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探究型学習（イギリス英語ではenquiry-based learningとも綴られる）[ a ]は、質問、問題、シナリオを提示することから始まる能動的な学習の一形態です。これは、一般的に教師が事実や主題に関する知識を提示することに依存する従来の教育とは対照的です。探究型学習は、講師ではなくファシリテーターによって支援されることがよくあります。探究者は、知識や解決策を開発するために、問題や質問を特定して調査します。探究型学習には問題解決型学習が含まれ、一般的に小規模な調査やプロジェクト、研究で使用されます。[ 2 ]探究型指導は、主に思考力と問題解決能力の開発と実践に非常に密接に関連しています。[ 3 ]
探究型学習は、主に教育方法であり、1960年代の発見学習運動の中で、直接指導や丸暗記など、教材から情報を暗記することを求められる従来の指導形態への反動として開発されました。 [ 4 ]探究型学習の哲学は、ピアジェ、デューイ、ヴィゴツキー、フレイレなどの構成主義的学習理論にその源流があり、 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]構成主義哲学とみなすことができます。個人的または社会的な経験に基づいて情報を生成し、意味づけることは構成主義と呼ばれます。[ 8 ]デューイの経験学習教育法（つまり、経験を通して学ぶこと）は、学習者が個人的または本物の経験に積極的に参加して、そこから意味づけを行うことを含みます。[ 9 ] [ 10 ]探究は経験学習を通して行うことができます。なぜなら、探究は、質問を通して内容や資料に関わること、調査や協力によって意味を作り出すことなど、同じ概念を重視しているからです。ヴィゴツキーは、構成主義を、社会やファシリテーターの影響を受ける経験からの学習として捉えました。経験から構築された意味は、個人として、あるいはグループ内で結論づけることができます。[ 8 ] [ 9 ]
1960年代、ジョセフ・シュワブは探究を3つの異なるレベルに分けることを提唱した。[ 11 ]これは後に1971年にマーシャル・ヘロンによって形式化され、彼は特定の実験演習における探究の量を評価するためのヘロン尺度を開発した。[ 12 ]それ以来、多くの改訂が提案され、探究はさまざまな形態をとることができる。探究に基づく教授法には幅広い種類がある。[ 13 ]
探究学習は何千年もの間、教育と学習のツールとして使われてきましたが、公教育における探究の使用の歴史ははるかに短いものです。[ 14 ]古代ギリシャとローマの教育哲学は、中流階級には農業と家事の技術、裕福な上流階級には弁論術に重点を置いていました。科学という学問が尊敬される学問的知識体系とみなされるようになったのは、17世紀後半から18世紀にかけての啓蒙時代、つまり理性の時代になってからのことです。[ 15 ] 1900年代までは、教育における科学の研究は、事実を暗記して整理することに主眼が置かれていました。
20世紀初頭の著名な教育哲学者ジョン・デューイは、科学教育が若い科学的思考者を育成する方法で教えられていないという事実を最初に批判した人物である。デューイは、科学は暗記すべき事実のある科目としてではなく、思考のプロセスと方法として教えられるべきだと提唱した。[ 14 ]デューイがこの問題に最初に注目した一方で、科学教育における改革の多くは、ジョセフ・シュワブの生涯にわたる研究と努力に続くものであった。ジョセフ・シュワブは、科学は私たちが住む世界についての安定した真実を特定するプロセスである必要はなく、むしろ柔軟で多方向的な探究主導型の思考と学習のプロセスであるべきだと提唱した教育者であった。シュワブは、教室での科学は、実践的な科学者の仕事により近いものであるべきだと考えていた。シュワブは、今日見られる探究プロセスの分解と一致する3つのレベルのオープン探究を開発した。[ 16 ]
