子どもは教室で問題を解く際に困難を感じることが多く、それがうっかりしたミスにつながることがあります。しかし、そのミスは不注意によるものなのでしょうか。それとも、このような現象を説明する別の理由があるのでしょうか。
「認知負荷理論」として知られる学習理論は、子どもがなぜミスを犯すのかを解明する手助けとなります。
認知負荷理論とは何でしょうか。
ランダムな文字列「XJGTYR」を覚えてもらうとしたら、どのくらいの間覚えていられると思いますか。
では、「HYSIDHWGDXBU」を覚えてもらうとしたらどうでしょうか。明らかに、この2つ目の課題はより難しいでしょう。
これまで 数年来知られてきたことですが 、短時間でこのように覚えられる項目の数は約5個から9個の間であるとされています。したがって、最初の並びは覚えられるかもしれませんが、何らかの記憶術を用いない限り、2つ目の並びは困難でしょう。
では、「INDEPENDENCE」という文字列を覚えてもらうとしたらどうでしょうか。
文字数は「HYSIDHWGDXBU」と同じ12文字です。しかし、この並びを覚えられる可能性ははるかに高くなります。
これは、「independence」が意味する概念が長期記憶に蓄えられているためです。したがって、文字の並びに意味を与えることができ、その結果、12個の項目ではなく、実質的に1つのまとまった項目として扱えるようになります。
なぜこのことが重要なのでしょうか。
短時間に覚えられる項目数の上限は、実質的に私たちの情報処理能力の上限でもあります。
これらの項目に何らかの操作を加えようとする場合、扱える数はさらに少なくなる可能性が高いです（5個から9個の項目のうちいくつかは、操作を行う際に消費されてしまいます）。
しかし、「independence」の例が示すように、長期記憶に蓄えられた概念を活用できれば、情報処理能力への負荷、すなわち問題の認知負荷を軽減することができます。
例えば、43×7を頭の中で計算しようとする場合を考えてみてください。
典型的な方法は、4×7=28を求め、それに10を掛けて280を得て、3×7=21を求め、それを280に加えて301を得るというものです。この方法では、21を計算している間、280という値を短期記憶に保持しておく必要があります。
3×7=21であることをすぐに知っていれば、これは比較的簡単に行えます。しかし、その部分を繰り返し加算などの方法で一から計算しなければならない場合、280という数値を忘れてしまうかもしれません。
これは、九九を暗記することが重要である理由の一つであり、 「九九を知っておく必要はない」と主張する人々が 考慮していない理由でもあります。
この効果は暗算に限ったものではなく、重要です。生徒が解くよう求められる数学の問題の多くは、文章題の形で出題されます。
こうした問題を解く鍵は、どのような計算を行う必要があるかを見極め、それに照らして自分の進捗を確認することです。基本的な一桁の掛け算や足し算に処理能力を取られていなければ、これははるかに容易になります。
また、これが筆算のような数学的操作の標準的な手順がうまく機能する理由でもあります。これらの手順は計算の途中段階を書き留めるため、それらを短期記憶に保持しておく必要がありません。その結果、認知負荷が軽減されるのです。
しかし、これは数学だけの話ではありません。
そろそろ考え始める時です
実際、複雑な問題を解くことを求められ、いきなり深い部分に放り込まれると、多くの初心者の学習者は考えるべきことが多すぎて処理しきれず、負荷がかかりすぎて、解決策を見つけるのに苦労することになります。
これは、 問題解決型・探究型学習 （事実を単に提示するのではなく、問い、課題、シナリオを提示すること）などのアプローチが、大きな期待を集めながら成果をほとんど上げられなかった主な理由の一つです。それでもなお、こうした手法は非常に人気があります。
次のような主張を耳にしたことがあるかもしれません。 「知識はマウスをクリックするだけで手に入るのだから、 もはや記憶しておく必要はない」というものです。
問題は、インターネット上に散らばっている情報を使って考えることはできないという点です。長期記憶に蓄えられた知識は、必要なときに苦労なく思い起こすことができます。
実際、資料を批判的に分析する際には、まさにこのようなことが起こりがちです。 私たちは自分の持つ知識を 提示された内容に照らして用います。両者の間に食い違いがあれば、懐疑的な姿勢をとったり、さらなる情報を求めたりします。
生徒が愚かなミスをする理由がある
以前は、生徒が時に不注意で、課題に愚かなミスをするのだと考えていました。
数学では、これは問題を最後まで適切に解き切れないという結果になることがよくあります。例えば、xを求めたのにyを求めることを忘れてしまうのです。物理では、単位を書かずに答えを書いてしまう生徒もいます。英語では、文章のサンプルにおけるスペルミスを訂正できる生徒が、自分の文章では全く同じミスをしてしまうことがあります。
しかし、人間の情報処理能力には限界があることを理解すると、これらの誤りは、まだ熟達していない学習者から当然予想されるものだと分かります。
問題を解いたり文章を組み立てたりする際の負荷は、生徒の注意を奪うため、yを求めることを思い出したり、スペルを確認したりする余地が残らなくなります。
短期的な解決策は、指導を適切に構成し順序立てることで、これらの過程を時間的に分けることかもしれません。例えば、独立した執筆段階の後に独立した確認段階を設けるように、作業を小さな部分に分けます。
長期的な解決策は、多くの手順が自動化され、意識的な思考を必要としなくなるまで練習を重ね、細部に注意を向ける余裕を生み出すことです。
本記事は、 The Conversationとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムによる見解の支持を意味するものではありません。
The Agendaの最新情報を追うには、 週刊ニュースレターにご登録ください。
執筆者：Greg Ashmanは、UNSW Australiaで教育設計（Instructional Design）の博士課程に在籍しています。
画像：患者の脳の断面図の展示の前を歩く女性。REUTERS/Brian Snyder.
