中学校、高校、大学でよくある状況です。数学の試験に向けて準備をしています。試験後に評価されるのは各自の成績なのに、グループで勉強する価値はあるのでしょうか。また、グループ学習はどのように進めれば、その後、一人ひとりの成績向上につながるのでしょうか。
アンネ・ダイグルマイヤーとレナート・シャルクは、こうした問いに取り組んでいます。二人は、エルスベート・シュテルンが率いるチューリッヒ工科大学（ETH Zurich）の学習・教授研究講座で研究を行っています。現在進行中のプロジェクトの初期成果は、学会ですでに発表しています（たとえば、 2013年認知科学会年次大会で）。成果は、ETH Zurichの意思決定科学実験室で、ETH、チューリッヒ大学、チューリッヒ教員養成大学の学生を対象に行っている実験に基づいています。
各実験では、3人の学生がチームを組みます。最初の段階では、全員がコンピューターを使って個別に学習します。確率論の基本原則に関する文章題が与えられます。問題は同じ種類ですが、応用分野はそれぞれ異なります。その後、チャットフォーラムで情報を交換し、問題に一緒に取り組みます。
研究者は事前・事後テストを用いて、各参加者がどれほど進歩したかを測定できます。また、チャットの記録を分析し、学生同士がどのようにやりとりするか、グループ学習が個人の成績とどのように関係するかを調べることができます。
個人の成績に焦点を当てる
「学習研究者として、私はグループの成績よりも個人の成績に重点を置いています」とアンネ・ダイグルマイヤーは述べます。「私たちが研究しているのは、グループの成績そのものではなく、他者と協力し、グループの一員として学ぶことで、個人の学習がどう向上するかです。」
レナート・シャルクは一例を挙げます。一般に、グループ作業では成果物に焦点が当てられます。たとえば、さまざまな分野の技術者がそれぞれの専門知識を持ち寄って火星探査車を設計しました。この遠隔操作ロボットは現在、火星を探査し、測定値やデータを地球の科学者に送信しています。
学習・教育の場でも、グループ内で資源や情報を分担すれば、同様の状況を作ることができます。心理学者はこの種の学習状況を「グループ・パズル」と呼びます。従来型のグループ・パズルでは、各自がまず一つの小テーマを学び、そのテーマについてグループ内の専門家になります。
その後、グループで情報を持ち寄り、小テーマをもとに全体的なテーマを探究し、学んだことを使って問題を解きます。こうして生じるさまざまな相互依存関係は、グループのメンバーが協力する意欲を高めます。また、作業を分担することで、学習者は時間を節約できます。
しかし、中等教育や大学で教える場合、従来型のグループ・パズルが最善の方法とは限りません。「従来型のグループ・パズルのモデルを授業に取り入れると、最終的に学生は、自分で学んだテーマや学習内容ほど、他の学生が説明したものに自信を持てません」とダイグルマイヤーは言います。「一般に、異なる専門知識をもとにグループで協力する場合、知識をすべて共有することはまれで、すでに知っていたことをまとめるにとどまります。」
多くの題材、一つの原則
そこでダイグルマイヤーとシャルクは、従来型のグループ・パズルとは異なり、実験ではグループのメンバーに異なるテーマや学習内容を割り当てません。代わりに、全員が同じ原則や概念を示す問題に取り組みます。学生ごとに異なるのは、課題の題材となる応用分野です。
そのため、全員が異なる教材から学び、議論では他の学生の異なる視点から恩恵を受けることができます。初期の 研究 結果は、著者らが改良したグループ・パズルが従来型よりも学習を促進するという仮説を裏付けています。
たとえば、改良版のグループ・パズルでは、あるメンバーが、数日間にわたるサイクリング旅行で異なる色のヘルメットが配られる例を使って、確率論の根本原則に取り組みます。別のメンバーは、化学者が戸棚からラベルのない試料を取り出す例を使い、3人目は実力が拮抗するスキージャンパー同士の競技を題材にします。
最初の例では、ツアーのリーダーが毎朝、参加者5人に異なる色の自転車用ヘルメットを5個配ります。典型的な問題は次のようなものです。「5個すべてが残っているとき、私はいつも最初にヘルメットを渡されます。友人はいつも私の後です。初日に赤、2日目に黄色のヘルメットを受け取る確率はどれくらいでしょうか」「初日に私と友人が赤と黄色のヘルメットを受け取る確率はどれくらいでしょうか。どちらがどちらを受け取っても構いません」「初日に私が赤、友人が黄色のヘルメットを受け取る確率はどれくらいでしょうか。」
中等学校では通常、基礎となる数学の原則を学びますが、大学に進む頃には忘れてしまっている学生もいます。研究者は、知識を復習する必要がある参加者だけを研究に選びました。
基本原則を自分で導き出す
与えられた例を比較し、対照することで、参加者は基礎となる数学の原則を学びます。課題について話し合い、互いに協力するなかで、こうした原則が異なる状況にも当てはまると理解し、別の状況で自分たちがどう活用できるかを認識します。「知識を転移するこの能力は重要です」とレナート・シャルクは言います。「科学や数学の原則、概念が応用される可能性のあるあらゆる場面に備えて学生を教育できる学校はないからです。」
実際の教育を念頭に、アンネ・ダイグルマイヤーはこう結論づけます。「数学教育の目標は、公式や典型的な例を延々と丸暗記させることではなく、概念的で応用可能な知識を教えることであるべきです。」ダイグルマイヤーによれば、こうした知識は柔軟に活用できます。彼女の研究結果は、協働的なグループ学習がそれを促すことを示唆しています。解法、原則、概念について、異なるアプローチを話し合い、比較できるからです。
「教師が事前に協働学習の構成をしっかり整えておくと、とても役立つ場合があります。たとえば、教材を配り、根本原則に学生を導くような、より詳しい議論用の問いを提示することです。ただし、答えを素早く計算する方法など、実際の手順については、学生が自分で練習するほうがよいでしょう。」
ETH Newsとの共同掲載 ETH News
著者：フロリアン・マイヤーは、ETH Zurichの編集者です。
画像：ボーンショフト発見博物館（オハイオ州デイトン）の「Math Midway」展示で、パズルのバランスを取るために重りを置くキャロライン・ハントさん（8歳）。REUTERS/Skip Peterson
