教科学習における児童の知識獲得過程の把握の試み
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(2) . 教科学習における児童の知識獲得過程の把握の試み. 佐. 藤. 公. 治. 序 今日， 認知心理学さらに広く言えば認知科学の研究領域では， 人間の高次な情報処理の 活動であ る 「理解」 の問題に足を踏みいれてきている， そして， 理解や知識の獲得の問題を直接の研究対象 にしてし・る教授心理学の問題にも大きなインパクトを与えてきている， 小論は， 授業場面における 教授ｏ学習過程の問題を児童・生徒の理解ないし知識獲得の 過程という側面からとらえていこうと する一連の研究の中で， 主として， 知識獲得とその変容の過程を どう把握していったらよいかとい う方法論を中心に論じたものであり， いわば今後の研究へ向けた探索的試みとその結果を述べたも の で あ る．. 小論では， はじめに， 認知研究の立場からみた授業場面における学習を研究する意義と最近の教 授心理学研究の動向について述べ， さらには， 現実の教室で展開されている児童・生徒の理 解や知 識獲得の問題に正しく接近していくためには， どのような問題に今後取り組んでいかなけれ ばなら ないか， について若干の議論をおこなう， ここでは， 紙幅の関係上， すべての問題について触れて いくことはできないので， 小論と関わりを持つ問題について述 べるにと どめ， より詳細な論議につ ・ては， 稿を改めて論ずることにする． 次に， 理科の力学教材に一つである 「浮力」 の学習におい し て， 子供たち がどのような知識の 獲得と変容の過程を示したかを教授学的実験の方法で とらえよう とした試みとその結果について述 べる．. 問題の所在 １． 認知研究の対 象としての授業 教育心理学の研究 が学校教育の現場に対してさし ．たる貢献をし得ないでいる， 特に授業の問題に 関してはほとん ど役に立つ情報を提供してこなかった， ということは， し ばし ば反省の念をこめて. ９８４ １ ９８２ ） が述べて いるように， 心理学の歴史の中で教 育現 ｒ（ ｅ 語られてきたことである． Ｇ１ ａｓ ，１ 場で問題とされていることを自らの研究の課題と してこなかったことにその原因 があると言 ってよ いだろう， 教室における児童の学習活動とはおよそかけ離れた実験室の中で得られた動物の学習の. 原理を無制限に適用してみたり， 逆に心理学が実験室的研究の指向を強めたために， 教育現場 とが 没交渉的になって しまい， 教育心理学的研究 が実利的な教授法やカリ キュラム開発， テス ト法と いった問題のみを扱 ってきたりもしたという， ともかく， これまでの教育心理学の研究では， 授業 の中で子供 がどう思考し， どのように知識を獲得してい っているのか， といったことにはま ったく. １０１.
(3) . 佐 藤 公 治. 手がつ けられてこなかったし， また， そのための理論も方法も持ちあわせていなかったのである ， これに対して， 認知心理学や 認知科学の研究で は人間の理解や知 識獲得が直接 研究の対象と ， なってい った． そこでは， ①心の働き， 特に 「知的」 活動を一連 の情報処理の過程としてとらえ ， この過程がいっ たい どのような下位過程で構成されて いるかそのモデルを作 ること が目指される ， ②知的活動にはたす 「知識」の 役割， 特に自己の中での知識の整合化 再構成化 さらにはそれらを ， ， アクティ ブに操作することが理解の成立にとって不可欠であること を実証的に示 している． ③そし て， 知識や知識獲 得の過程を どのよう に表現 した らよいか といっ た問題 が直接 とり上げられ ， ， ているのであ る． 人間の高次な知的活動を問題とする認知 心理学にと って 知識 形成の場である授 ， 業の場面は研究 のための重要なフィ ール ドとして位 置付けられて いるのである Ｒｅ ｉ １９８１ ）が ｃｋ（ ． ｓｎ 述べているよう に， 授業は心理学 研究の単なる応用の場として ではなく 理解・知識研究のための ， 基礎研究の場となっ ているのである， 一方， 認知発達の 分野では， Ｐｉ ｔによる知識構造の変化を軸にした 発達理論があるが 論理・ ａｇｅ ， 数学的な考え方を基 にした一般的な知識 構造モデルでは 例えば授業を通して 子供達はどのように ， 知識を獲得していくのか， といった発達の マイクロな過程が具体的に説明されて いないのである ． Ｐｉ ｔに代表される特定の知識領域 を越えた一般的な知識構造を説明しようとする「領域一般的」 ａｇｅ な考え方に対して， 近年の認知発達の研究では 具体的な課題や問題解決の文脈の中で知識の獲得 ， を説明していこうとする「領域特殊的」 な考え方 にウェイ トをかけはじめているのである 「領域特 ． 殊」 的な考えに立 った認知発達研究で は， 授業場面のような具体的な課題解決の目標 が設定されて いる中で知識獲得の過程を明かにして いく作業が重要になってくるのである．. ２． 「理解」 への認知心理学的ア プローチ 認知研究の成果と方法を基礎 にした最近の授 業の 研究の特徴とその成果に ついて は Ｒｅｓｎｉｃｋ ，. ｉｋｓｅｎ （１９８４） Ｐｉｎｔ （１９８１） ｉ ｒ ｃｈ （１９８６） らの 評 論 に よ っ て 知 る こ と が 出 来 る が， 認 知 心 理 ， Ｆｒｅｄｅｒ ，. 学的アプローチがもたらした最大の貢献は， 授業場面にお ける学習を考えた時に 学習者が持って ， いる 知識 構 造 と 学 習者 自 身によ る 知 識 構 造 の 再 構 成 化 の 活 動 の 重 要 性 を 指摘 した 点 にあ る ， Ｐｉ ｉ ９８ ｔ ６ ） らが述べているように， 教授方法や教育メ ディ アの効果についても学習者の認知 ｎ ｒ ｃｈ （１ という心的操作の側面にどう作用したかという形で評価するよう な理論的枠組みを提供してきた ． 文章理解を中心とした研究から出された 「スキーマ」 の考えはまさに学習者 の知識構造の重要性 を具体的に示したものである． 学習者自身が与え られた文章から一貫性のある意味構造を作り上げ た時， 理解が成立す るの であり， この意味の構成化 は文章の文脈的情報はもとより学習者の持って いる既有知識の当て はめによって可能になるのである，. 加算や減算とい った基礎的な計算技能の習得においても 計算の手続きに関す る概念的理解が不 ， 可欠であること， 従 って計算誤りの背後には単なるケア レス・ミスではない計算ルールの意味の取 ｉ り違えがあるという， Ｒｅ １９８２ ） の計算の 「概念的バ グ」 は学習者の作り上げる 「知識」 の重 ｓｎ ｃｋ （ 要性を如実 に示すものとしてよく知 られているものであ る． 算数の問題を解くことも， 物理学の課題を解くことも広くは問題解決の場面とみることができる が， この問題解決 においては専門的知識を持ってし・る者とそうでない者と では 与えられた問題の ， 理解の仕方， 表象の仕方が大きく異なることが， Ｃｈ ｉ（ １９８１ ｉ ）や Ｌａｒｋ ８２ ） ｎ（１９８０ ） ， Ｂｒｕｍｂｙ （１９ ， Ａｎｚａｉ ＆ Ｙｏｋｏｙａｍａ （１９８４） らの 研 究 で 示 さ れて い る ま た 同 じ 子 供 同 士 でも 持 て い る「知 っ ． ，. ，. 識」 の内容で問題 の理解の水準 が左 右されることを Ｗｉ ｋｅｎ ｌ ｉ ｉ ＆ Ｋｏｅｓｋｅ （１９８３）， ） ｎｇ （１９８１ ， Ｃｈ. Ａｃｒｅｄｏｌ ｏ （１９８４） ら は 明 か に して い る， １０２.
