全 問 正 答 で あ る ル ー ル Aの学生の中には、表 4 .6 ‑ 2 の Q 3 、 Q 4 の結果から、モデル r M A G ‑ A J で示された力の関係についてのデータを検索し処理していく P 3 ‑ ‑ ‑ ‑P 6 の手 続 き が 省 略 さ れ 、 矢 印 の 記 号 的 処 理 だ け で 判 断 し て い る 学 生 が い る ( 学 習 者 番 号
1 5
r‑.‑1 7 、計 3人)
0これらの学生は、 「矢印の方に力がはたらく」、 rN極から 力 が は た ら く 」 と 考 え る も の で 、 引 く 力 や 反 発 す る 力 が 物 体 問 に は た ら く こ と を
1 2 0 ‑
表
4 .6 ‑ 2
質 問 に 対 す る 反 応 結 果戸
でふ
F
らLQ 2 Q 3 Q 4 Q 5
者習 選 択 肢 問 引 力 、 斥i、缶 相互作慮、
j
日 鉄を が力ルール 題の反)，
ノ J
の 考 の 考 およ番 ぼ す
下にコ
7
問 問 問 問 問 問 問 問 問 問 問 問1 234 1 234 1 234
1 111 0000 0000 O 2 1 111 0000 0000 O 3 1 1 1 1 0000 0000 O 4 1 2 1 1 0000 xOOO O 5 1 111 OxOx Oxxx O
6 1 1 1 1 0000 OOxx O
7 1 111 0000 OOxx ×
A 8 1 1 1 1 0000 OOOx × ( 4 3
先〉9 1 131 OOxO OOxx
×1 0 332 1 0000 OOxx × 1 1 3 333 0000 OOxx × 1 2 133 1 0000 OOxx
×1 3 132 1 0000 OOxx × 1 4 333 3 0000 OOO x X 1 5 111 1 Oxxx x x x x O 1 6 111 1 x x x x x x x x O 1 7 5 555 x x x x x x x x ×
ーーーーーーーーー 聞ーーーーー ーー‑ーーー・・圃ーー・ーーーーーーーーーーーー圃ー ーーーーーーーーーーー ーーーーーーーーー
1 8 1 121 0000 xOxx × 1 9 112 1 0000 xOxx × 2 0 1 1 2 1 0000 OOxx ×
A X 2 1 1 121 0000 xOxx × C
: 2 3
先)2 2 1 121 0000 OOxx X 2 3 1 131 0000 OOxx × 2 4 1 131 xxOO x x x x ×
2 5 113 1 OOxx OOxx ×
2 6 1 1 5 1 OOxO OOxx ×
ー ー ‑，ーーーーー圃 ーーーーー‑ー ー・ー‑‑ ‑・ーー・・・・ーーー圃骨司ーーーーーーーーー 骨唱量司喝a・ー司・‑‑ ‑‑ー ー 昌 司 圃 ー 骨 骨 ー ‑
2 7 3 121 0000 OOxx ×
B 2 8 3 523 0 000 OOxx × ( 1 0
出)2 9 5 325 OOOx OOxx X
3 0 3 323 xx Ox x x x x ×
ーーーーーーーーー ーーーー・ーー 骨量・ーー・ーーーーーー ーーーーーーーーーーーー ーーーーーーーーーーー ーーーーーーーーー
3 1 2 121 0000 OOx x × B X 3 2 2 1 2 1 0000 OOxx × ( 1 3
先)3 3 2 121 xOOO OOxx × 3 4 232 1 0000 OOxx × 3 5 313 1 0000 OOxx ×
ー ， ー ' ー ー ‑‑ー ーーー・・ーー ーーーーーーーーーーーー ーーーーーーーーーーーー ‑・ーーーーーー唱・・ーー ‑‑‑‑‑‑ー申ー
C 3 6 3 323 0000 OOxx × ( 5 !
