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実例効果は、認知負荷理論によって予測される学習効果です。[1] [全文引用が必要]具体的には、問題解決[2] [ページが必要]や発見学習などの他の指導手法と比較して、実例を指導の一部として使用した場合に観察される学習の改善を指します。 [ 3] [全文引用が必要]スウェラーによると、「実例効果は、認知負荷効果の中で最もよく知られ、最も広く研究されています」。[4] : 165
実例は、スキル習得中の認知負荷を軽減することで学習を改善し、「認知負荷軽減の最も初期の、そしておそらく最もよく知られている手法の 1 つです」。[5] : 3 特に、実例は、利用可能なスキーマがほとんどないときに、学習者にとって余分な認知負荷を軽減し、適切な認知負荷を増やすための指示を提供します。内在的認知負荷は、軽減できない基本負荷を提供する 3 番目のタイプの認知負荷です。余分な負荷は、スキル習得の初期段階で実例を足場として使うことで軽減されます。最後に、実例は、自己説明のプロンプトが使用されるときにも適切な負荷を増やすことができます。[5] : 3
レンクルは、実例を「スキル習得の理解を促すために、特定の問題タイプに対するフェードアウトした例のシーケンス」で使用するのが最適であり、プロンプト、ヘルプシステム、および/またはトレーニングを使用して学習者の自己説明を促進することを提案しています。[2] [ページが必要]この見解は、フェードアウトした実例手順と十分にサポートされた問題解決アプローチを比較した実験結果によって裏付けられています。[6]
「しかし、[実例学習]は専門知識が増すにつれてその有効性を失うことに注意することが重要です」[2] [要ページ]これは専門知識逆転効果として知られる効果です。[7] ：259 古典的な実例学習法のさらなる限界には、「1つの正しい解決策とアルゴリズムのスキル領域に焦点を当てること」が含まれます。[2] [要ページ]マルチメディア学習環境におけるこのような制限に対処することは、現在も活発に研究されている分野です。[2]
定義
実例
「実例とは、タスクの実行方法や問題の解決方法を段階的に説明するものである」[8] : 190 実例は、定式化された問題、解決手順、最終的な解決策を紹介することで、認知スキルの初期習得をサポートするように設計されています。[2] [ページが必要] 実例を学習することは、複雑な問題解決スキルを教えるための効果的な指導戦略です。[9] [ページが必要]これは、例に基づく指導が、初心者に解決策の手順を説明する専門家のメンタルモデルを提供するためです。
上記の例のような実例は、数学や幾何学の教科書によく見られますが、他の分野でも使用されています。実例は、音楽、チェス、陸上競技、コンピュータプログラミング向けに開発されてきました。[10] : 185
色あせた実例
「スキル習得の初期段階での実例学習から後期段階の問題解決への移行を容易にするためには、実例のステップを段階的にフェードアウトすることが効果的である」[11] ：59 実例のステップをフェードアウトすることで、学習者が与えられた解決ステップの理由を自分で説明する自己説明活動が誘発される。[11] ：59
学習者が興味のある分野の専門知識を獲得するにつれて、専門知識の逆転効果により実例の有効性が失われます。衰退した実例を使用すると、学習者が実例の学習から問題解決を伴う学習に移行するように構造化することで、この効果に対処できます。[12] [ページが必要]
自己説明
レンクルによれば、自己説明とは「学習者によって提供され、主に自分自身に向けられた説明である。学習教材では直接提供されていない情報が含まれており、解決手順とその理由に言及している。また、問題や問題タイプの構造的および表面的な特徴に言及することもある。」[2] [ページが必要]
「自己説明は重要かつ必要である」[13] : 148 実例に取り組む場合、「成功した学習者はより長い時間例を学習し、より積極的に自分自身に説明した」。[13] [検証失敗]しかし、ほとんどの学習者は受動的で表面的な自己説明者であるため、[14]「実例を積極的に自己説明するように指導されるべきである」。[2]
証拠
実例効果は、実例を学習することによる学習が問題解決よりも効果的であることを示唆しており、多くの研究調査でこの効果が実証されています。
