第 16 章 概 念 変 化 研 究 の 歴 史 脈 絡 と 断 層 線 CHAPTER 16 A History of Conceptual Change Research Threads and Fault Lines Andrea A. disessa 概 念 変 化 の 特 徴 Characterizing Conceptual Change 学 習 科 学 の 中 では 教 育 の 妥 当 性 から 概 念 変 化 が 最 もよく 述 べられる 学 生 にとっては いくつかの 話 題 が 系 統 的 に 非 常 に 難 しいようである この 学 生 にとって 難 しい 領 域 における 学 習 と 教 育 は 従 来 の 教 育 方 法 の 課 題 であり 持 続 している 不 成 功 部 分 である 小 学 校 から 大 学 レベルまでにわたって 物 理 学 物 質 とその 密 度 ニュートン 力 学 電 気 生 物 学 発 展 と 遺 伝 学 などの 科 学 の 多 くの 領 域 においてこの 特 性 が ある このような 話 題 を 学 ぶために 学 生 は 概 念 変 化 を 通 過 しなくではならない 概 念 変 化 は 技 能 獲 得 や 事 実 の 獲 得 などのような 問 題 の 少 ない 学 習 とは 対 照 的 である 概 念 変 化 という 名 前 は 主 な 困 難 性 の 構 成 要 素 となる 近 似 の 結 果 を 具 象 化 する 学 生 は 新 しいア イデアを 古 い 文 脈 の 中 で 築 き 上 げなければならず 単 なる 獲 得 というよりむしろ 変 化 に 重 点 が 置 かれ る 事 前 に 持 っていたある 考 えが 学 習 を 抑 制 するという 有 力 な 証 拠 が 多 くの 領 域 で 存 在 している 概 念 的 な 変 化 ラベルの 概 念 的 な 部 分 を 文 字 通 りに 扱 ってはいけない 各 種 理 論 には 概 念 に 加 えて 信 念 理 論 存 在 論 のような 実 体 するものの 中 に 困 難 がある 概 念 変 化 は いくつかの 理 由 で 学 習 科 学 において 最 も 中 央 領 域 の 中 にある まず 科 学 の 中 で 最 も 重 要 なアイデアの 多 くが 学 習 の 難 問 に 影 響 されているようである また 概 念 変 化 は 学 習 に 関 する 最 も 深 く 頑 固 な 理 論 上 の 課 題 に 関 与 する 概 念 変 化 のいろいろなフォームの 中 での 知 識 は 何 か?いつ 概 念 変 化 を 習 得 し 習 得 はなぜ 難 しいのか? 深 い 理 解 ;どうしたらそれを 促 進 させられるのか? 概 念 変 化 は 単 に 教 育 で 重 要 であるのではなく 発 達 心 理 学 や 発 達 認 識 論 そして 歴 史 や 哲 学 でも 重 要 である 科 学 の 歴 史 上 で 考 えなさい: ニュートン コペルニクス およびダーウィンによる 科 学 大 革 命 によって 引 き 起 こされた 挑 戦 の 理 由 は 何 か? 概 念 変 化 の 研 究 を 見 直 すのは 難 しい 問 題 は ゆっくりと 一 時 的 不 完 全 に 解 決 した ( 何 が 変 化 し なぜ 変 化 難 しいか そして それはどのように 起 こるか?) 加 えて 複 数 の 分 野 の 関 与 は オリエンテーションや 理 論 を 過 剰 に 生 産 した 事 実 上 広 く 受 け 入 れられ 明 確 に 述 べ られている テストされた 概 念 変 化 の 理 論 は 全 くない 代 わりにフィールドは 変 幻 自 在 の 方 法 で 多 く の 常 識 や 理 論 上 の 見 解 を 結 合 する 複 数 の 見 解 から 構 成 される 私 のレビューは 重 要 な 脈 略 と 断 層 線 を 強 調 することを 目 的 とする 重 要 な 脈 略 は 見 解 の 展 望 や 相 違 における 歴 史 的 方 向 性 によって 断 層 線 は いくつかの 重 要 な 変 化 を 言 及 することで 明 らかにする 将 来 に 必 