(4) . 教科学習における児童の知識獲得過程の把握の試み. さらに， 問題の表象の仕方も含めて解決に至るまでの一連の問題解決の過程をモデル化する試 み が Ｇｒｅｅｎｏ らの 幾 何 の 問 題 を用 い た 研 究 （Ｇｒｅｅｎｏ，１９７８； Ｇｒｅｅｎｏ ＆ Ｍａｇｏｎｅ，１９７９）， Ｋｉｎｔｓｃｈ ＆ Ｇｒ １ ９８５ ） １ ９８６ ） らの算数の文章題を用いた研究で行わ れている， ｅ ｅｎｏ （ ， 安西 （ このように， 最近の研究では問題解決に及ぼす知識の役割や問題解決の過程 が具体的に明らかに. さ れ よ う と して き て い る．. しかし， これまでの研究で は， 時間的な経過の中で学習者がどのようにして知識を獲得したり ， 修正 して いくの かという マ イク ロな知識 獲得の過程 について 焦点 が当て られ たも の は少 ない， Ｄｉ ｓｅ １９８２ ｉ（ １９８４ ） や Ａｎｚａ ｓ ｓａ （ ） １ ９８６ ） らによる研究がある程度で， ましてや授業の場面 ， 安西 （ で新しい知識をどう獲得してい っているのか， とい った問題になるとまだ組織的な研究はほとん ど な い と い えよ う，. ３． 授業における 「理解」 研究の課題 これまで述べてきたよう に， 認知心理学では理解や知識獲得とい った高次な知的活動を直接 研 ， 究の対象として実証的な研究を積み重ねてきている． ここでは， 認知心理学が授業場面 における児 童の理解や知識獲得の問題に接近していくため には今後， さらにどのようなことが解決されていか. なければならないか， 課題のいくつかについて概略的に述べることにする， （ １ ） 授業についての認知心理学的接近で主としてねらっているのは学習者の変数， 特に児童ｏ生 徒の理解や知識 の獲得とそこ に作用する要因の同定にあるといえよう， 学習の成立を最終的に決定 付けているのは学習者自身によ って知識構造がどう 再構造化されるかによると考えるのである．. そ れ では， 今日の認知研 究が現実の授業場 面の 問 題 に どれだ け接 近 し得て い る かとい うと ， Ｎｏｒｍａｎ（ １ ９８０ ） が言 うよ う に， そ れ はま だ わ ず か に しかす ぎな い の が 事 実 であ る， 例 え ば ， Ｇ１ １ ９８２ ） が指摘 していることであるが， 文章理解の問題でもス キーマ や文脈情報とい った ｒ（ ａｓ ｅ ト ッ プ ｏ ダウン処 理の部分はよく研究されているが 語桑や統語の処理に始まるボ トム ｏ ア ッ プ 処 ， 理との相互作用の過程を含めて一連 の処理過程を扱 った研究は少ない， しかも 授業の中で扱われ ， る教材は実験室的な文章研究とは比べものにな らないほど複雑で， しかも長時間にわた る学習 が展 開されるのである．. ここでは， 授業という一連 の流れの中で， 子供達は， 教師からの種々 の教示や援助 学級の他の ， メ ンバ ーとの相互交渉の影響を受けながらも， 一人一人が 独立に知識 を形成 していくも の と考 え る， そして， それはすでにある既有知識 に新しい情報を付け加えたり， 知識構造の一部 ないしは ， その全部を再構成しなおすと いった， 行きつ戻りつの複雑， かつ連続的な過程 であると想像され る， このような， 比較的長い期間にわたる知識獲得とその変容の過程が具体的に取り上げられた研 究は少ない． （ ） 今日の認知研究では， 領域特殊的な知識や学習に関心が向 けられており， このことが認知研 ２. 究者が授業場面 へ強い関心を持つ原因でもあることは， すでに述べた通りであ る， しかし 現実の ， 教室の中での学習は単に一 時間， 一 時間の授業や一つの単元で閉じられているものではなく これ ，. らを越えたより長期にわたる学 習の蓄積の過程という側面もあ わせ持 っているのであ る， つまり ， 特定の領域の知識や技能を越えた一般的な認知方略ないしは一般的知識がいかに形成されてく るか という 問題である． 領域固有の知識からいかにして領域一般的な知識へと向か っていく のかという. 問題は今日の認知発達研究の大きな課題なのでもある （Ｃａｒ ） ｅｙ ，１９８５ ， 認知方略は教授可能か， と いった問題も最近の教授心理学の中心的な問題の一 つである が， Ｇ１ １ ９８４ ｒ（ ） が述べているよう ａｓ ｅ に学習過程の中で領域特殊な知識がどのようにして一般的な知識へと変容していくのかそのブロセ. １０３.
(5) . 佐 藤. 公 治. スこそがまず明らかにされね ばな らない， （ ３ ） 認知研究では個人の 理解と知識の獲得に焦点 があて られている が， 授業の場面ではこの理解. 過程も個人の閉じられた 系の中だけで完結しているのではなく， 異なった理解や認識を成立させて ｔ ｅ ｒ ｓｏｎ Ｂｉ いる教師や他の仲間との相互交渉という開 かれた系の中でおこなわれているのである（Ｐｅ が含 ｄ，１９８４ ） ， 集団の中で学習 が展開していくとい うこと は， 理解の 活動にとって は種々の意味 する作用をは まれている が， 集団の中で意見を述べることが自己の知識を言語化可能なまで明確に たしているであろうし， 類似の働きは他人の意見を聞い ている時にも起きてし・るだろう， あるい は， 他人の意見はお互いの考 えの欠点や問題点をチェックするモニタ ーの役割をはたしている （三 ） だろうし， 討論を通して何 が問題なのかの論点の明確化もおこなわれるのである， 宅， １ ９８５ しかし， 集団の学習過程の中でも， あくまでも個人の理解過程はそれ ぞれが一つの独立したサ ブ システムとして動いているものであり， 集団と個人の理解は決して同じではないのである， その他， ここでは詳しく述 べる余裕はないが， 子供の理解過程と同様に， 授業場面において 最も 大きな役割を果たしている教師 が持つ子供の理解過程や授業過程についての内的モデルとそれに基 づく行動も重要な変数である，. 本研 究の目 的 本研究は， 理科の力学教材の 一つである 「浮力」 を学習材料として， 子供達 がどのようにして自 分達の既有知識を修正しながら， 「浮力」の現象に対するとらえ方を変えてい っているか， その過程 を個人レベルで把握することを試みたものである． 浮力の概念の形成のためには仮説実験授業の 授業書にみ られるよ うに２０時間にわたる組織的 な 授業 ブランと最終的にはアルキメ デスの原理を導入しなけれ ばならない が， ここで行ったのはあく までも知識獲得の過程 をとらえるための方法論的検討を目的とした短い実験授業である． この実験 授業では浮力の概念を形成 していく上での前提となる 「物 が浮く」 ことの重要な変数である物の体 積の次元に着目させることを目的としており， ２時間の指導 プロ グラム が用意された，. ０人前後の小 グループを単位とし また， ここでは学級単位の通常の 一 斉授業の形態はと らず， １ て実験授業が行われた． 従 って， ここでは一 斉授業の中でみられるような集団討議の相互交渉の過 程についての分析は行われない． 先にも述べたように， 最終的には授業という場面の中で子供達が. どのような知識 獲得の過程が展開されているの かを明らかにしていくためには， 相互交渉の過程の 中でどのような影響を受けなが ら個人 がどう理解し， 知識を獲得してし・っているのかが実証的に示 されねばならないのである． そのためには， まず一人ひとりの児童の具 体的な知識獲得の過程 が明 らかにされることこそが当面の課題であると考える． 「浮力」は現 行の教科書では小学校段 階では扱われない学習内容で， 中学校一年次の学習事項とし ５年生） もこれまで 「浮力」 に関 て位置付けられている， 従って， 本研究の被験者となっ た児童達 （. する学習を受けた経験は一切なく， 浮力の概念的知識 は少なく とも授業を通しては学んでいない， しかし， この浮力の学習は， 仮説実験授業では小学校で学 ぶべき基本的な力学教材の一つ として位 置付 けられている， 板倉によれば， 狭い日常生活の中だけの経験 から身につけたアリス トテ レス・. スコラ的な力学観から原子論的・ガリレイ的力学観に基づいた科学的な力学観へと向かわせるため にはその基礎にまず重さ （質量） の保存・加法性の原理が位置付けられなけれ ばな らない （岩城・ 上 川・板 倉， １９５９； 板 倉 １９６４） と い う． ア ル キメ デ ス の 浮 力 の 原 理， ガ リ レオ の 落 下 法則， ニ ュ ー １０４.