シュワブが概説した科学的探究の段階的レベルは、生徒がより高度な探究に触れる前に、思考スキルと戦略を身につける必要があることを示している。[ 16 ]実際には、生徒が自分で質問、方法、結論を導き出せるようになるまで、教師や指導者がこれらのスキルを段階的に支援する必要がある。[ 17 ]
探究学習中に人々が行う具体的な学習プロセスには、次のものが含まれます。[ 19 ] [ 20 ]
探究学習には、質問の作成、観察、既に記録されている情報を調べるための調査、実験方法の開発、データ収集のための機器の開発、データの収集、分析、解釈、考えられる説明の概要作成、将来の研究のための予測の作成が含まれます。[ 21 ]
探究型教育と学習、そしてその文脈の中で存在し得る探究のさまざまなレベルについては、多くの異なる説明があります。ヘザー・バンチとランディ・ベルによる「探究の多くのレベル」（2008年）[ 17 ]というタイトルの記事では、探究の4つのレベルが明確に概説されています。
レベル1：確認探究 教師は特定の科学テーマやトピックを教えた後、結果が既に分かっている活動を通して生徒を導くための質問と手順を作成します。この方法は、教えた概念を定着させ、生徒が手順に従うこと、データを正しく収集・記録すること、そして理解を確認・深化することを学ぶのに最適です。
レベル2：構造化された探究 教師は最初の質問と手順の概要を提示します。生徒は収集したデータを評価・分析することで、発見した事柄の説明を構築します。
レベル3：指導付き探究 教師は生徒に研究課題のみを提示します。生徒は、その課題を検証するための独自の手順を設計し、それに従って実験を行い、結果と発見を発表する責任を負います。
レベル4：自由探究／真の探究 生徒は自ら研究課題を設定し、綿密に練られた手順を設計・実行し、調査結果を発表します。このタイプの探究は、生徒が自ら探究課題に取り組む科学フェアなどでよく見られます。
BanchiとBell（2008）は、教師は探究指導を低レベルから始め、生徒の探究スキルを効果的に伸ばすために、オープンな探究へと進めていくべきだと説明している。オープンな探究活動は、生徒が内発的な興味によって動機づけられ、かつ独自の調査研究を行うためのスキルを備えている場合にのみ成功する。[ 22 ]
探究型学習の重要な側面はオープンラーニングの使用です。証拠によれば、低レベルの探究だけを利用するだけでは、批判的思考と科学的思考を最大限に伸ばすには不十分です。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]オープンラーニングには、達成しなければならない規定された目標や結果はありません。与えられた資料や状況から情報を操作し、意味を作り出す個人に重点が置かれています。[ 26 ]多くの従来型の構造化された学習環境では、人々は期待される結果を伝えられ、その後、それが事実であることを「確認」または証拠として示すことが期待されます。
オープンラーニングには多くの利点があります。[ 25 ]それは、学生が単にルーチンのように実験を行うのではなく、収集した結果とそれが何を意味するのかについて実際に考えることを意味します。従来の非オープンな授業では、学生は、期待していた結果と異なる結果が得られた場合に、実験が「失敗した」と言う傾向があります。オープンラーニングでは、間違った結果というものはなく、学生は収集した結果の長所と短所を自分で評価し、その価値を判断しなければなりません。
オープンラーニングは、アメリカのジョン・デューイやドイツのマルティン・ヴァーゲンシャインなど、多くの科学教育者によって開発されました。[ b ]ヴァーゲンシャインの考えは、特にオープンラーニングと探究型学習の両方を教育現場で補完するものです。彼は、生徒に単なる事実を教えるのではなく、学んでいることを理解し、説明できるようにすべきだと強調しました。彼の最も有名な例は、物理の生徒に落下する物体の速度を尋ねたときのことです。ほとんどすべての生徒が方程式を導き出しましたが、その方程式の意味を説明できた生徒はいませんでした。ヴァーゲンシャインはこの例を用いて、知識よりも理解の重要性を示しました。[ 28 ]