要 な 仕 事 を 推 薦 することでレビューを 終 える プレビュー Preview 概 念 変 化 の 研 究 上 の 最 も 重 要 な 課 題 の 例 を 説 明 する 物 理 学 における 力 の 概 念 は 概 念 変 化 に 関 するよい 例 を 提 供 する 図 16.1 は 空 中 にボールを 投 げ 上 げている 様 子 で ひとつの 力 で 正 しい 科 学 的 な 説 明 を 示 している 図 16.2 は 初 心 者 の 説 明 であり 2 つの 力 が 働 いていると 考 える 概 念 変 化 の 研 究 が 始 まる 前 は 物 理 学 の 抽 象 性 や 複 雑 さのために 生 徒 には 難 しいのだと 考 えられてきた 学 生 は 専 門 家 と 異 なる 力 の 概 念 を 事 前 に 持 っている 教 育 では これらの 考 えに 対 処 してそれらを 変 えなければならない 概 念 変 -1-
化 の 時 代 に 入 る どのように 学 生 の 誤 解 に 対 処 するべきだろうか? Figure 16.1. Expert explanation of a toss includes only one force (a) Gravity (thick arrow) drives the hall's velocity (thin arrow) downward, (b) bringing it to zero at the peak, (c) then gravity extends velocity downward in the fall. Figure 16.2. Novice explanation of a toss includes two forces (a) An upward force overcomes gravity, (b) but the force gradually dies away and comes into balance with gravity at the peak, (c) then it gives way to gravity on the fall. 素 朴 理 論 : 人 間 がある 領 域 について 人 からあるいは 学 校 教 育 などで 直 接 教 えられるのではなく 自 然 に 素 朴 に 持 つ 理 論 のことを 素 朴 理 論 という 素 朴 理 論 は 自 然 に 自 分 で 生 み 出 したその 領 域 のメカニズムについての 説 明 と いいかえてもよい 力 学 に 関 する 理 解 は 素 朴 力 学 理 論 生 物 に 関 する 理 解 は 素 朴 生 物 学 理 論 などと 呼 ばれること がある 素 朴 力 学 理 論 : 乳 児 は ことばを 発 話 し 始 めるずっと 以 前 から 物 体 (objects) の 物 理 的 な 性 質 について 素 朴 力 学 理 論 (naive theory of physics) ともいえるような 直 感 的 理 解 を 持 っていることが 知 られている 例 え ば 乳 児 は (1) 物 体 (object) はそれ 自 身 では 動 かず 他 の 力 によって 動 かされない 限 り 同 じ 場 所 に 存 在 し 続 ける (2) 物 体 は 自 分 の 視 界 から 見 えなくなってもその 存 在 は 消 失 しない (3) 物 体 は 別 の 物 体 を 通 り 抜 けで きない (ある 物 体 が 壁 などに 突 き 当 たった 場 合 壁 に 穴 をあけて 突 き 抜 けない 限 りは 壁 の 前 で 運 動 が 止 まる) (4) 物 体 は 他 の 力 を 加 えられない 限 り 自 分 自 身 でその 形 を 変 えることはない (5) 一 つの 物 体 は 全 体 がまとまっ て 同 時 に 動 く (つまり 物 体 の 一 部 を 掴 めば 全 体 がついてくる) (6) 物 体 は 運 動 の 際 連 続 的 な 軌 跡 をとる (ワー プなどしない) などの 物 体 の 基 本 的 特 質 を 理 解 しているということがこれまでの 研 究 から 明 らかになっている