(6) . 教科学習における児童の知識獲得過程の把握の試み. トンの万有引力の法則等の近代力学はすべてこの重さの概念を基にしているのであり， 物にはみな 重さがあり， 物をいく ら変形・分割しても重さは不変であることを正しく理解させることが科学教. 育の基礎に置かなければならないと考える， この重さの保存性の次に続くもの が 「浮力」 で， 物が 浮くのも 「水中では物が軽くなるから」 といったアリス トテレス的力学観から脱却させる一つの契 機になるものである， 事実， ガリレオは彼の力学研究の出発点となったものにアルキメ デスの浮力 ９５９ ） の原理を位置付 けていたの である （岩城他１ ． 仮説実験授業の指導書では， ものとその重さ. －重さと力 （ を ねと力） －浮力 ｏ 密度という系統が立て られている． そして， これらは小学校段階 でも十分指導可能であること が実践的にも示されている， 本研究の被験者の児童達は実験の開始前までに４年次で物の重さの保存， ５年次で溶解と食塩の 重さの保存を学習している， 彼らは重さと力で扱われる「力の原理」については学んでいないが， こ. れを学んでいなくても浮力の学習は可能であることも実践で示されているので， 授業は可能である と判断された， 本研究では， 具体的には以下のことを明らかにすることを目的としている， １， 浮力についての概念的知識や原理についての知識を持 っていない子供達は浮力の現象をどの. ような説明原理でも って実験の結果を予想するか， 彼らが持っている既有知識の多くは日常生活の 狭い世界の中での経験に基づいているために， 実験結果の顕著な現象やその一部のみに着目した予 想と解釈が多くみられると考える， そして， 実験の表面的な結果に支配された一貫性のない解釈が 多くなってもいるだろう，. ２． 本研究では， 浮力の現象の中で物体の体積の次元を特にとりあげ， 物体 が受 ける浮力の大き さは水の中でどれだけの体積の部分が上向きの力を受 けているかによって決ま ってくることを子供. 達に気付かせる教授学的実験を行ったが， 子供達 がこの学習活動の中でどのようにして既有知識を. 修正してい ったかを探る． 特に， 子供達がどのような過程を経て体積の次元に着目できるよう に な っ て い く か を 中 心 に して み て い く が， 変 化 の 過 程 に は どの よ う な パ タ ー ン が あ る の か， ま た， 既. 有知識との関係についても調 べる． ３． 本研究では， 「浮力」の教材を用いて子供達の知識獲得の過程を個人レベルでとらえることが. 試みられたが， ここで用いた方法は， 子供達の着目次元の変化の過程 がより詳細に捕らえ得るよう に計画された実験の系列と， 彼らの予想や考え方を把握するための 「学習シート」 である， ここで. 用いられた方法が子供達の知識獲得の過程をとらえる方法として有効であるのかについて検討を加 える，. 方. 法. １， 被験者 岩見沢市内の小学校５年生一学級， ３７名 （男子２ ０名， 女子１７名） ． このうち， 女 子の１名 は学習セ ッ ショ ンを欠席しているため， 全ての資料が揃っているのは３６名である， 一部， 事前テストで５年生との比較のため北海道教育大学岩見沢分校の学生１ ４１名を使用．. ２， 実験の概要 実験は事前テス ト， 学習， 事後テス トの３つのセ ッ ションから成っており， 事 前， 事後のテス トは授業時間の中で一斉に行われた， 学習セッ ショ ンは３つの指導 プログラムから. なり， 放課後の時間を使って２回に分けて実施され， １回に要した時間は４ ０～５０分である． この 学習セ ッ ショ ンは約９人を１グルー プにして４つに分けて行われた， 学習セ ッ ションでは， 各実験. 毎に， 実験結果の予想と理由の学習シートへの記入， 実験の実施， 実験についての話し合い， とい. １０５.
(7) . 佐 藤. 公 治. う順序で進められた． 学習セ ッ ショ ンの様子は全て ＶＴＲ に録画され， この ＶＴＲ と学習シートが 個人の学習過程を把握するための資料に用いられた， ３． 課題 ①事前・事後テスト 事前・事後の両テストは仮説実験授業の授業書 「浮力と密度」 の問題等を参考にして作られた． 事前テス トは３問より成 っており， バ ネにつるしたおもりを水に 入れた時にバ ネの伸 び方 は どうなるかを問う問題 （問１ ， ２） と， 等量の水の入った２つの ビーカー ） である（結果 を上皿天秤にのせ， 一方 におもりを入れたらはかりは傾くか どうかを問う問題（問３. の項を参照） ． いずれの問題にも， 実験結果の予想の選択， その理由の記述， 自分の意見にあう理 由の選択， の３つ が設定されてい る． 事後テストの問題は事前テス ト間３と同一の問題， 学習セ ッ ショ ンの効果をみるための問題４問， 学習内容とは直接関わらない が浮力 につし・ての考え方を問う 問題２問， の計７問から成っている （結果の項を参照） ． 問題の形式は事前テス トとほぼ同じであ る． ②学習 セ ッショ ン. こ こ で用 い た 指 導 プ ロ グラ ム は 概 略， 以 下 の よ う な も の で あ る． 指 導 ブ ロ グ. ；藁豊艶奉 茎駕篭 覇 覆 那 費１ キ 聯繋鰯 奉 問. 題. はかったら［コ ｇでＬた。. い‐ 理 由□ はどうなるでしょうか。. わらなし・ようにしておきます。. ’ 亀蒙りも宝雪 等 畜 もぎ 露 言 藁 暮濯ぎ廻そ 晶 朝 ， では主に， 物体に加わる浮力の大きさはその物体の どれだ けの 体 積 分 が 水 に 浸 か っ て い る か に よ っ て， 変 化 して く る. 子 想巨富驚. 園１. . 学 習 セ ッ シ ョ ン１の 学習 シー ト. 問 題. こと’ 従って’ 水の増え方 （浮力の大きさ） は物を水の中. を餐せ漆 蜜 費 くりとれ な 入れ. と を 実 験 を 通 して 気 付 か せ る こ と を 目 的 に して い る． 図 ２. いくでＬよう。. に少し入れた時から全部沈めた時まで順次変わっていくこ のように， おもりの位置を変化させた時に， 水の量 （はか りの重さ） はどう変わっていくかを予想させ’ その理由に ついても記入させた． 指導 プログラム ３ は， 物 に 加 わ る 浮. 書室 墨 書. 蓋 －菌 ‐ 菌. “ １ ３. 溝：：コ 予績 ４‐６. 力の大きさは， 物体の重さではなく体積の次元によること を 気 付 か せ る こ と を 目 的 と し て お り， 図 ３ の よ う に， ２ つ. の お も り の 重 さ と 体 積 を い ろ い ろ 組 合せ， どち らの 方 が は. かりが重くなるか （水かさが増えるか） を比べさせた． 特. 議. 一 ，三三 図２ 学習セッション２の学習シート. 問 題. 入 れ た 時 に は 浮 力 が か か る こ と， そ して こ の 浮 力 の 大 き さ が どの 次 元 で 変 化 して い る の かそ の 注 目 す べ き 属 性 に 気 付. か せ る こ と が 主 た る 目 的 で 作 ら れ た も の で あ る が， 同 時. に， 子供達 が立て る実験の予想とその変化から彼らがどう 着目すべき次元を変え， さらには浮力の知識をどう作って い っ た か を さ ぐる た め に も 用 い られ た．. １０６. 入れものに水を入れて. さ数まかります。おもりは. いれものにはさわらなＬ・ ょぅにしてぉきます 。. ④と⑩の重さをく らべてみま Ｌょう。. ） （ １ ）④ ⑩ ｛ ２ ３ ） ④ ⑩（ ④ ⑩ ”） ④ ⑩. 参 ｌ ｏ ｏ ｇ５０ｇ. ”. もふ もふ. ５ ０ ｏ ｏ ｏ ｏ ５ ０ ｇ １仰ｇ ｌ ｇｌ ｇ １ ｇ １㈹ｇ. 図３ 学習セ ッション３の学習シート.