指導付き探究と自由/真の探究はどちらも科学リテラシーと興味を促進することがわかっていますが、それぞれに利点があります。自由/真の探究は長期的には指導付き探究よりも生徒の主体性、柔軟性、適応性に貢献する可能性がありますが[ 29 ]、認知負荷が高くなる可能性があり、時間と内容の学習という点では指導付き探究の方が効率的であると主張する人もいます[ 30 ] 。
教育社会学者のフィリップ・ブラウンは、探究型学習を、外発的に動機づけられた獲得型学習（例えば、資格取得のために試験で高得点を取るなど）とは対照的に、内発的に動機づけられた学習（例えば、知識そのものに対する好奇心や興味など）と定義した。 [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]しかし、探究型学習という用語は、探究型学習の同義語として使われることもある。[ 34 ] [ 35 ]
文献によると、探究には、年齢や経験によって豊かになる因果関係や共起などの複数の認知プロセスと変数が必要であるとされています。[ 36 ] [ 37 ] Kuhn ら (2000) は、明示的なトレーニング ワークショップを使用して、米国の 6 年生から 8 年生の子供たちに定量的研究を通して探究する方法を教えました。研究の最後に探究ベースのタスクを完了することで、参加者はさまざまな探究戦略を適用して強化されたメンタル モデルを示しました。[ 36 ]同様の研究で、Kuhan と Pease (2008) は、探究のための足場戦略の有効性を調べるために、4 年生から 6 年生までの米国の子供たちを追跡する縦断的な定量的研究を完了しました。結果は、子供たちが探究タスクで 7 年生の対照群よりも優れた成績を収めたため、足場から恩恵を受けたことを示しました。[ 37 ]
新しい探究プログラムは専門家の協力から恩恵を受ける傾向がある。[ 38 ]探究学習の教師研修とプロセスは、最大限のリソースが使用され、教師が最良の学習シナリオを作成できるようにするための共同の使命であるべきである。Twigg (2010) の実験に参加した教育専門家は、探究がクラスで正しく実施されるように、ワークショップ、週例会議、観察などの年間を通じた専門能力開発セッションを強調した。[ 10 ]もう 1 つの例は Chu (2009) の研究で、参加者は探究プロジェクトの構造とリソースを準備するためのより多くのリソースと専門知識を提供するために、教育者、情報技術者、司書の専門家の協力に感謝した。[ 38 ]
北米の科学教育改革のきっかけとなったのは、1957年のソ連の人工衛星スプートニクの打ち上げでした。この歴史的な科学的ブレークスルーは、アメリカの学生が受けている科学技術教育について大きな懸念を引き起こしました。1958年、米国議会は数学と科学の教師に適切な教材を提供するために、国防教育法を制定し可決しました。 [ 21 ] [ 39 ]
アメリカの次世代科学基準（NGSS）は、科学教育への3つの部分からなるアプローチ、すなわち分野別中核概念（DCI）、科学および工学実践（SEP）、および横断的概念（CCC）を導入することにより、生徒中心の探究型教育法を採用しています。[ 40 ]この基準は、生徒が教室で科学的実践を行うことによって科学を学ぶように設計されています。生徒は、質問をする、調査を計画して実行する、協力する、データを収集して分析する、証拠に基づいて議論するなどの実践を用いて、科学的内容領域の中核となるアイデアと概念を学びます。これらの実践は、その分野が科学に基づいているかどうかに関わらず、現代社会や職場での成功の指標であることが示されている21世紀型スキルに匹敵します。 [ 41 ]
