空間的思考とは、物体の位置、大きさ、形といった性質や、物体同士の関係を理解する力を指します。
そのため日常生活に欠かせない能力ですが、認知発達の専門家である教授によれば、イングランドでは子どもの「初期学習目標」としての重要度が最近下げられているとのことです。
本稿で教授は、訓練によって空間能力を向上させ、数学やSTEMの成績にプラスの影響を与えられること、特に恵まれない環境の子どもにその効果が大きいことを示しています。
靴箱に靴を重ねて収めるために、靴をどのように回転させればよいか思い浮かべるのに苦労したことはありませんか？
組み立て式の家具は得意ですか？
道案内をするのは得意ですか？
こうした日常の活動には空間的思考が必要です。空間的思考は数学にとって重要であり、物体の位置、大きさ、形といった性質や、物体同士の関係を理解するために私たちが用いる力です。
頭の中で物を操作するとき、たとえば居間の配置をどう変えるかを思い描くとき、私たちは空間能力を使っています。外出先から自宅へ戻る道を辿るときも、空間能力を使っています。
空間能力が高い人は、より興味を持ちやすく、科学、技術、工学、数学（STEM）に関心を持ち、STEM分野の学位やSTEM分野の職業を選びやすい傾向があります。
この関連性は、STEMに必要な能力を考えれば不思議ではありません。数学でデータの傾向を図表で可視化すること、太陽系の図の縮尺を理解すること、周期表の空間的な配置を用いて化学的な関係を理解することなどが挙げられます。
それにもかかわらず、イングランドの国家カリキュラムでは空間的思考がほとんど重視されていません。最近、幼い子どもの優先度が下げられており、「初期学習目標」の一つとしての位置づけも低くなっています。
数学力の不足
リシ・スナク首相は最近、すべての子どもが数学教育を継続することを18歳まで目指すという方針を発表しました。その理由として、職場で数学の能力が必要であることを挙げています。実際、こうした能力が不足していることは確かなようです。
英国のSTEM産業は、STEM人材の不足の結果として年間15億ポンドを失っていると考えられています。英国の就労年齢にある成人の約半数は、小学校レベルの数学力しか身についておらず、数学の困難により英国は年間約202億ポンドの損失を被っていると、慈善団体National Numeracyは推計しています。
スナク首相は、16歳を過ぎても数学教育を続けることを提案しています。しかし、より幼い子どもを対象とした空間的訓練に焦点を当てることは、数学への興味や数学の成績を高め、次世代をSTEM分野の職業へと導くうえで、有望な方法の一つです。
空間能力は訓練によって向上させることができ、空間的訓練は一貫して数学の成績や、その他のSTEM分野の成績を高めており、その中には学位レベルでの成績も含まれます。
子どもの中で空間的訓練の効果が最も大きいのは、空間的訓練の効果が大きいのは、恵まれない環境で育った子どもたちです。つまり、空間的訓練は学力格差を縮める機会をもたらします。パンデミックによる学校閉鎖後、この学習の遅れによって最も影響を受けた子どもたちが遅れを取り戻すうえで、役立つ可能性があります。
さらに、数学が時に退屈なイメージを持たれがちであるだけに特に重要なことですが、空間的な活動は楽しいものです。私たちの空間的活動と訓練に対する関与のスコアからは、子どもたちがこの方法での学習を好んでいることがうかがえます。
空間能力を高める
空間能力を高める簡単な方法はいくつかあります。視覚化（頭の中で過程を思い描くこと）は、関連が示されており、より高い理科と数学の成績と結びついています。また、訓練によって向上させることができます。
幼い子どもは、試行錯誤でジグソーパズルのピースをはめる代わりに、頭の中でピースを回転させるよう促されることで視覚化を身につけられます。年長の子どもは、数式を並べ替える際に、頭の中のスケッチ帳として視覚化を使うよう促されるとよいでしょう。
ドールハウスや玩具の農場セットなどを使った小さな世界での遊びは、子どもが別の視点から物事を見ること、そして空間の規模の違いを理解することを学ぶのに役立ちます。これらはいずれも、数学の学習に役立つ と理科の学習に役立つ空間能力です。
あるプレプリント研究（まだ他の科学者による査読を受けていないことを意味します）において、私と同僚は、レゴなどの組み立ておもちゃを使う際に視覚的な手順に従うことも、空間能力の向上に役立つことを明らかにしました。
これは心的回転（頭の中でピースを回転させ、どの向きに合わせればよいかを考えること）や、部分と全体の関係、たとえばレゴの模型を構成する個々のブロックの関係を理解するのに役立ちます。これは分数や、より一般的な数学の習熟度にとっても有用です。
最後の例として、より多くの空間的な言葉を聞いている子どもは空間能力が高く、空間的な言葉が豊富であることは、数学の成績が良いことと関連しています。
つまり、言葉を使うことが重要だということです。「中に」「上に」「すぐ隣に」といった簡単な言葉を使って物体同士の空間的な関係を説明したり、「小さい」「大きい」といった言葉で物体の性質に注意を向けさせたりします。「平行」や「分離」といった難しい言葉も、特に手の動きを交えて意味を説明すれば、子どもが本来理解しにくい空間の概念を捉えるのに役立ちます。
私はEarly Childhood Maths Groupの一員です。このグループは、幼児期の数学を推進するために協力し合う、幼児教育における数学の愛好家と専門家による独立したグループです。このグループは、大人が子どもの空間的活動の発達を支援できるよう、Spatial Reasoning Toolkitを立ち上げました。
カリキュラムにより多くの空間的思考を取り入れることは、学力格差の縮小、自信の向上、そして子どもたちのSTEM分野の職業への関心を高めることにつながるかもしれません。子どもたちが空間的活動を楽しむことは、数学に対する態度を変えるうえでも役立つ可能性があります。
