試験の概念など、多肢選択式ではない概念ツールもあります。^{[20] [27]}

一部の概念インベントリには問題があります。テストされる概念は特定の分野では基本的または重要ではない可能性があり、関連する概念はクラスやカリキュラムで明示的に教えられていない可能性があり、質問に正しく答えるにはトピックの表面的な理解のみが必要になる可能性があります。したがって、学生の内容の習得を過大評価または過小評価する可能性があります。学生の思考の傾向を識別するように設計された概念インベントリは、教育的介入の結果としての学習の進歩を監視するのに役立たない可能性がありますが、分野の習得は特定​​の機器によって測定される変数ではない可能性があります。ユーザーは、概念インベントリが実際に概念の理解をテストしているのであって、テストの受験能力、言語スキル、またはテストのパフォーマンスに影響を与える可能性のあるその他の能力をテストしているのではないことを確認するように注意する必要があります。

多肢選択式試験を概念目録として使用することには、議論がないわけではない。多肢選択式の概念目録の構造そのものが、複雑で微妙なニュアンスのある状況や考えを、明確な回答を得るためにどの程度簡略化または明確化しなければならないかという疑問を生じさせる。例えば、自然選択における重要な概念の知識を評価するために設計された多肢選択式試験^[19]は、多くの品質管理基準を満たしていない。^[21]この試験の問題の 1 つは、各ペアが自然選択における重要な概念を 1 つだけ測定するように設計された複数の並行項目の各ペアの 2 つの項目の難易度が非常に異なる場合があることである。^[20]もう 1 つの問題は、多肢選択式試験では、診断エッセイ試験と診断口頭試験という 2 つの測定機器における学生の成績に反映される自然選択に関する知識を過大評価してしまうことである。この 2 つの測定機器は、かなり良好な構成妥当性を備えている。^[20] 概念インベントリをエッセイや口頭試験の形で採点することは、労働集約的でコストがかかり、多数の学生に対して実施するのが難しいが、そのような試験は、学生の概念の習熟度と誤解の実際のレベルをより現実的に評価することができる。^{[13] [20]}しかし最近では、生物学やその他の分野の概念インベントリに関するエッセイの回答を採点できるコンピュータ技術が開発されており、 ^[28]エッセイだけでなく（書き起こされた）口頭試験として編成された概念インベントリの採点が容易になると期待されている。

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