科学教育における探究型教育法は、より伝統的な教育法を用いた場合と比較して、生徒の科学的知識とリテラシーを高めることが示されている。[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]しかし、探究型授業の生徒は科学的知識が高いことが示されている一方で、伝統的な方法で教えられた同年代の生徒と比較して、フラストレーションが増し、科学的能力に対する自信が低下することも示されている。[ 43 ] [ 45 ]また、探究型教育法は生徒の科学的達成度を向上させることが示されている一方で、社会的文脈を考慮に入れる必要があることも研究で示されている。これは、社会的および経済的地位の違いに基づく探究型学習への生徒の準備状況の違いにより、生徒間の達成度格差が縮小するのと同じくらい拡大する可能性があるためである。[ 46 ]
探究型学習教室の生徒の科学的知識が、従来の方法で指導された生徒と比べて有意な差がない場合でも、探究型学習の生徒の問題解決能力が向上していることがわかった。[ 42 ]探究は、教育学的枠組みおよび学習プロセスとして、問題解決型学習や5E教育モデルなど、多くの教育モデルに適合する。
探究は教育的枠組みとして、問題解決型学習（PBL）課題と併用すると特に効果的であることが示されています。[ 42 ] [ 47 ] [ 48 ]生徒中心の戦略として、問題解決型学習は探究型教室によく適合します。生徒は科学を実践することによって科学を学びます。つまり、質問をし、実験を設計し、データを収集し、主張を立て、データを使用して主張を裏付けます。科学教室で探究の文化とコミュニティを作ることで、生徒は仲間と協力して周囲の世界やコミュニティに影響を与える問題を解決する方法を探究することによって科学を学びます。[ 48 ]日常生活に影響を与える現実世界の問題に直面した生徒は、関与度が高まり、提示された問題を解決する意欲が高まることが示されています。[ 48 ]
5Eモデル科学教育は、科学教師が生徒中心の探究型授業や単元を開発するのに役立つ計画構造です。5Eモデルでは、生徒は科学者が疑問を探求するのと同じアプローチを使って疑問を探求することで科学を学びます。このアプローチを使うことで、科学教師は生徒が教室で学んだ科学的内容を自分たちの生活の中の現象と結びつけ、その学びを科学分野だけでなくそれ以外の分野にも応用できるように支援します。[ 49 ]
5Eモデルは、学習プロセスのさまざまな段階で繰り返される可能性のある以下のセクションに分かれています。
効果的なコラボレーションとコミュニケーションは、科学者やエンジニアの日常生活に不可欠な要素であり、その重要性は、次世代科学基準の科学および工学の実践におけるこれらのスキルの表現に反映されています。探究型教育は、特に生徒が探究コミュニティに参加する場合に、これらのスキルをサポートします。[ 44 ] [ 48 ]探究型科学クラスで積極的にコラボレーションとコミュニケーションを行っている生徒は、これらのスキルの多くを示し、発展させます。[ 47 ] [ 48 ] [ 44 ] [ 42 ]具体的には、これらの生徒は次のようになります。
社会科の州基準のための大学、キャリア、市民生活（C3）フレームワークは、全米社会科協議会[ 51 ]を含む州と社会科組織との共同作業であり、社会科教育を調査の実践に集中させ、「私たちの社会世界における学際的な課題について、生徒が知り、分析し、説明し、議論する能力を育成する際に支援する学際的な概念と実践」を強調するように設計されました。[ 51 ] C3フレームワークは、4つの側面を組み込んだ「調査アーク」を推奨しています。1. 質問を開発し、調査を計画する。2. 学際的な概念とツールを適用する。3. 一次資料を評価し、証拠を使用する。4. 結論を伝え、情報に基づいた行動をとる。[ 51 ]例えば、このアプローチのテーマは、今日と過去のエチケットの探求である可能性があります。生徒は独自の質問を立てるか、「なぜ男性と女性は異なるエチケットの規範に従うことが期待されているのか」などの本質的な質問から始めるかもしれません。生徒たちは、時代を通じたマナーの変化と継続性、そして異なる文化や人々の視点を探求します。生徒たちは、さまざまな時代の礼儀作法書などの一次資料を分析し、探究課題に対する答えとなる結論を導き出します。生徒たちは最終的に、正式なエッセイや創造的なプロジェクトで結論を発表します。また、学校の雰囲気を改善するための解決策を提案するなど、行動を起こすこともあります。[ 52 ]