これらの 力 学 に 関 する 理 解 は 必 ずしも 物 理 法 則 の 理 解 そのものではないということから 素 朴 力 学 理 論 と 呼 ば れる http://www.coglearning.com/indexcontents.html#index:sobokurikigakuriron ピアジェの 研 究 における 徴 候 Premonitions in the Work of Piaget 素 朴 理 論 と 科 学 理 論 :Jean Piaget とその 仲 間 は 子 供 の 発 達 を 理 解 するのに 貢 献 した それが 概 念 変 化 の 研 究 に 強 い 影 響 力 を 持 っていた 知 識 の 哲 学 的 な 研 究 ( 認 識 論 )は 専 ら 確 実 性 の 問 題 に 伝 統 的 に 集 中 し た 知 識 は 正 当 で 真 実 信 念 である ピアジェは 発 生 的 認 識 論 の 考 えを 紹 介 し 知 識 と 理 解 の 発 展 がより 確 実 で 永 遠 であるよりも 生 産 的 であるという 考 えや 思 考 は 徐 々に 発 展 している 彼 の 実 証 的 な 研 究 は 子 供 の 考 えが 多 くのドメインでどう 展 開 するか 豊 かなコーパスを 製 作 した 彼 のグループは 生 物 学 物 理 学 スペースと 時 間 ( 例 えば 見 解 と 同 時 性 )に 関 する 概 念 表 現 ( 図 面 ) 分 類 論 理 および 他 の 話 題 を 研 究 した 生 物 学 における 彼 の 仕 事 は 概 念 変 化 の 研 究 のときに 特 に 有 力 である ピアジェの 理 論 上 の いくらかの 装 置 は 概 念 変 化 研 究 に 浸 み 込 んだ 例 えば ピアジェは 均 衡 化 を 主 要 なメカニズムであると みなした 新 しい 経 験 は 事 前 の 知 識 を 不 - 均 衡 化 し 再 均 衡 化 は 学 習 者 をより 良 い 方 向 や より 高 度 な 考 えに 導 く しかしながら 均 衡 化 へのピアジェの 信 念 は 現 代 の 概 念 的 変 化 の 仕 事 と 彼 の 考 えを 切 り 離 す 断 層 線 である 満 足 な 説 明 をえるためにあいまい 性 を 残 した 学 習 に 近 づく 概 念 変 化 は 問 題 領 域 の 知 識 であり メカニズムはよく 似 ている 一 般 に 研 究 者 は 現 在 -2-
ピアジェの 知 性 のステージ 理 論 を 彼 の 最 も 有 名 だけれど 最 もおもしろくない 貢 献 と 見 なしている ピア ジェは 構 成 主 義 の 中 心 で 新 しいアイデアと 考 え 方 は 古 いものから 出 て 来 るという 概 念 である 子 供 は 大 人 とは 違 う 方 法 で 系 統 的 に 考 えるという 構 成 主 義 や 啓 示 は ピアジェの 研 究 から 概 念 変 化 へともっとも 重 要 なスレッドを 構 成 する 科 学 の 哲 学 と 歴 史 の 影 響 The Influence of the Philosophy and History of Science ピアジェにとって 同 系 である 科 学 の 歴 史 と 哲 学 における 先 の 研 究 はかなりの 影 響 を 及 ぼした 学 習 科 学 における 概 念 変 化 の 早 期 の 理 論 家 から 始 める 私 はここでトーマス クーンの 考 えを 見 直 す クーンは 科 学 の 歴 史 の 永 続 的 な 適 切 な 概 念 変 化 の 研 究 を 広 く 定 義 している フィールドでのコンセンサスを 得 る 時 間 はなかったが 科 学 の 歴 史 の 中 に 猛 烈 な 反 対 を 持 っていた クーンの 対 抗 者 としては スティーブン トゥールミンについて 議 論 する 彼 は クーンの 考 えに 対 する 重 要 なスレッドを 予 期 した クーンと 科 学 大 革 命 Kuhn s & Scientific Revolutions これまで 科 学 というものは,さまざまな 観 測 や 理 論 