(8) . . 教科学習における児童の知識獲得過程の把握の試み. 結 果と考察 １． 事 前 テ ス トの 正 答 率 事 前 テ ス ト は， ミネ に つ る し た お も り を 水 に 入 れ る と 浮 力. が加 わ る た め に バ ネ が 短 く な る こ と を 予 想 さ せ る 問 １ ， ２（図. ４） と， 上 皿 天 秤｝ こ等 量 の 水 を 入 れ た ２ つ の ビ ー カ ー を 載 せ， 一 方 に お も り を 入 る と 浮 力 が 加 わ る の で， 水 か さ が 増 し， 天. 間１ １ ０ ０ ｇのおもりがあります。 このおもりを ビーカーの水の中に入れまし云』. するとおもりは底にしずんで しまし 、ました。（園①） （図①）. ◎、. 閥. こんどは、 このおもりをばねこつり 下げて. ・ 図②のょぅにぉもりを水の中に半分くらし まねの長さはどぅなるで 入れたときは・０. し カ う よ 図 キ 暮 審 ー 議滋養 躍勝奏 話 細喜 墓 誓. 秤 が 傾く こ と を 答 え さ せ る 間 ３（図 ５） か ら成 っ て い る． 表 Ｉ. は空気中の時とは伸 び方は同じと考えており， 浮力の存在に. 気が付いてない子供が多い， しかも， 次の予想理由の分析で も解るように， 短くなるという正 しい選択肢を選 んでいる. １０ 名 の 子 供 の う ち， 浮 力 を 理 由 に し て い る 者 は８ 名 だ け で. 問２. 図③のょぅにぉもリカ埴んぶ水の中にしず んだとき、図②とくらべてばねの長さはと. あ る， 間 ２ で も， 水 中 に い れ る と 水 圧 が か か る の で バ ネ は伸. ぅなるでしょぅか。. の 重 さ の 次 元 で 考 えて お り， 浮 力 を 理 由 に して い る 者 は 問 ２. 図４. 欝馨轍馨 品 憂 と同じ９名 にす ぎず， これからすると実際の正答率 は２４％ と な る， 問 １ と 問 ３ で正 しく 浮 力 を 根 拠 に して い た 者 が た ま. たま 同 じよ う な 数 に な っ て い る が， 次 の ２ ， 事 前 テス トの予. 想 理 由 の 分 析 か らわ か る よ う に 同 一 の 子 供 達 で は なく， 同 じ. よ う な 浮力 の 問 題 に 対 して も 別 個 な と ら え方 を して い る 子 供. 事前テスト１， ２の問題. 問３. はじめに、てんびんの両方の皿に水の入っ たビーカーをのせてっり合わせておきますｏ っぎにその一方の水の中にバネでっるし. たおもりを入れ たらはかりは、 どうなる．. でしょぅｏぉもりは・入れものにさわらな. に違 い な い が， こ の 問 題 の よ う な 形 で 浮 力 の こ と を 問 わ れ る. し・ようにしておきまま. 図５. 事前テスト３の問題. とほとんど自分の経験を関係づ けて考えること ができないのである． これがまさに， 経験のみにも とづく知識の大きな制約であり， し ばしば指摘されているように， 概念的知識や規則 に裏打ちされ. てない経験的知識はその文脈の中でしか使うこと ができないのである． 一方， 大学生の結果である が， さすがに問１では半数以 上 の者 がバネ が短くなると正 しく予想. ９名が浮力による理由を上げている， しかし， 彼らも間２ し， 正解の７９名のうちの大部分の６ ， 間 １名も正 しい理由 が述 ３のような問題になると正しく予想できる者の数は減り， 問２の正解者の５ べ られていた者 は４０名と， 全体の約２８％になる． 問３では６５名の正解者中， 正しい理 由に基 づ いているのは４ ９名で， 正確な正答率となると， 約３５％ということになる，. １０７.
(9) . 佐 藤 公 治. 彼らのほとん どは 「浮力の原理 （アルキメ メ デス の原理）」の言葉は知 っているし， 問１の. ような問題だと比較的この原理を基にして考 えている者 は多い． しかし， この知識も間２ や問３のような形 になると， 正しく適用 して 使うとい っ たことができなく なって しま う． これは， 彼らの知識が言葉の上だ けの閉じら れた知識にな っていることによる， 問題の条. 件や課題の文脈 が少 しでも異なっていたり，. あるいは， この問題はアルキメ デスの原理を 使えばよいというような知識適用のための情 報があたえられて いないときには， 持ってい る知識が使えないままの状態になってしまう. の で あ る， こ れ と 類 似 の こ と は， Ｃｈｉ. （１９８１ ）が初等物理学の問題を物理を詳しく知 らない素人の大学生 に与 えた時に， 彼らがみ せた問題解決の仕方の特徴と同じである， 板. 倉（ １ ９６８ ） が言うよう に 「法則・理論の内容 が十 分に理解し えたということは， 彼 らが， それらの概 念や法則を用いて， その領域内に ある未知の現象を正しく 予言できるようにな る」 こ と な の で あ る，. 表１. 事前テス トの各 間の正答率 問. 小. ５. （Ｎ＝３ ） ７ 大 学 生 （Ｎ＝１４ １ ） 表２. ２. 問. ３. ２４．３％. ６４．９％. ５６％. ３６．２％. ４６．１％. 問１の予想理由の 内容. 短 く. な る. １０名 び. る. １８名. 理. 由 （ 人数）. ・浮力. （８名）. ・バネの力による. （２名）. ・おもりの重さ. （ １５名）. ・水圧. （３名）. 変 化 な し ・手で持っているから （６名） （伸び， ちぢみは変わ ・浮く力とおもりの重さでバラ らない） ンスとれてる （２名） ９名 ・塩水なので浮かない （１名）. 表３ 問３の予想理由の内容 予想：てんびんは傾くか？ 下. が. る. ２４名 水 平 の ま ま. 上. が ２名. 理. 由 （人数）. ・おもりの体積だけ水かさが増 える. ・おもりの重さ. １１名. ２． 事 前 テ ス ト の 予 想 理 由 の 分 析 （ １ ） 予想 理 由 の内容 につ いて. 問. ２７％. 予想：バネの伸びは？. の. １. る. （９名）. （ １５名）. ・ おも り は手 でも っ て い るの で. はかりにおもりの重さは伝わ らない （ １ １名）. ．水の中に入れると物は軽くな ・水の中に入れると物は軽くな ２名） る （２名 ）. ここでは， ５年生の実験結果の予想理由か ら彼らが浮力について どのような既有知識を持っているのかをみていくことにする， 表２と表３は 間１ ， 間３の予想理由の内訳とそ の人数を示したものである， 問１では， バ ネ は短くなると正しく. 予想した者は１０名 で， このうち「水の中に入ると物を上に押し上げる力がかかるため」 というよう ミネでつるし な浮力の理由をあげて いるものは８名で， 同じ短くなると考えたものでも， ２名 は 「 ノ ているので上にひっ ぱられる」 という別な属性へ着 目している者である， バ ネ が伸びると考えた者. たちで一番多い のがおもりの重さに対して誤解を持っている者で， 「おもりのような重たいもの は 木のような軽いものとは違 って下に沈んでしまうので決して軽く はならない」 と思い込んでいる． このようなとらえ方を しているものが一 番多く， 問３や次の項 で述べる学習セッ ショ ンの間でも ずっ とみられ， 最後までこの考えを捨てきれない者 がいた． バ ネの伸 びかたには変わり がないと考 えている者で多いのは， 「ひもを手で持っているのだから同じ」というと らえかたである， この場合. も， 先のおもりが重いことを根拠 にしている者もいずれも浮力の存在を考慮にいれていない点では 共通している， その他， バ ネの伸 び は同じと考えた者で， 「塩水でないの で」という理由をあげて い. るのがいるが， 塩水だけが浮かせる力を持っているという考えで， 日常生活の中での経験が強く入 り込んでいる例といえよう （ここでは１名しかいなかっ たが， 塩 っ ばいことだけに浮力の原因を求. める考えはしばしばみられること である． 例 えば， 佐々木 （ １９７ ８ ） が報告して いる卵は塩水では浮 １０８.
(10) . 教科学習における児童の知識獲得過程の把握の試み. くが， 砂糖水には浮かす力がないので沈むと信じ込んでいる中学生の例等） ． 問３では， 天秤が下がると予想した者 （ ２４名） の中で， 体積の次元に着目していたのは９名にす. ぎず， 問１でも多くみられた 「おもりの重さのために傾く」 と考えた者がここでも１５名と相当数い た． 彼らは， 体積分だけ水かさが増えるためとは考えずに， おもりの重さ が直接天秤 に伝わると考. えている． そして， 彼らの中の３名 が５年の理科の授業で扱われた物の重さの保存（「食塩がと げて 見えなくなっても食塩の重さはそのまま残っている」 ）を適用している， ルールの適用範囲を無視し て， 自分の中にある類似の知識で解釈してしまおうとする例である， 以上の体積の次元に着 目して いた者と重さの次元に着目していた者とでは天秤 が傾くと予想して いる点では同じであるが， 着目 している属性次元は全く別であることがわかる． 天秤が水平のままだと考えた者は１１名全員が「おもりは手で持っているからはかりには重みが伝. わらない」 という理由をあげている， このような理由は問３の様な形で浮力の現象を問われたとき こ で も お も り の 重 さ に次 い で 多 い 理 由 の タ イ プ に な っ て い る， こ に は し ば し ば 見 られ る も の で， こ．. の考え方は先の天秤 が下がるのはおもりの重さ が伝わるためだという考え方と 「おもり の重さとそ の伝わり方」 の属性に着目している点では同じものである， 一方， おもりを入れた方の ビーカー が上がると予想した者もわずかであるがおり， 彼らはその理 由 と して， 「水の 中 に 入 れ る と 物 は軽 く な る か ら」と 述 べ て い る． こ れ は， ま さ にア リ ス トテ レス 的. 力学観に基づく考えであり， 物そのものが水の中では軽くなってしまうという誤解と， 浮くという ことは物が軽くなるからだという自己が体験したことの現象面にのみ着目していること によ ってい る．. 以上の結果から， 子供達 が持っている浮力についての既有知識は， 大きく分けると①浮力とそ の 現象面での変化次元である体積分の水かさの増加に着目したタイ プ ②おもりの重さとその伝わり 方の次元に着目したタイ プ ③塩水や物自体が軽くなることによる， といったその他の少数意見， の３ つ に分 ける こ と が で き る，. （ ２ ） 予想理由の一貫性について 表４は間１と問３の２つの実験結果の予想理由を比較したもので， 表の中の太い枠で囲ってある ところが同じ理由に基 づいて予想を立てた者の数である． これでわかるように， 両方の問題を重さ の次元で一 貫して考えているのが９名で， 間違 ったルールではあるがこの視点から浮力をとらえて. いる者たちである． この９名の子ども達と同様に２つの問題を同じ重さの次元に立って考えている 者が４名いる． 彼らは間１では 「バ ネがおもりの重さで伸びると」 予想し， 問３では 「おもり は手 衷４ 問１と問３の予想理由の関連性 短くなる １０名. 上 がる. じ. ９名. 体 積 ９名. ２. 重 り １ ５名. ２. １ １名. ３. ２名. Ｉ. ３. Ｉ. Ｉ. ２. Ｉ. Ｉ. Ｉ. び. の. 力 バネの力 手で持ってる おもりの重さと 浮力のバランス 塩. 浮. 水平のまま. 同. る. １８名. 水 おもりの重さ 水 Ｉ. Ｉ. 圧 Ｉ. ９ ｝. ４. ２. Ｉ. 注） 表中の数字は人数 １０９.