出)3 7 3 333 0000 xOxx O
ーー・，‑ーーーー・ー 圃ーーー‑ー ーーーーーーーーーーーー ーーーーーーーー壇帽‑・・ ー骨噌喧'ー咽・ーー・ーーー ー・・・9帽ーー‑ーー
そ の 他
3 8 1 123 0000 OOxx
×( 8
月)3 9 211 1 000 0 0000 O
4 0 212 1 OOO x OOxx
×記 号 の 意 味 数 字 は 選
i OJ
は考慮、i x J
は 考 慮 択 肢 番 号 しない一 一一
1 2 1
ほとんど考慮、していない学生であるO
また、 Q2の問
1
、問2
の 結 果 よ り 、 力 を 示 し た 矢 印 の 意 味 に つ い て は 、 「向カ っ て い く 力 」 や 「 離 れ て い く 力 」 と 考 え る 学 生 が い る ( 学 習 者 番 号4
，9 ‑ ‑ ‑ 1 4
，計7
人)0 これは、i ‑ ‑ ‑
か ら に は た ら く 力 」 と い っ た 図4 .6 ‑ 1
の 自 由 記 述 の 答 え と一 致 し な い が 、 物 体 に カ が 内 在 し て 矢 印 の 方 向 に 動 く と い っ た 考 え 方 が 学 生 に あ り 、 選 択 肢 で 示 さ れ る と そ の よ う な 内 容 を 選 択 し て し ま う こ と が 考 え ら れ る 。また、
Q 4
の 結 果 よ り 、 引 き 合 う と か 、 反 発 し 合 う と い っ た 作 用 反 作 川 の 相 互 作 用 に つ い て 考 慮 せ ず 解 答 を 行 っ て い る 学 生 が い る ( 学 習 者 番 号4 ‑ ‑ ‑1 4
、 計1 1
人)。つ ま り 、 手 続 き
P 4
に お い て 検 索 さ れ る2
物 体 間 に は た ら く 力 の 関 係 に つ い て の デ ー タ が 、 作 用 反 作 用 の 相 互 作 用 で な い こ と が 考 え ら れ るO また、問 3、問 4では、答えを記述させた場合は、 「 鉄 か ら 磁 石 に は た ら く 力 」 と 正 答 し て い る に も か か わ ら ず 、 口 頭 で 「 鉄 が 力 を お よ ぼ す こ と が あ る か 」 と 質 問
(Q5)
した場合は、「なし'1
J
と 答 え る 学 生 ( 学 習 者 番 号6 ‑ ‑ ‑ 1 4
、1 7
、計1 0
人 〉 が 多 いO こ の 矛 盾 に つ い て指摘すると、 「わからなし¥J
、 「 磁 石 が 引 い て い る 」 と い っ た 説 明 を 行 っ て い るOこ れ は 、 物 体 聞 に は た ら く 力 に 関 す る 既 存 の 知 識 ( 手 続 き
P 4
で 処 理 ) よ り 、 矢 印 の 方 向 か ら の 解 釈 ( 手 続 きP 5
で 処 理 ) を 優 先 し て い る こ と が 考 え ら れ るO そこ で、 iMAG‑
AJの手続きP7( 総 合 評 価 ) に お い て 、 既 存 の 知 識 よ り 、 矢 印 の 方 向 から の 解 釈 を 優 先 す る よ う に 、 手 続 き が 次 の よ う に 変 更 し た 学 生 が い る と 考 え ら れ る。
‑変更前:
3 3 ‑ ‑ ‑ 3 4
行((EQUAL
HYOUKA 'Wr~ONG2)
，わかりません)((EQUALIYOUKA l，
CORRECT)‑変更後:
(Ol~ (EQ
UAL HYOUKA ' WRONG2)( E Q
UAL IIYO U KA'COI~RECT))
以 上 の よ う に 、 全 問 正 答 す る 学 生 に お い て 、 モ デ ル iMAG
‑
AJで 示 さ れ る 学 生〈学習者番号
1 ‑ ‑ ‑ 3
、計3
人 〉 に 加 え 、 ① モ デ ル iMAG‑
AJで 示 さ れ る 手 続 き が 省 略 さ れ て い る 学 生 ( 詳P習 者 番 号1 5 ‑ ‑ ‑ 1 7
、 計3
人 ) 、 ② 作) i ]
反作用の相互作用を考慮、せ ず 解 答 を 行 っ て い る 学 生 ( 学 習 者 番 号
4 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 1 4
、計1 1
人 ) 、 ③ ② の 中 で 磁 石 と 鉄 に お い て は 、 矢 印 の 方 向 か ら の 解 釈 を 優 先 す る 手 続 き を 使 用 す る 学 生 〈 学 習 者 番 号6 ‑ ‑ ‑ 1 4
、 計9
人)がいることがわかり、 iMAG‑
AJの 手 続 き を 変 形 し た3
つ の 解 答 手 続 き が あ る こ と が 考 え ら れ るO 学 生 は 、 以 上 の よ う に モ デ ル iMAG‑
AJで 示 さ れ た 手 続 き を 省 略 し た り 、 変 形 し た り す る 学 生 の 方 が 多 く 、 答 え は 正 し く て も 様 々 な 解 答 手 続 き を 用 い て い る こ と が 考 え ら れ るOc .
ル ー ルBの 学 生j
レールB
の学生は、 Q2の問l
、問2
の 結 果 か ら 、 力 を 「 向 か っ て い こ う と す る 力」、 「離れていこうとする力」と解釈しているO また、問3
では、 「磁石が鉄122
を引く力」と考えている。このような解.釈は、物体に力が内在して矢印の方向に 動くといった考え方に基づくものと忠われるO また、力の関係についてのデータ を検索し処理していく手続き
P 3 ， . . . . ， P 6
が 省 略 さ れ 、 矢 印 の 記 号 的 処 理 だ け で 判 断 し て い る と 考 え ら れ る 学 生 ( 学 習 者 番 号3 0 )
がいる。D.