スウェラーとクーパーは、この形式の指導法を最初に使用したわけではないが、認知負荷の観点からそれを説明した最初の人物であることは間違いない。[15] [要ページ] [16] [17] [全文引用]問題解決戦術を研究する際、スウェラーとクーパーは、代数を学習する学習者に対して、従来の問題解決の代わりに実例を使用した。彼らは、実例を学習した学習者は、積極的に問題を解く学習者よりも大幅に優れた成績を収めたことを発見した。[15] [要ページ] [16]スウェラーとクーパーは、問題解決の探索を制限する手段として実例を開発した。[15]重要なのは、スウェラーとクーパーが、個別の実例ではなく、実例と問題のペアを使用したことである。[15] レンクルは、実例をシリーズで使用した場合の方が、実例からの学習がより効果的であると示唆している。[2] [要ページ] ピレイは、中間の問題段階を3つ示す実例の方が1つだけ示すよりも効果的であることを発見したが、段階間の距離は、生徒が独自のつながりを作らなくても段階をつなげることができるほど小さくする必要があると示唆した。[18] : 110
Schwonke らは、認知チューターを用いた 2 つの実験で、実例効果を調査しました。1 つの実験では、学生は実例の提示の有無によって異なる Geometry Cognitive Tutor を使用しました。実験では、実例を提示された学生は、幾何学の手順スキルと概念的理解を習得するのに必要な学習時間が短くなりました。2 番目の実験では、著者らは、実例の目的を理解していないために発生するマイナス効果を回避し、最初の実験で得られたプラス効果を再現し、実例の方が効率効果が高かった理由を説明する根本的な学習アプローチを調査することを目指しました。これらの目的を達成するために、学生に、思考発話プロトコルを使用して、発話して考えるように依頼しました。結果は、最初の実験で得られた効率効果が 2 番目の実験でも再現され、学生の概念的理解が深まったことを示しまし た。[6] : 264
Gog、Kester、Paas (2011) は、電気回路のトラブルシューティングタスクを使用して、問題解決における例に基づく学習の 3 つの戦略が初心者の認知負荷と学習に及ぼす有効性を調査しました。使用された 3 つの戦略は、実例のみ、例と問題のペア、問題と例のペアです。研究の結果、実例のみと例と問題のペアの条件の学生は、問題と例のペアと問題解決の条件の学生よりも大幅に優れた成績を収めました。また、トレーニング中の精神的努力の投資が大幅に少ないにもかかわらず、より高いパフォーマンスが達成されたことも観察されました。[19] : 17
専門知識の逆転効果
多くの研究で実例が学習者にプラスの影響を与えることが示されていますが、Kalyuga et al. (2000, 2001) は、実例効果が学習者の専門知識レベルに関連し、専門知識逆転効果と呼ばれることを示しました。3つの研究では、異なる実験で実例が使用されており、機械工学の画面上の図、リレー回路の回路図の書き方とプログラミングロジックの説明に基づく指示の例があります。さまざまな研究で、実例の効率性効果は無効になり、知識が豊富な学習者にとってはマイナスの効果をもたらすことが多いことが示されました。[20] [21] [ 22] [7] しかし、Nievelstein et al. (2013) は、これまでに研究されてきた実例効果と専門知識逆転効果はどちらも、力学などのよく構造化された認知タスクに基づいていると主張しています。[20] [23]あまり構造化されていないタスク、つまり法律上の事例を使用した研究では、Nievelstein et al.初級法学生と上級法学生の両方を対象に、実例効果と専門知識逆転効果を調査した。研究結果によると、上級法学生の方が事前知識が有意に多かったにもかかわらず、実例は初級法学生と上級法学生の両方に効率効果があったことが示された。[23]
実例に関するもう1つの問題は、QuiliciとMayerによって観察されました。彼らは、学習者に各問題タイプの例を1つではなく3つ提供しても、生徒が後続の問題を適切なタイプに分類する能力に違いは生じないことを発見しました。[24] [ページが必要] WiseとO'Neillが指摘するように、これは追加の指導が学習の向上につながらないと言っているわけではありません。常にそうなると想定することはできません。[25] [ページが必要]
解答例がどの程度完全である必要があるかについても議論がある。パースは、半分だけ解いた問題を与えられた「完了」条件の学習者は、問題を完全に解いた学習者と同程度の成績でテスト問題を解いたことを発見した。[26]
効果的な実例の開発
Ward と Sweller は、ある条件下では「実例学習は問題を解くことよりも効果的ではなく、むしろ効果が低い可能性がある」と示唆している。[27] : 1 したがって、実例学習は効果的に構成され、余分な認知負荷が学習者に影響を与えないようにすることが重要だ。Chandler と Sweller は、実例学習を構成する重要な方法を提案した。彼らは、実例学習内のテキストと図表の統合により余分な認知負荷が軽減されることを発見した。[28]彼らは、この単一のモダリティである注意学習効果を、分割注意効果と呼んだ。 [28] Tabbers、Martens、および Van Merriënboer は、テキストを音声として提示することで分割注意を防止できると提案した。[29]