の 累 積 であると 考 えられてきた しかし クーン はそのような 科 学 史 観 に 疑 問 をもつ 科 学 革 命 の 構 造 で 科 学 の 歴 史 がつねに 累 積 的 なものでは なく 断 続 的 に 革 命 的 変 化 すなわち パラダイムシフト が 生 じると 指 摘 した クーンはその 後 パ ラダイム 概 念 を 放 棄 し 専 門 母 型 (disciplinary matrix)という 概 念 に 変 更 した 通 常 科 学 (normal sciense) は ある 定 まった 鋳 型 に 無 理 やり 自 然 を 押 し 込 んでいくような 研 究 である そして 基 本 的 な 革 新 というものは そのような 通 常 科 学 の 基 本 的 前 提 を 覆 すものであるから 通 常 科 学 は 革 新 を 抑 圧 することが 多 い しかし その 通 常 科 学 も もともとは 恣 意 的 な 要 素 より 成 っ ているため もはや 現 行 の 科 学 的 伝 統 を 覆 すような 不 規 則 性 を 避 けることができなくなるようになっ たとき ついに 専 門 家 たちは 新 しい 科 学 の 基 礎 を 追 求 するようになり そのような 異 常 な 出 来 事 を 科 学 革 命 (scientific revolution) とクーンは 呼 ぶ. 同 じ 科 学 的 方 法 を 用 いた 結 果 であるのに 相 互 に 異 なる 自 然 観 がなぜ 生 まれるのかというと 互 いに 共 約 不 可 能 な(incommensurabile) 方 法 を 用 いているからである ある 程 度 は 科 学 的 方 法 によっ て 観 察 や 経 験 から 科 学 理 論 を 導 き 出 すことができるが その 観 察 結 果 に 妥 当 な 理 論 はいくつか 考 えう る そのうちのどれかひとつを 最 終 的 に 選 ぶことは 観 察 や 経 験 からは 不 可 能 であって それは 個 人 的 歴 史 的 偶 然 によりなる 恣 意 的 な 要 素 がつねに ある 特 定 の 時 期 のある 特 定 の 科 学 者 集 団 に 支 持 される 信 念 を 形 作 る 引 用 & 参 考 http://www.geocities.jp/enten_eller1120/text/science/scientificrevo.html 強 い 整 合 性 へのトゥールミンの 拒 絶 Toulmin's Rejection of Strong Coherence 選 択 的 にクーンの 考 えを 取 り 入 れることに 加 えて 概 念 変 化 の 研 究 は 科 学 の 歴 史 の 競 争 している 見 解 を 無 視 した スティーブン トゥールミンの Human Understanding(1972)は 好 例 を 提 供 する これ は システム 性 原 理 systematicity を 広 くレビューし 仮 説 の 否 定 をしている トゥールミンは シス テム 性 原 理 systematicity のカルト cult をある 数 学 のフォームから 抜 き 取 られた 論 理 数 学 の 一 貫 性 の モデルにたどって 戻 した 公 理 体 系 として 見 なされたユークリッドの 幾 何 学 などのように トゥール -3-
ミンにとって システム 性 原 理 systematicity の 推 定 は 有 害 であった また すべての 科 学 のためのど んなグローバルな 固 定 枠 組 みもあるだけではなく( 例 えば 哲 学 者 のカントが 批 評 したように) ロー カルの 枠 組 み( 特 定 の 理 論 )が 強 く 系 統 的 であるという 仮 定 は 失 敗 する トゥールミンは 批 評 のために クーンを 選 び 抜 いた 共 約 不 可 能 な incommensurability の 推 定 は 誤 った 仮 説 の 人 工 物 である 強 い systematicity への 彼 の 攻 撃 に 関 する 文 脈 では トゥールミンは 2 つの 重 要 な 方 法 論 の 観 測 