(11) . 佐 藤 公 治. １ ）でも述べたようにおもり で持 っているのではかりには重さは伝わらない」 と考えている． 前述の（ の 重 さ と そ の 伝 わ り 方 に 着 目 して い る 点 で は重 さ 次 元 の グ ル ー プ に 入 れ る こ と が で き る． こ の ケ ー. スも含めて， 広く 「重さの次元」 に着目している者はこの視点を持ち続け， 一 つのルールでも って 統一的にとらえようとする者が比較的多いことがわかる （間１で手に持ってるのでバネの伸 びは同 ） じ， 問３でおもりの重さで下 がると予 想した者２名 を加 えると１ ５名 で全体の約１／３ ． このこ と は， 同時に浮力についての概念的知識を持 っていない者が始めに着目しやすい次元は重さの次元で. ある可能性を示唆するものなのかもしれない， 一方， 体積の次元に着目した子供達をみてみると， 上のような一貫性はみられず， 水かさが増え ることと， 浮力の原理とが正しく結 びついてない状態の 者が多いのがわかる， 問１でバ ネの伸び方. を浮力の考えで正しく予想した者も， 問３ではまちまちな考え方をとっている． 一 貫性のある原理 でも って予想しているのは２名にすぎない． 浮力の存在には気付いているのだろうが， まだ一貫性 をも って考えたり， 使うことができるまで十分に概念として把握されていない状態といえる． その他の者は問題によ ってま っ たく異なった予想と理由を立てており， 視点がゆれた 状態にな っ ているの がわかる， ここでは， 圧倒的にこのタイ プが多く， 浮力についての概念的知識を持ち合わ せていない者たちの特徴がよく現れている．. ３， 学習セ ッショ ンにおける知識の変容過程 それでは， この様な浮力の既有知識を持っている者たちが， いくつかの実験的事実に接しながら どのよう に知識を修正してい ったのか， またその修正の過程にはどのようなタイ プがあるのか， 既. 有知識とはどのような関係 があるのか， といった点についてみていくことにする．. 表５は３６名の全被験者を事前テスト （問１ ） の結果からいくつかの既有知識のタイ プに分け， ，３. 彼らが学習セッ ショ ンの中で浮力の現象をどのような次元でとらえてい ったか， その変化の過程を ３つの学習セ ッ ショ ン順に示したものであり， あわせて事後テス トの結果の一部ものせてある． こ. こでは， 浮力の大きさを規定している要因の一つである， 物体の体積の次元に彼らがどのようにし て着目するようになってい ったかをみていくことにする， 分析の資料として 主 に用いたものは各学 習セッ ショ ンの中で行われた何回かの実験の前に学習者によって立て られた実験の予想とその理由. で， これらの内容は個人の学習シー トと ＶＴＲ に録画された討論の場面で出された意見から判断さ れた．. 結果について述 べていく前に表について若干の説明をしておく， 事前テストと学習セ ッ ショ ン１ の間に横線が引かれてあるところは同一 の問題である事前テス トｏ問３との理由の一貫性がみられ たところである， 学習セ ッ ションの部分で， ０印が書かれたところは， 体積次元に着目した予想意 見があらわれたところ， さらに四角の網が掛けられたところは， 体積次元へはっきりと視点を移し. て考えるようになったと判断された部分で， いわ ば， この網が掛けられた最初のところが視点の変 換点になっていることを示してもいる． また， 三角形で網 が掛けられたところは， この部分では体 積の次元に着目しているが， 次の反応結果からみて， まだ安定した形で体積次元に視点を移しきれ てない状態にあることを示している． 網掛けのない三角形も同じく体積の次元で考えている部分で あるが， 別の実験では重さの次元に移るというように， 視点がゆれている場合である， 学習者は大きくは２つの事前テス トで， 体積， あるいは重さのいずれかの次元に一 貫性を持って 着目していたグルー プと一 貫性のないグルー プに分けられる が， 始めに前者のグルー プからみてい く こ と に す る．. 体積の次元に着目し， しかも浮力の原理とも正しく関連付けられている Ｎｏ．１と Ｎｏ．２ の う ち，. １１０.
(12) . 教科学習における児童の知識獲得過程の把握の試み 表５ 学習セッションにおける被験者の着目次元の変化 被. 験. 者. Ｎ ｏ ．. 事前テスト. 〈浮 力 ・ 体 積〉 Ｎ ＱＩ. 学習セッションＩ. 問１ １ 問２. 浮力. １－３１４－６. 圃. －圃. 体積 －. ２ 〈お も り・ お も り〉 ３. 学習セッション１ １. おもり おもり. ４. 圃. ４ 体積. ６ ７ ８ ９. －おもり. ｌｏ. ‐おもり. １１. ‐おもり. １２. －おもり. １. １. ２. １. ３. １. ４. おもり. ▲ ” ＾ ’ Ｑ Ｕ. ４. ４. Ｑ Ｕ に Ｕ. 国璽麗圃園. Ｑ Ｕ｛ ’. ４. ▲ ” ’. ４. に リ リ ０. ４. に Ｕ. 水平 －‐ 水平. １４. ‐ 水平. １５. － 水平. の合計得点 １ ←. くおもり・水平（手）〉 １３. 事後テスト （間１～５） ご ヘ リ. ４. 圃. ‐おもり. ５. １ １ 学 習 セ ッ シ ョ ン１. ｎ 乙 １ ４. １６ 〈水 平 ・ お も り〉 １７. 水平. り ”. おもり. ４. １８. 〈水平（手）・体積〉 １９. ひも. ２０. 〃. １ ２. 〃. ２ ２. おもり. 体積. ２３. ″. ″. ２４ ２５. 水圧 塩水. ４. ４. 体積 －－０体積 〃 －－０体積. に Ｕ. ５. ４. 〃 －－０体積. ３ ｌ ３ ５. 体積 体積. ４. ４. ４. ４ ５. 〈活 力 ・ お も り〉 ２６. 浮力. おもり－‐おもり. ２７. 〃. おもり－‐おもり. ２８ ２９. 麹. バネの力 おもり－‐おもり ひも ひも. ３. ４. ３ ３ ４. く浮 力 ・ 水 平〉 ３０. 浮力. 水平. ３１ ３２ 〈 －－. ＜ －－. 水. ４. ５. ４. ４. ４. ４. ３ ４. 平〉 ３３. バネの力. 水平. ３ ４. 水圧. 水平. ３ ５. 水圧. 水平. ３ ４ ２. ； る＞ 上力 弓 軽くなる） （ ３ ６ ３ ７. 浮力 軽く なる ． おもり 軽くなる. ４. ３ ３ １１１.