レンクル氏は、学生が実践的な例題を通して深い理解を得られるのは、次のような場合だけだと示唆しています。
- 説明不要ですが、
- 原則に基づいた、最小限の、例の関係の指導説明を援助として提供する
- 異なる表現間の関係を示す
- 正しい解決手順を選択するために重要な構造的特徴を強調する
- 意味のある構成要素を分離する。[2] [ページが必要]
全ての実例が、タルミジとスウェラーの研究のように印刷物に基づいているわけではありません。例えば、ルイスはアニメーションによるデモンストレーションは実例の一種であると提案しました。[30]アニメーションによるデモンストレーションは、このマルチメディアプレゼンテーションが実例と様相効果を単一の指導戦略に組み合わせているため有用です。
観客
初心者
結局のところ、実例はすべての学習者に適しているわけではない。学習対象について事前の知識がある学習者は、この形式の指導が冗長であると感じ、この冗長性の影響に苦しむ可能性がある。これは専門知識の逆転効果として説明されている。[31]実例は時間の経過とともに薄れ、練習用の問題に置き換えられることが提案されている。[32]したがって、実例を作成する際には学習者とメディアの両方を考慮することが重要であり、そうしないと学習者が期待どおりにパフォーマンスを発揮しない可能性がある。
実例には解決に至る手順が含まれているため、アルゴリズムを適用できるスキル領域（数学、物理学、プログラミングなど）でのみ使用できます。[2] [ページが必要] 詩の解釈などの創造的な追求や、紛争解決、効果的なリーダーシップ、多文化コミュニケーションなど、潜在的な交絡因子が無限にある学習コンテキストでは、解決手順を説明するのがより難しく、実例が最も効果的な指導方法ではない可能性があります。 実例アプローチは、数学学習の最良のマルチメディア原則の1つと考えられています。 実例は、学習者の注意を学習する必要のあるものに向けるだけでなく、リテラシースキルを開発するのに役立ちます。 実例は、検討中の概念を理解した後、初心者の学習者が効果的な問題解決に備えるためのガイドとして機能します。 レンクルは、学習者が実例なしで問題を解決しようとすると、ドメインの理解が非常に限られると主張しています。 したがって、学習者は、認知スキル習得の初めに実例を受け取ると、スキルドメインを深く理解します。これらの例は、学習者に問題を解決するための正しい手順のヒントを与えます。[2] [ページが必要]
2006 年の研究では、初心者学習者は、主題に関する基本的なドメイン知識やリテラシー スキルを習得する前に、不完全または多少不正確な情報を含む例 (いわゆる「フェード例」) を与えられた場合、概念を理解するのに依然として困難をきたす可能性があることがわかりました。これは、初心者または熟練学習者が学習スキーマをどのように構築するか、つまり、問題を検索して解釈する際に使用する適切な手順/アプローチを知っているかどうかに基づいています。 [33]一方、演習例は、事前の知識を持つ学習者にとっては認知負荷となり、冗長性を引き起こす可能性があります。[31]一方、初心者学習者にとっては、演習例はむしろ同様の問題を解決するための直接的なガイドを提供するコンパスとして機能します。[33]これは、初心者学習者が作品の主な特徴を具体化するプロトタイプ、演習例を評価する場合にも当てはまります。これは、初心者学習者が芸術作品やデザインを完全に理解するために必要な意味処理にも役立ちます。[33]
実例モデルは、教師が学習を促進するのに役立つ、非常に重要ないくつかの強力な認知指導テクニックの 1 つです。これは、本物の問題解決のコンテキストで初心者の学習者の知識獲得パターンを大幅に強化する応用原理です。リードとボルスタッドは、1 つの例だけでは、生徒が使用可能なアイデアを誘導するのに十分ではない可能性があり、アイデアを説明する 2 番目の例、特に最初の例よりも複雑な例を組み込むと、転移のパフォーマンスに大きなメリットが得られると指摘しています。したがって、「少なくとも 2 番目の例を追加する」ことは、実例指導設計の基本ルールであると思われます。[34] [ページが必要]さらに、Spiro、Feltovich、Jacobson、Coulson は、類似の問題に対する複数の戦略とアプローチを示す幅広い例を提供すること (および生徒に例を模倣させること) は、幅広い知識の転移と「認知の柔軟性」を促進するのに役立つと断言しました。[35] [ページが必要]
レンクルとアトキンソンによる例に基づく学習の指導モデルは、認知スキルの習得の初期段階で実践例を受け取った場合、学生はドメイン原則をより深く理解することを示唆している。[36] [全文引用が必要]
参照
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