ロバート・ベインは著書『生徒の学び方』の中で、「歴史を問題化する」と呼ばれる同様のアプローチについて述べている。[ 53 ]まず、中心となる概念を中心に学習カリキュラムが構成される。次に、疑問と、目撃者の歴史的記録などの一次資料が提供される。探究の課題は、中心となる疑問に答える歴史の解釈を作成することである。生徒は仮説を立て、情報を収集して検討し、データを評価しながら仮説を再検討する。
2009 年の Charles Pascal の報告を受けて、カナダのオンタリオ州教育省は、探究と遊びに基づく学習に重点を置いた全日制幼稚園プログラム、早期学習幼稚園プログラムを実施することを決定しました。[ 54 ] 2014 年 9 月現在、オンタリオ州のすべての小学校でこのプログラムが開始されています。カリキュラム文書[ 55 ]では、このプログラムの哲学、定義、プロセス、およびコアとなる学習概念が概説されています。ブロンフェンブレンナーの生態学的モデル、ヴィゴツキーの最近接発達領域、ピアジェの児童発達理論、デューイの経験学習が、このプログラム設計の中核となっています。研究が示すように、子どもは、一人でもグループでも、遊びを通して最もよく学びます。カリキュラム文書では、ごっこ遊びまたは「ふり遊び」、社会劇遊び、構成遊びの 3 つの遊びの形態が挙げられています。遊びと本物の経験を通して、子どもは環境 (人や物) と交流し、物事に疑問を持ち、探究学習へとつながります。 15ページの図表には、幼児の探究プロセスが明確に示されており、最初の関わり、探索、調査、コミュニケーションが含まれています。[ 55 ]新しいプログラムは、学習への包括的なアプローチを支援します。詳細については、カリキュラム文書を参照してください。[ 55 ]
このプログラムは非常に新しいので、その成功と改善点に関する研究は限られています。政府の研究報告書が、新しい幼稚園プログラムの最初のグループの子供たちとともに発表されました。Vanderlee、Youmans、Peters、およびEastabrook（2012）による最終報告書：オンタリオ州全日早期学習幼稚園プログラムの実施の評価は、一次調査で、オンタリオ州の新しい幼稚園プログラムに参加しなかった子供たちと比較して、支援が必要な子供たちの方が改善が見られたと結論付けています。[ 56 ]すべての部門と教科領域における探究型学習と同様に、この教授/学習方法の全容を検証するには、長期的な研究が必要です。
2013年以来、オランダの子どもたちは探究型教育プログラムを通して読み方を学ぶカリキュラムに参加している。オランダの発達心理学者エヴァルト・ヴェルヴァートによるこのプログラムは、Ontdekkend Leren Lezen（OLL；「発見型読み方学習」）と呼ばれ、3つの部分から構成されている。[ 57 ] OLLの主な特徴は、読み書き能力が成熟している子どもを対象としている点である。読み書き能力の成熟度は、Reading Maturity Testで評価される。これは、2つのサブテストからなる記述式テストである。[ 58 ]
Chu (2009) は、香港の学生が複数の教育者の支援を受けて行った探究プロジェクトの成果を検証するために混合法デザインを使用しました。Chu (2009) の結果は、対照群と比較して子供たちのモチベーションが高く、学業成績も優れていることを示しています。[ 38 ]
Hmelo-Silver、Duncan、およびChinnは、構成主義的な問題解決型学習および探究型学習方法の成功を裏付けるいくつかの研究を引用している。例えば、彼らは探究型科学ソフトウェアアプリケーションであるGenScopeと呼ばれるプロジェクトについて説明している。GenScopeソフトウェアを使用した学生は、対照群と比較して著しい進歩を示し、特に基礎コースの学生で最大の進歩が見られた。[ 59 ]