(13) . 佐 藤. 公 治. １ １と略）から３までず っと体積次 Ｎｏ ，１ は学習セ ッ ショ ン１（以下， 学習セ ッ ショ ン１～３は学習１～１ １では特に４～６のおも 元に着目しており， 初めから浮力の概念を持っていたと考えられる， 学習１ りを完全に水に沈めてしまうと， それからはなん ぼ沈めても物体に加わる浮力の大きさは同じにな. る， 現象的には水かさ が増えないので， はかりの重さに変動はないことを扱 っている部分で， 子供 １ １で 達 が体積次元に着目している かどうかを判断する決め手になっているところである． また学習１ は， 重さの次元に基 づいた予想では実験結果と予盾をきたしてしまうようないくつかの問題 が用意 されていた． これらの問題に対しても Ｎｏ ．１ は一貫して正しい予想と理由を述 べている． これに対 して Ｎｏ ．２ は学習セ ッ ショ ンでは重さの次元に変更してしまい， 最終的には重さの次元から抜 け出 せない状態で終 っている． 従って， 後で述べる， 事後テストの成績も悪い， 何故， このような変化 が起きたのかはここでは不 明である， ２ ） はどの学習セッ もう一方の一貫性グルー プである重さの次元に着目していた者たち（Ｎｏ ．３～１. ショ ンでどのような変化を示しただろうか． 学習１ではやはりおもりの重さの次元で考えているの １ １ １までず っと重さの次元に着目し続けている． ところが， 学習１ が半数いて， この５名の者は学習１. で３名 が自 分達の持っている視点では実験結果をうまく説明できない ことに気付き， 視点の変換を １ １で４名 が体積次元へ視 工のころから体積次元に気付き始め， 学習１ 行 っている． 残りの５名 は学習１. 点を変更している． このグルー プと ほ ぼ同じ様に学習セ ッ ショ ンでの変更が大きく起きているの が， やはり一貫性グ ６ （結果の（ ２ ）で触れたように， おもりとそのおもりの伝わり方に着目している ルー プの Ｎｏ ．１３～１ １ １で視点の変更を行っている 者） で， 重さの次元を取り続 けた Ｎｏ ．１４を除く２人 がいずれも学習１. （Ｎｏ ．１６ は 学 習 セ ッ シ ョ ン を 欠 席） ．. この２つのグルー プが他のグルー プと比べて学習セ ッ ショ ンの中での視点の変更 が最も大きく行 われており， １ ３名中， ９名 が重さの次元から体積の次元へと修正に成功している． 彼らのような，. たとえ不適切な次元に着目していたとしても， それでも って一貫した解釈をしている場合には， こ れとは対立する正しい説明のルールが出された時に， それを自分の持っている考えと対置して見る ことが可能になっていると予想される． そのために， このような， 大きな視点の変換が可能だった. １ １で起きている点で， といえよう， もう一つ， 彼らの視点の変換で言 えることは， ほとん どが学習１ ここで彼らが持っていた重さの次元の考えに大きく 「ゆさぶり」 がか けられたため といえよう， 一 貫した既有知識を持 っていないグルー プでは Ｎｏ ．１９～２５ は問３（事前テス ト） で体積に着目し. ５は学習１ １ １で体積次元 ていた者たちで， 学習１でも体積次元に着目しているの が多い． Ｎｏ ．２３と ２ に視点を変換していた， しかし， 彼らの多くは学習セ ッ ションの過程で， 最終的には安定した体積 次元への着目 ができないままであっ た， ） の グルー プの Ｎｏ 重さの次元 （間３）・浮力 （問１ ，２６～２９ ， ひもを手で持っているので天秤は水. １ １で体積の次元に視点 が変換していっ 平 （間３ ）・浮力 （問１ ） というグルー プの Ｎｏ ．３０～３３も学習１ た者は少ない． ただ， 何人かの者が重さ， 体積の２つの次元の間でゆれている状態になっているの がみられる，. ４． 事後テストの結果 事後テストは事前テス ト間３と同じ問題である問１ ， 学習セッ ショ ン２と類似の問題で多少実験 学習セ シ のしかたを変 えた問題である間２と間３ ッ ョ ン３と類似の問題である間４と問５ ， さら ， ０ｇあっ に， 学習内容とは直接， 関係しない問題 （問６：水を ビーカーに入れて計りにのせた ら３０ と同 ００ｇ じ・以上・以下；問 た． これに１００ｇの木片を浮か べた ら計りのめ もり はどうなる？ ３ １１２.
(14) . 教科学習における児童の知識獲得過程の把握の試み. ７：同じ体重でも一 人は水ぶとりでふとって. 表６ 着目次元別の事後テストの成績（正答者の数）. い る 子 と ス マ ー ト な 子 と で は どち ら が 浮 き や. 問 間. す い？） か ら 成 っ て い る， 問 １ で は３６ 人 中 ３５ 人 が 正 し い 予 想 を し， さ ら に１３ 名 が 正 し. 体 積 次 元（ １ Ｉ ５名） 重 さ 次 元（ １ １名）. ３. ８人 ３人. 問. ５. ９人 ３人. い理由を述べている・ また’ 問２ 次元がゆれている群 次元がゆれて ’ 問３の合 ２人 寄 ３人 黍 き （ ） １０ 名 計得点（最大２点）も１ ， ２７ ， 問４ ， 問５の合 計得点 （最大２点） は１ ， ３１と正しい予想をして いる者 が多くなっている， 間６や間７のような問. 題でも正しい予想が選択できた者がそれぞれ， ７２％， ８１％と高い割合を示している， 表６は最終的に学習者が持った着目次元の３つのタ イ プ別に間３と問５の正答 （正しい予想の選 択） 者数を示している． ここで， ２つの問題を選んだのはこの間が一番難しいものだ ったか らであ る， 表にみるよう に， 体積の次元に着目した者の成績が他のタイ プの者より良い傾向にあることが わ か る，. 少なくとも， これらの結果から， 学習セッ ショ ンで行われた学習 は浮力の概念を形成するうえで の一つの助けになっ たことはまちがいない，. 結. 論. 本研究の目的は， 浮力についての概念的知識や原理を知らない子供達は， 浮力につし・て どのよう な厩有知識とその構造を持っているか， また， 彼らがいくつかの浮力に関する実験的事実に接する. ことによって， どのようにして既有知識を変えていくか， その変容と知識習得の過程を実験的に探 る こ と で あ っ た．. 本研究で対象となっ た子供達は， ほぼ全員が浮力についての正しい概念的知識をもってお らず， 浮力の現象のきわめて表面的なところにしか注目できなかったり， 自分達の狭い 日常生活の中での. 経験に基づいた推測をするの が大部分であ った， 例えば， おもりは重たいので水のなかでは決して 軽くなることはなく（浮力がかかることはない） ， 浮力は水の上に浮くよう なものにだけ加わると考 えたり， 事前テスト間３のような問題では人がおもりを持 っていると， 力は伝わらないので， 天秤 は水平のままと思い込み， 浮力 が働いている＝その分だ け水かさ が増すという関連づけができない で い る．. あるいは， 子供達の既有知識の特徴は同じ浮力の問題でも少し形式を変えただ けで， ま ったく異. なる と ら えかた を し て し ま い， 知 識 が 課 題 や 文 脈 ご と に バ ラ バ ラ に な っ て しま っ て い る， こ れ は ，. 一 部の大学生にもみられたことで， 知識の適用範囲 がきわめて狭かったり 逆に過大な範囲を越え ， た適用をしてしま っている， 例えば， ここで用いた既有知識を把握するための事前テストで， これ らを一貫した理由 （たとえば， それが不適切なものであ っても） で実験結果の予想を立てていたの はわずかであ った． あるいは， おもりを水にいれると， 浮力が加わるので， その結果として水かさ が増え， そのために天秤が下がるとこ ろを， 水に入れるとおもりの重さが天秤に伝わるので下 がる. と考える者がいる が， 彼らはすこし前の授業で学んだ重さの保存の原理 （水に解けた塩のおもさは たとえ塩が解 けてみえなくなっても同じ， という例） をそのまま適用 してしまうのである．. この様な既有知識 （むしろ， 知識以前の状態というべきかもしれない） を持っている子供達にこ こでは浮力 の現象を規定している要因の一つである物体の浮力が加わる体積の大きさの次元に着目 させるような学習状況を設定した． そして， このなかで， 子供達の既有知識 がどう 変化していく ，. １１３.
