子どもの算数問題解決と転移を促す知識の構成の分析と支援に関する研究

Analysis and support of knowledge construction to facilitate children's mathematical problem solving and transfer abilities

研究課題番号:15330141

代表者

  • 2003年度~2004年度

    • 多鹿 秀継
    • 研究者番号:30109368
    • 愛知教大・教育学部・教授
  • 2004年度~2005年度

    • 中津 楢男
    • NAKATSU, Narao
    • 研究者番号:90133131
    • 愛知教育大学・教育学部・教授


研究分担者

    • 中津 楢男
    • 研究者番号:90133131
    • 愛知教育大学・教育学部・教授
    • 池上 知子
    • 研究者番号:90191866
    • 愛知教育大学・教育学部・教授
    • 野崎 浩成
    • NOZAKI, Hironari
    • 研究者番号:80275148
    • 愛知教育大学・教育学部・助教授

    • 石田 靖彦
    • ISHIDA, Yasuhiko
    • 研究者番号:10314064
    • 愛知教育大学・教育学部・助教授
    • 竹内 謙彰
    • TAKEUCHI, Yoshiaki
    • 研究者番号:40216867
    • 愛知教育大学・教育学部・教授
    • 齋藤 ひとみ
    • SAITO, Hitomi
    • 研究者番号:00378233
    • 愛知教育大学・教育学部・助手

    • 多鹿 秀継
    • TAJIKA, Hidemitsu
    • 研究者番号:30109368
    • 愛知教育大学・教育学部・教授

研究課題基本情報(最新年度)

  • 研究期間

    2003年度~2005年度

  • 研究分野

    教育心理学

  • 審査区分

    一般

  • 研究種目

    基盤研究(B)

  • 研究機関

    愛知教育大学

  • 配分額

    • 総額:13600千円
    • 2003年度:6800千円 (直接経費:6800千円)
    • 2004年度:3500千円 (直接経費:3500千円)
    • 2005年度:3300千円 (直接経費:3300千円)

研究概要(最新報告)

本研究の目的は次の2つである。

1.小学6年生の生徒について、算数文章題の解決と転移を可能にするための知識構成の分析。

2.その結果を利用して子どもたちの問題解決および転移を支援するコンピュータソフトの開発。

本研究ではまず、子どもが算数文章題を解く過程では、1)問題を理解する、2)タスクの種類に応じて適切な情報を選択する、3)問題解決をモニタリングする、という3つのメタ認知方略が用いられていることを明らかにした。

次に、メタ認知方略の1つである自己説明に着目し、その効果を調べるために小学6年生を対象に次の実験を行った。子どもを、自己説明群(複数のステップに分けられた問題解決過程の各ステップを自己説明させる)、自己学習群(教師が各ステップの説明をしたあと、子どもが各ステップを自分で学習する)、統制群(問題の正解を導くための式と解答を与える)の3群にわけ、教師が各群とも同じように、問題の解きかたや式について説明したあと、同じ問題をグループに応じて学習させた。こうした学習の後、学習内容に関するテストを行うとともに、一定期間の経過後、転移テストを実施した。

その結果、自己説明群のほうが他の2群よりも成績がよかった。さらに、自己説明が十分に行える生徒はそうでない生徒に比べ、学習分野のテストと転移テストの両方で成績がよかった。

学習済みの課題を自己説明させることは、学習者が十分理解していない点を浮き彫りにし、それを自ら補わせる効果がある。つまり、自己説明は問題解決に向けて、子どもの持つ知識をその問題向けに構成してゆくのに有効と考えられる。

この結果を利用して我々は、学習済みの課題を自己説明させることで学習効果の改善を目的とした学習支援ソフトを開発した。このソフトは、自己説明というメタ認知方略をサポートする小学生向けの初めてのソフトと思われる。現在このソフトの有効性を調べるために、小学校6年生を対象に、算数文章題のテストや転移テストの実験を継続している。

We have two goals of the present study. First, we want to analyze knowledge construction that facilitates mathematical problem-solving and transfer of sixth-grade children. Second, we want to develop a computer tutor on the basis of the above results and to help children improve their problem solving and transfer.

We conducted the survey study that was planned to examine metacognitive strategy factors in the problem solving processes. We found three types of metacognitive strategy factors. They were factors relating to selecting appropriate information from tasks, relating to monitoring problem solving, and relating to understanding problems.

Then, we focused on one of metacognitive strategies known as self-explanation. We had three similar experiments using self-explanation. Participants of the experiments were sixth-grade children. They were assigned to one of three groups, the self-explanation group, the self-learning group, or the control group. Children in the self-explanation group were asked to self-explain each solution step. Children in the self-learning group were asked to learn each step by themselves after a teacher had explained each solution step. Children in the control group were given the numerical expressions and the answers for the problems. A teacher explained about how to solve the problems including numerical expressions and the answers and then instructed children to understand how to solve them. The results of three experiments showed that children in self-explanation group outperformed both children in the self-learning group and the control group on the word problem test and the transfer test. Moreover, high explainers who generated more explanations and more fine-grained explanations outperformed low explainers. We interpreted these results as follows. By engaging in self-explanations during solving worked-out examples, sixth-grade children have to concentrate on both what they can understand and what they can not understand. Then, they draw inferences to repair incomplete understanding of the mathematical word problems. The self-explanation seems to improve mathematical problem solving and transfer by supporting the construction of problem representation according to children's prior knowledge during solving problems.

To achieve our second goal, we developed the computer tutor designed to improve learning from worked-out examples by supporting self-explanation. The computer tutor we had developed is innovative in one way. It represents the first attempt to provide computer support to a metacognitive strategy known as self-explanation for elementary school children. In the current study, we are now conducting the experiment how the computer tutor as a computer-based self-explanation system can help sixth-grade children solve mathematical word problems and transfer problems.

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