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教師が生徒の認知負荷に配慮すべき理由

2020年6月10日

今日の多くの学生はデジタルネイティブですが、リモート学習はほとんどの人にとって比較的新しい経験です。学習プラットフォームのツールを理解し、オンラインで仲間や教師とコミュニケーションを取ることから、さまざまなレベルの指導のもとでより多くのことを期待されています。

今学年度でリモート学習が終了し始めるにつれ、生徒たちは学業以外の活動でより多くの気を散らすものにさらされることになります。現在のパンデミックとその影響、そして差し迫った夏休みの心配が学生の精神的資源を消費しています。これらの課題は、生徒の認知負荷を増やし、学習成果に悪影響を及ぼすだけでなく、教育学習における公平性やアクセシビリティの目標達成を難しくする恐れがあります。

認知負荷の理解

「私たちの情報処理における『帯域幅』は、作業記憶の容量に関係しています」と、ETSの研究開発部門の上級研究員マデレーン・キーナーは説明しました。「あなたの作業記憶はあなたの精神的な作業スペースであり、今あなたが意識的に気づいていること、注意していること、考えていることを含んでいます。例えばこの記事を読んでいる間、言葉やアイデアは作業記憶の中で表現され処理されています。」

一方、認知負荷は、ある時点で作業記憶で扱われている情報のことであり、一般的に負荷が大きいほど精神的な努力や精神的作業も大きくなります。しかし、学習において重要なのは負荷量だけでなく、負担の種類も考慮すべき重要なポイントです。

研究 によると、認知負荷には3つの異なるタイプがあります。学習課題の複雑さによる認知的負荷である内発的負荷、学習目標に関係のない情報を扱う際の認知的負荷、そして、知識を整理する心的構造を作り出し自動化するための認知的努力である関連負荷(Germane Load)です。

「これらの異なる認知負荷は、学習者の限られた作業記憶能力を競合しています」とETSの研究開発担当研究科学者、チョン・アー・ムン氏は述べています。「研究によると、通常は無関係な情報に対処する能力を学習対象にしない限り、余計な負荷は最小限に抑えるべきです。余計な負荷を最小限に抑えることで、関連する学習活動に十分な精神的資源を解放でき、それがポジティブな学習成果につながる可能性があります。」

教師にとっては、リモート学習用の教材設計時に余計な認知負荷を意図せずに含めないことが重要です。

学生を軌道に乗せる

生徒が独学で学んだり、親のような非専門家のサポートを受けている場合、学習に関係のない活動に無意識のうちに時間や精神的労力を費やしている可能性があります。教師にとっては、リモート学習用の教材設計時に余計な認知負荷を意図せずに含めないことが重要です。多くの教師はおそらく本能的に以下の多くのことを行っているかもしれませんが、この情報は日々の活動と研究結果との関連性を明確にすることで、彼らの仕事を強化するためのものです。

ここでは、教師が認知負荷を軽減するためにデザインに取り組み続けられるいくつかの方法をご紹介します(PDF):

  • 適切な情報量を提供する:情報の多すぎたり少なかったりしないようにしましょう。また、学習目標に関係のない冗長な情報や情報は削除しましょう。
  • 複雑なタスクを小さな部分に分解する:XとYを同時に完了させる代わりに、まずタスクXを与え、その後タスクYを割り当てます。タスクをより小さく管理しやすいタスクに分割することで、シミュレーションベースの科学学習課題で 学習を促進し、認知負荷を軽減することがわかりました 。
  • 情報を統合する: 多くの学習教材は画像やそれに付随するテキストなど複数の情報を提示します。学習者はこれらの情報源から情報を精神的に統合しなければならない場合、認知的負荷が増加する可能性が高いです。 テキスト と画像を隣り合わせて配置したり、関連情報の部分を強調する手がかりで連結して対応を示唆することで、認知的負荷を軽減できます。
  • 生徒の事前訓練: 学習プラットフォームで新しいツールや機能の使い方を学ぶ機会を十分に与えましょう。事前トレーニングは、学習ツールや機能の使い方を考えるよりも、目標の内容の学習に精神的資源を集中させるのに役立ちます。

遠隔地での教材設計に注意を払うことに加え、キーナーは教師が生徒の認知的疲労の兆候を探すべきだと説明しました。「認知疲労は、持続的な認知的関与が精神的資源を消耗させることから生じます」と彼女は説明しました。「持続的な疲労はやる気の低下、注意散漫の増加、情報処理の低下をもたらします。研究によると、多くの学習者は課題の進行中にパフォーマンスが悪化し、エラーの増加、応答時間の遅さ、自己申告の疲労評価の増加、モチベーションの低下などが見られます。もし生徒がこれらの効果の兆候を示しているなら、休憩を取る時期かもしれません。研究によると、休憩は特に若い学習者にとって認知資源の再充電に非常に効果的であり、動き回る動きの休憩(生徒が立ち上がって動き回る)は特に役立つことがあります。」

認知負荷と英語学習者(ELL)

「ELLにとって認知負荷の管理は少し異なる形になるかもしれません。特に、英語で実際の課題を遂行するのを支援している場合はなおさらです」とETSの研究開発担当アソシエイトサイエンティスト、笹山翔子氏は述べています。一般的に、関連負荷の増加と余計な負荷の最小化の組み合わせが、 ELLの性能向上と学習を促進すると主張 されています。しかし、 追加の負荷の増加 もこの学習者集団にとって重要な役割を果たす可能性があります。

例えば、電話やオンラインで話す際には、音声接続不良や大きな背景音などの課題が伴います。「これらの要因はELLの英語学習そのものには関係ないものです」と笹山は説明しました。「しかし、学習者がこれらの要素に現実世界で対応できるようにする必要があるなら、 そうした要素を導入 し、 意図的に余分な負荷を増やす のは実は良い考えです。これにより、学習者が現実世界の混沌とした環境に対応するための戦略を身につけ、より良い学習につながります。」

覚えておくべきことは、 余分な負荷を戦略的に導入することです(PDF)。上記のシナリオでは、ELLが静かな場所で基本的な電話会話ができるときに、余計な負荷の導入が最も理にかなっています。言い換えれば、学習者の現在の能力レベルを把握し、認知負荷を段階的に増やすことが鍵となります。

学年末に差し掛かっていますが、教師はリモート学習の利点と欠点を見逃してはなりません。教師は、リモート学習が生徒の認知に与えた影響を引き続き考慮し、秋学期の改善策を最前線に置くべきです。