(15) . 佐 藤 公 治. かが実験的にとらえられた， 子供 達は自分が持っている仮説ではうまく説明 していけないし・くつかの実験的事実にぶつかり浮 力の現象をどのような視点でな がめてい ったらよいのか， ゆれな が ら次第に知識を修正していって お り， そ の コ ー ス は決 して 単 線 の コ ー ス で は な く， 行 き つ 戻 り つ し な が ら， 進 ん でい る こ と がわ か. る， このことは， 仮説実験授業の 「浮力」 の授業書を用いて行なわれた井上氏の授業記録にもみら ） れることであり（井上， １９７５ ， 前半までは根拠のあいまいな， 直感にもとずいた意見や， 個人の中 がゆれて が多く で考え いる状態 みられるのである． あるいは， 比較的大きく知識の変容がみられた 子供達 が今回は何人かいたが， 彼らの多く は自分なりの一 貫した浮力に対する仮説 をもっている者 であ った． 自己の中に， あたらしく外から提示された考え方と比較， 対照できるようなしっかりと. した知識が形成されていることが， 知識の変容を決める大きな要因であるように思われる． 理科教育の実践のなかから生まれてきた優れた教育方法に仮説実験授業 があ る が， そこでは仮説 の形成 とそ の根拠を明確にするための ものとして集団による討議を重視する． そこではいくつかの 対立する意見にまとめてそれらを 検討する作業に多くの時間を費やす． 本研究の個人レベルからと らえた結果からすると， この集団討議には ブラスとマイ ナスの働き が含ま れているように思われ. る， ここの結果で示されているように， 子供は実験の予 想を選択肢で選ぶさいにもはっきりとした 仮説に基づいていないこと が往々 にしてみ られるのである． ところが， 理由の討論になると対立し たいくつかの意見や根拠にまとめ上げられてしまうので， そこでは個人レベル での仮説の形成と明 確化， 検討ということが省略化されてしまう可能性 が含ん でいるともいえる． 理解の成立は個人の 中での知識の整合化へ向けた再構成化の作業を経て はじめて可能になるのである， もちろん， この ような批判も仮説実験授業の有効性は十分認めたうえでのことであることは言うまでもない，. 本研究では個人の理解過程に焦点をあて， この理解過程を探るための方法論的検討もあわせて行 われたが， ここで用いたようないくつかの方法によ って， ある程度個人のマイクロな知識獲得の過. 程をとらえること が可能であると考える． 今後さらに， この方法を通常の授業の場面に適用してみ る こ と を 予 定 し て い る，. 参考文献 ｉｏｎ Ａｃｒｅｄｏ ｌｏ ， ．１９８４ ０ｎｔｈｅｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｓｐｅｅｄ，ｄｕｒａｔ ， Ｃ． ， Ａｄａｍｓ ， Ａ． ， Ｓｃｈｍｉｄ ，Ｊ ｉ ｌ ｌｏｐｍｅｎｔ５５ ｉ ｄ Ｄｅｖｅ ｔａｎｃｅ ａｎｄｄ ｓ ． ． Ｃｈ ，２１５１－５９ ｉ ｉ ｉ ｉ ｌ ｉｍｅｅｖｅｎｔ ｔ Ａｎｚａ ｉ ｉｖｅｃｏｎｔ ｌｏｆｒｅａ ｔ ｔ ‐ｔ －ｄｒ ｅｎｃｅ８ ｅｍｓ ｖｅ Ｓｃ ｒｏ ｖｅｎｓｙｓ ， ． Ｃｏｇｎ ，２２１－２５４ ， Ｙ．１９８４ Ｃｏｇｎｉ. ｉ ｉｎｇ ｉ ｉ ｔ ｉ ｔ ｔ ｌ ｍｏｄｅ ｌ Ａｎｚａ ｉ ｒｕｃ ｏｎｌ ｏｎａｎｄｌｎｓ ｖ ｓｉｎｐｈｙｓ ｃｓｐｒｏｂｌ ｅｍ ｓｏｌ ． Ｃｏｇｎ ， ， Ｔ Ｉ９８４１ｎｔｅｒｎａ ， Ｙ． ＆ Ｙｏｋｏｙａｍａ ４ ５ ０ ３９７‐ ．. 安西祐一郎 １ ９８ ６ 問題解決と学習. ビット （共立出版） 連載 認知科学と人工知能 １８，５ ，. ｌ ｌ ｐｒｏｂ ｉ ｉｖｅ ｂ ｉｏ ｌ ｌ ｉｖｅ ｓ ｉ ｔａｔ Ｂｒｕｍｂｙ ｔ ｔｙ ｅｍ ｔｅｎｔ ｄｉ賃ｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｃｏｇｎｉ ｏｇｉ ｃａ ｅｓ ｓｈｏｗｎ ｆｏｒ ｑｕａｌ ｓ ， Ｍ Ｉ９８２ Ｃｏｎｓ ２ ４ ４ ｌｖ ｉｎｇ Ｂ ｆＥ ｄ Ｐ ｈ ｌ ５ ２ ５ ７ ‐ Ｊ －ｓｏ ｒ ｏ ｕ ｓ ｃ ｏ ｃ ， ， ， ． ． ． ． ｙ ｌ ｔ ｌ ｌ ｉ ｆ ｆ ｌ ｄｒｅｎ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａ Ｃａｒｅｙ ｅａｒｎｅｒ ｓ ｔｈａｎ ａｄｕ ｓ？ｌｎ ｎｋｅｒｓ ａｎｄ ｌ ｅｒｎｔ ｋｉ ｎｄｓ ｏｆ ｔｈｉ ｅ ｃｈｉ ｙ ｄ ．１９８５ Ａｒ ，Ｓ. ｌｂａｕｍ． ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ＆ Ｇ１ ｉｎｋｉ Ｃｈｉ ） Ｔｈ ｓｄａｌ ｅ ｎｇ Ｓｋｉ ｓ ｖｏｌ ａｓ ｅｒ（ｅｄｓ ｎｇ ａｎｄ Ｌｅａｒｎｉ ｐｍａｎ ．２ ． Ｈｉ ． ， ＮＪ： Ｅｒ ， Ｓｅｇａ ｌ ｉ ｆ ｈ ｉ ｉ ｉ ｄ Ｃ ｔ ｔ ｉ ｈ Ｐ ＆ Ｇ １ ＲＩ ９ ８ １ ｉ Ｍ Ｔ Ｈ Ｆ ｌ ｔ ｔ ｅｍｓｂｙ Ｃｈ ｔ ｒ ｒ ｅ ｎ ａ ｏ ｎｏ ｓ ｃｓ ｐｒｏｂ Ｊ ｒ ｎａ ｎ ｅ ｅ ｓ ｚ ａ ｏ ａ ｓ ｅ ｒ ａ ｅ ｏ ｐ ｙ ｅ ｖ ｃ ｐ ｇ ， ． ． ， ， ， ． ． ｉ ｉ ｉ ｉ １ ２ １ １ ５ ２ Ｃ Ｓ ５ ｔ ｔ － ｎ ｅ ｎ ｃ ｅ ｅ ｃ ｅｘｐｅｒ ｓａｎｄ ｎｏｖ ｃｅｓ ｏ ｖ ｇ ． ． ， ｝ ｉ ｌｏｐ ｉ ｉ ｌｄ ｔｗｏｒｋ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔ Ｃｈｉ ｅｄｇｅ ｓｄ ｎｏｓａｕｒ ｋｎｏｗｌ ｏｎ ｏｆａ ｃｈ ， Ｄｅｖｅ ， ， Ｍ． Ｔ． 日． ＆ Ｋｏｅｓｋｅ Ｒ． Ｄ．１９８３ Ｎｅ Ｐｓｙｃｈｏ ｌ ． ，１９ ，２９－３９ ｉ ｔ ｉ ｉ ｔｕｄｙ ｏｆ ｋｎｏＷ１ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｖｅ Ｄｉ ｔｅ ｅａｒｎｉ ｅｄｇｅｂａｓｅｄ ｌ ｃｓ； Ａ ｓ ｅａｒｎ ｎｇ Ａｒ ミ 潟ａ Ａ， Ａ，１９８２ Ｕｎ ｓ ａｎ ｐｈｙｓ ｓ ｅ ，Ｃｏｇｎｉ. ｌ１４.