ル ー ルC
の学生j
レールCの学生は、 Q2の問 l、問 2の結果から、力を「向かっていこうとする 力」、 「離れていこうとする力」と解釈しているO 矢印がL b
ている方から力がは たらく、あるいは矢印のある方がブJをもっていると解釈して解答を行っているOE .
ル ー ルA X
、BX
の学生ノレール
A X
の学生は、Q 4
の結果から、問 3、同J 4
においては相互作用を考えず、磁 石 だ け が 力 を も っ と い っ た 解 釈 を 行 っ て い るo Q2の選択肢問題の問 l、問 2、
問 4においては正しい選択肢を選択しているが、問 3では力を示した矢印の意味 を、 「磁石が鉄を引くブ
J J
や「磁石が向かっていくブJ J
と解釈しているO 前述し たように問 3では、ルールXの 適 用 に よ っ て 他 の 問 題 で 用 い た 手 続 き を 補 正 (手 続きP 6
を 補 正 ) し て 用 い る 必 要 が あ る が 、 特 にQ 1
やQ 5
の質問に対する結果から、この手続きの変更に対して疑問を感じる学生はなく、 「磁石が力をもっ」といっ た知識を優先して解答を行っている O
次 に 、 ル ー ル
BX
の学生は、 Q2の選択肢の結果より、 「引く力」、 「押す力」と解釈する学生が比較的多いO 問
4
では、ルールX
の適用によって他の問題で用 いた手続きを補正(手続きP 6
を補正)して用いる必要があるが、特にQ 1
やQ 5
の質 問に対する結果から、この手続きの変更に対して疑問j
を感じる学生はなく、選択 肢においても全員が「磁石が鉄を引く力」としており、 「磁石が力をもっ」といった知識を優先して解答を行っている。
以 上 の よ う に ル ー ルXを用いる場合、問 3あるいは問 4において、手続きを変 更 す る こ と に つ い て は 疑 問 を 感 じ る こ と な く 、 既 存 の 知 識 を 優 先 し て 判 断 し て い るo したがって、モデルで考えた
P 6
の 手 続 き に お い て 補 正 し た 手 続 き を 用 い て い るというより、P 5
とP 6
の手続き(矢印の意味の解釈と検索されたデータの解釈の 比較検討を行う手続き)を省略し、手続きP 4
によって検索した物体聞にはたらく 力に関するデータから、直接解答していると忠われる。つまり、円、P 6
の手続き を省略し、P 1 ， . . . . ， P 4
、P 7
の手続きで判断していることが考えられるO このことにつ いて、内、P 6
を 省 略 し て モ デ ル で シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 っ た 結 果 、 シ ミ ュ レ ー ションは可能であることがわかったO
F.
その他の学生ル ー ル の 不 明 な 学 生 ( 学 習 者 番 号
3 8 ， . . . . ， 4 0 )
は、ル ー ルA
とルールC
を混同して 用 い た り 、 問 題 に よ っ て は 磁 力 線 を 考 慮 し た り す る な ど 、 各 問 題 に お い て 考 え 方123
の 違 う 手 続 き を 用 い て い るO
( 2
)モデノレからの考察以 上 の 結 果 か ら 、 実 際 の 学 生 の 解 答 手 続 き は 、 プ ロ ダ ク シ ョ ン シ ス テ ム の モ デ ル で 示 さ れ た 手 続 き が 省 略 さ れ た り 、 変 形 さ れ た り し て い る 場 合 が あ る こ と が 明 らかになったO また、各ルールの学生に共通して、ブ
J
を 作 用 反 作 用 の 相 互 作 用 と してとらえていない場合が多いとともに、 「引く力、+ ' P
すプJ J
というより、 「向 か っ て い く 力 、 離 れ て い く 力 」 と 考 え る 場 合 が あ り 、 学 生 に は ブJの 内 在 と い っ た 考 え 方 が 強 く あ る も の と 思 わ れ る O し た が っ て 、 各 モ デ ル で 示 し た 物 体 間 に は た らく力に関するデータ〈図4 . 6 ‑ 2
の3 9 ' " ' ‑ ' 4 2
行 で 表 現 ) は 典 型 的 な も の で あ り 、 実 際 の 学 生 の 物 体 問 に は た ら く 力 の 関 係 に つ い て の 知 識 は 、 構 造 上 は 他 の 知 識 と 複 雑 な 関 係 を 形 成 し て い る も の と 思 わ れ 、 今 後 さ ら に 詳 し く 調 べ て い く 必 要 が あ る と いえるO以上のように、先行研究を含めプロダクションシステムによる知識モデルは、
知 識 の 欠 損 部 分 な ど を 明 ら か に す る の に 有 効 で あ り 、 意 味 解 釈 や 記 号 的 解 釈 な と 、 知 識 の 内 容 を 明 ら か に す る の に 有 効 な モ デ ル で あ る と 考 え ら れ るO