ガイアーによる、中学生を対象とした探究型科学の有効性に関する大規模な研究では、高難易度の標準化テストでの成績によって実証され、最初のコホートの生徒では14%、2番目のコホートの生徒では13%の改善が見られました。この研究では、探究型教授法がアフリカ系アメリカ人の生徒の学力格差を大幅に縮小することも明らかになりました。[ 59 ]
探究型科学にはいくつかのよくある誤解があり、その1つ目は、探究型科学は単に生徒に科学的方法に従うことを教える指導であるというものです。多くの教師は、生徒として科学的方法の制約の中で活動する機会があり、探究学習も同じであるはずだと考えています。探究型科学は、6つの簡単なステップで問題を解決することだけではなく、科学的プロセス全体を通して発達する知的問題解決スキルに、より広く焦点を当てています。[ 60 ]さらに、すべての実践的な授業が探究型とみなせるわけではありません。
教育者の中には、真の探究方法はレベル4であるオープン探究だけだと考える人もいます。オープン探究は最も本格的な探究の形かもしれませんが、この高レベルの探究で成功するには、生徒が身につけておくべき多くのスキルと概念的理解のレベルがあります。[ 17 ]探究型科学は、生徒の高次の思考を育む指導戦略と考えられていますが、使用される複数の方法の1つであるべきです。科学への多面的なアプローチは、生徒の関心を引きつけ、学習を継続させます。
キルシュナー、スウェラー、クラーク（2006）[ 61 ]の文献レビューによると、構成主義者は互いの研究を引用することが多いものの、実証的証拠はあまり引用されていないことがわかった。それにもかかわらず、多くの教育者がこの学習哲学について書き始めたため、構成主義運動は1990年代に大きな勢いを得た。
カリフォルニア大学サンタバーバラ校のリチャード・E・メイヤーは2004年に、認知構成主義や社会構成主義の名の下に行われる発見学習を好ましい指導方法として用いることの利点について、常識のある人なら誰でも懐疑的になるような十分な研究証拠があると書いた。彼は、1960年代に頂点に達した問題解決ルールの発見、1970年代に頂点に達した保存戦略の発見、1980年代に頂点に達したLOGOプログラミング戦略の発見に関する研究をレビューした。いずれの場合も、生徒の学習と応用を助ける上で、純粋な発見よりも誘導された発見の方が効果的だった。[ 62 ]
探究型学習は、生徒の知識や技能の測定を重視する標準ベースの評価システムで一般的な標準化テストとは相容れないものと捉えられることがある。
2006年の記事で、トーマス・B・フォーダム研究所の所長であるチェスター・E・フィン・ジュニア氏は、「しかし、教育における多くのことと同様に、それは行き過ぎてしまう…（このアプローチは）ある程度は良い」と述べていると引用されている。[ 63 ]同組織は2005年に調査を実施し、州が探究型学習に重点を置きすぎていると結論付けた。[ 64 ]
探究型学習は実施前に多くの計画が必要となるため、注意が必要です。教室ですぐに導入できるものではありません。生徒の知識やパフォーマンスをどのように測定し、基準をどのように組み込むかについて、測定方法を確立する必要があります。探究活動における教師の責任は、生徒の学習を支援し促進することです（Bell et al., 769–770）。教師がよく犯す間違いは、生徒の弱点がどこにあるのかを見抜く洞察力に欠けることです。ベインによれば、教師は生徒がその分野の専門家と同じ前提や思考プロセスを持っていると想定してはならないとされています（p. 201）。
探究型授業では、すべての生徒が同じ量のことを学ぶわけではありません。生徒が学習目標を真に達成するためには、学習テーマに積極的に取り組むことが不可欠です。教師は、生徒の思考プロセスを探るための質問を準備し、正確な評価を行う必要があります。探究型科学には多くの時間、労力、そして専門知識が必要ですが、真に本質的な学習が実現すれば、そのメリットはコストをはるかに上回ります。