(16) . 教科学習における児童の知識獲得過程の把握の試み ｉ －７５ ｓｃ ｅｎｃｅ ．６ ． ，３７ Ｆｒ ｉｋｓ ｉ ｉｏｎｓ ｏｆｃｏｇｎｉ ｉ ｉ ｌｖ ｉｎｇ Ｒｅｖ ｔ ｔ ｅｎ Ｃ ｅｄｅｒ １ ｎｐｌ ｃａｔ ｖｅ ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒｉ ｎｓ ｒｕｃｔ １ ｌｉｎ ｐｒｏｂｌ ｏ ｅｍ ｓｏ ， Ｈ．１９８４１ ． Ｅｄｕｃ ． Ｒｅｓ ５ ４ ３ ６ ３ ４ ０ ７ － ， ， ． ｉ Ｇ１ａｓ ＩＰｓｙｃｈｏ ｌｏｇｙ： Ｐａｓ ｔ ｔ ｅｒ －３０５ ｒｕｃｔ ｏｎａ ｅｓ ｅｎｔａｎｄｆｕｔｕｒｅ ． Ａｍ． Ｐｓｙｃｈｏｌ ．３７ ． ， Ｒ，１９８２１ｎｓ ，ｐｒ ，２９２ Ｇ１ａｓ Ｒ １ ９ ８ ４ Ｅ ｄ ｉ ｄｔ ｈ ｉ ｋ ｉ ｈ ｌ ｆｋ ｄ Ａ ｌ Ｐ ｈ ｌ ３ ９ ９ ３ １ ０ ４ ｔ ｔ － － ｅｒ － － ｕ ｃ ｏ ｎａ ｎ ｎ ｎ ｅｒ ｏ ｅｏ ｎ ｏ ｗ ｅ ｅ ｍ ｓ ｃ ｏ ｇ ｇ ， ． ． ． ｙ ， ， ， Ｇｒ ｌ ｉ ｅｅｎｏＪ ｎｇ ｖ ，Ｇ，１９７８ Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆｐｒｏｂｌｅｍ ｓｏ ．（山口・東 訳 問題解決の過程 サイエンス ）. ．. ｉｋｌ ｉｎ Ｇｒｅｅｎｏ ｉ ｌ ｔ ｉ ｔｉｎ ｐｒｏｂ ｒｕｃｔ ｏｎ ａｎｄ ｓｅ ｅｍ ｓｏｌｖ ｎｇ ，Ｇ． ，Ｊ ， Ｍａｇｏｎｅ ， Ｍ，Ｅ， ＆ Ｃｈａ ，Ｓ Ｉ９７９ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｃｏｎｓ ． Ｍｅｍｏｒｙ ＆ Ｃｏｇｎ ｉ ｉ ４ ４ ４ ７ ÷ ６ １ ｔ ｏｎ ・ ，，. 井上静香 １ ９７ ５ 授業記録 「浮力」 仮説実験授業研究 ５ －６ ４５ －２ ２８ 仮説実験授業研究会 （編） 仮説社， ，１ 板倉聖宣・江沢 洋 １９６ ４ 物理学入門 国土社， 岩城正夫・上川友好・板倉聖宣 １ ９５ ９ 理科教育におけるアリストテレス・スコラ的力学観と原子論的・ガリレ イ的力学観 科学史研究 ５ ２ ２ ３ ‐ ３ ３ ， ， Ｋｉｎｔ ｉ ｉ ｌ ｔｈｍｅｔ ｓｃｈ ｃｐｒｏｂ ｅｍｓ ．Ｇ．１９８５ Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇａｎｄｓｏｌｖｉｎｇｗｏｒｄａｒ ． Ｐｓｙｃｈｏｌ ， Ｗ ＆ Ｇｒｅｅｎｏ ，Ｊ ． Ｒｅｖ ．９２ ，. １０９－１２９ ．. Ｌａｒｋｉ ｌ ｆ ｃｏｍｐｅ ｔ ｌｖ ｉｎｇ ｔ ｎ ｓ ｏ ｅｎｃｅ ｉ ｎ ｓｏ ． ， ＆ Ｓｉｍｏｎ ． Ｈ． ， ＭｃＤｅｒｍｏｔ ，Ｊ ，Ｓｉｍｏｎ ， Ｄ． Ｐ ，Ｊ ， Ｈ． Ａ，１９８０ Ｍｏｄｅ ｈ ｉ ｌ ｉ ｉ ｂ Ｃ Ｓ ｉ ４ ３ １ ３ ４ ５ ｔ ７ ｒ － ｐ ｙｓｃｓｐ ｏ ｅｍｓ ． ｏｇｎ ｖｅ ｃｅｎｃｅ ， ， ，. 三宅なはみ １９ ８５ 理解におけるインターラクションとは何か 佐伯（編） 理解とは何か認知科学選書 東大出 版会，. Ｎｏｒｍａｎ ｉ ｉ ｉ ｉｎｇ ａｎｄ ｅｄｕｃａｔ ｉ ｔ ｉ ｆ （ｅｄｓ ｌ ｉ ） Ｐｒｏｂ ｖｅｅｎｇ ｎｅｅｒ ｏｎ ｅｍ ｓｏｌ ｖ ｎｇ ａｎｄ ．ｌｎ Ｔｕｍａ ＆ Ｒｅ ． ， Ｄ， Ａ．１９８０ Ｃｏｇｎ ｉ ｉｎｇａｎｄｒ Ｈ ｉ ｌ ｌ ｄ ｌ Ｎ Ｅ ｌ ｂ Ｊ ｅｄｕｃａｔ ｏｎ：ｌ ｓ ｓｕｅｓｉ ｎｔ ｅａｃｈ ｅｓｅａｒｃｈ ： ｒ ｓ ａ ｅ ａ ｕｍ ． ． ， Ｐｅｔ ｌｋｉｎｓｏｎ ｌ ｉｎａｎ Ｎ，（ｅｄｓ ｉ ｉ ｉあ ｔ ） Ｔｈｅｓｏｃ ｅｒｓｏｎ ｒｕｃｔ ｏｎ： Ｇｒｏｕｐｏｒｇａｎ ａｌｃｏｎｔｅｘｔｏｆｉｎｓ ， Ｌ， ． ，Ｐ ， Ｗｉ ， Ｌ， Ｃ， ＆ Ｈａｌ ｉ ａｔ ｏｕａｎｄ ｇｒｏｕｐｐｒｏｃｅｓ ｓｅｓ ｓ ｃ Ｐｒｅｓ ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ａｃａｄｅｍｉ ．. Ｐｉｎｔ ｉ ｉ ｉ ｌ ｐｓｙｃｈｏｌ ｔ ｔ ｒ ｃｈ ｓ ｅ ｒｕｃ ｏｎａ ｏｇｙ ．１９８６ １ｎｓ ， Ｄ． Ｒ， ， Ｃｒｏｓ ， Ｄ． Ｒ． ， Ａｎｎ ． ， Ｋｏｚｍａ ， Ｒ． Ｂ， ＆ ＭｃＫｅａｃｈ ， い，１ Ｒｅｖ ． Ｐｓｙｃｈｏｌ ．３７ ， ，６１１－６５１ Ｒｅｓｎ ｉ ｉ ｌｐｓｙｃｈｏ ｌ ｔ ｔ ｌ ｒｕｃ ｃｋ ｏｎａ ｏｇｙ ． Ｂ，１９８１１ｎｓ ． Ａｎｎ ． Ｒｅｖ ， Ｐｓｕｃｈｏ ．３２ ． ，Ｌ ，６５９－７０４ Ｒｅｓｎｉ ｉ ｉｎｇｔｏｓｕｂｔ ｔ ｃｋ， Ｌ ） ｃｓｉｎｌ ｅａｒｎ ｒａｃ ｅｒ ． Ｂ，１９８２Ｓｙｎｔａｘａｎｄｓｅｍａｎｔ ．ｌｎＣａｒｐｅｎｔ ． ， Ｍｏｓｅｒ＆ Ｒｏｍｂｅｒｇ （ｅｄｓ Ａｄｄ ｉ ｉ ｄ ｉ ｉ ｉ ｉｖｅ ｌ ｌ ｔ ｌ ｌ ｔ ｔ ｂａｍ， ｒａｃｔ ｏｎａｎ ｓｕｂｔ ｏｎ： Ａ ｃｏｇｎ ｖｅｐｅｒｓｐｅｃ ｓｄａ ｅ ． ＮＪ： Ｅｒ ， Ｈｉ. 佐々木 清 １９ ８ 浮き沈み－卯はこい砂糖水には浮かない 〈中一＞ －理科教室， ２ ７ １ １－ ５７ ， ，５. ｌ ｉ ｉｍｅ 斬′ ｉ ｌｋｅｎｉ ｉｎｇ ｖｅ ｌ ｉ ｉ ｌ ｓ ｔｙ ｔａｎｃｅ ｉ ｔｕｄｙ ｏｃ ｎｇ ｅｇｒａｔ ｏｐｍｅｎｔａ ｓ ｎｆｏｒｍａｔ ｏｎ： Ａ ｄｅｖｅ ．１９８１ １ｎｔ ， ，Ｆ ，ｔ ，ａｎｄ ｄ Ｃｏｇｎ ｉ ｉ ｌ ２ １ ３ ３ １ ４ ｔ ７ － ｖｅ Ｐｓｙｃｈｏ ， ， ．. （付記） 資料の収集に際しては岩見沢市立南小学校の校長先生をはじめ諸先生方に多大の御協力をいただきました， ここに記して感謝申し上げます． （本学助教授 岩見沢分校）. １１５.
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