をした ま ず 最 初 に 彼 は 概 念 変 化 の 視 点 前 後 の 優 位 が 捨 てられなければならないと 主 張 した また ト ゥールミンは 概 念 的 な 変 化 における 主 要 な 考 えの 処 理 の 妥 当 性 に 関 して 不 平 を 言 った 誤 概 念 Misconceptions クラスの 最 も 利 口 な 学 生 さえ 誤 った 考 えは 伝 統 的 な 教 育 の 方 法 に 打 ち 勝 つことができないという 誤 解 に 耐 えるのが 基 盤 になっている 学 生 の 誤 りと 根 強 い 信 念 Students Have False, Persistent Beliefs 1970 年 代 後 半 ( 私 たちが 誤 解 と 呼 ぶ 巨 大 な 社 会 運 動 )は 実 験 心 理 学 と 発 達 心 理 学 を 含 む 教 育 研 究 やその 隣 接 している 領 域 における 現 代 の 概 念 変 化 研 究 を 始 めた 1980 年 代 前 半 から 1990 年 代 前 半 まで 運 動 が 爆 発 し 膨 大 な 論 文 が 出 され まだ 影 響 は 強 い Confrey(1990)は 物 理 学 生 物 学 およ び 数 学 における 誤 解 の 素 晴 らしいレビューを 提 供 した R. Driver, L. Viennot, and A. Tiberghien の 3 人 のヨーロッパ 人 の 学 者 が 重 要 な 貢 献 者 であった 系 統 的 に 科 学 学 習 を 妨 げる 誤 った 考 えの 影 響 を 定 式 化 し 用 語 誤 解 は 最 も 広 く 公 衆 を 捕 らえた 誤 解 研 究 の 影 響 の 1 つは 教 育 的 な 研 究 の 重 要 性 を 実 用 的 な 教 育 の 円 に 運 び 込 んでいたことである 3 つの 早 期 の 脈 絡 Three Early Threads 科 学 の 歴 史 の 共 通 点 THE ANALOGY WITH THE HISTORY OF SCIENCE 理 論 に 関 する 見 解 THE THEORY THEORY 概 念 変 化 の 理 論 的 視 点 A RATIONAL VIEW OF CONCEPTUAL CHANCE 誤 概 念 の 動 向 の 評 価 Assessing the Misconceptions Movement 積 極 的 な 貢 献 POSITIVE CONTRIBUTIONS: 1. 誤 解 は 純 粋 に 能 力 への 強 調 の 歴 史 的 背 景 に 対 する 量 の 問 題 を 解 決 する 質 的 な 理 解 と 説 明 の 重 要 性 を 強 調 した 2. 誤 解 は 学 習 の 白 紙 状 態 獲 得 モデルのために 広 い 卓 越 を 確 立 した 3. 誤 解 は 教 育 の 問 題 や 到 達 の 新 しい 手 段 に 焦 点 をあてた 一 般 的 な 学 生 の 困 難 に 関 する 注 意 を 減 少 させて ドメインの 詳 細 を 強 調 した 消 極 的 な 貢 献 NEGATIVE CONTRIBUTIONS: 1. ほとんどの 誤 解 研 究 が 理 論 開 発 かテストを 比 較 的 欠 いていた 深 さ の 誤 解 はしばし ば 測 定 されていない そして 不 可 欠 の 質 問 は 問 われていなかった 多 くの 学 生 によって -4-
与 えられた 誤 答 がいつも 概 念 としてみなしなさい 2. 誤 解 は 事 前 の 知 識 の 否 定 的 貢 献 を 強 く 強 調 した 事 前 の 概 念 が 生 産 的 な 資 源 を 提 供 したというクレームはきわめてわずかしかなかった 3. 学 習 が 実 際 にどう 可 能 であるかについて 最 少 量 で 議 論 した 4. 誤 解 研 究 が 先 に 教 育 の 葛 藤 モデルの 視 点 を 支 配 する 誤 概 念 を 超 えて Beyond Misconceptions 概 念 変 化 の 特 徴 的 な 領 域 Conceptual Change Particular Domains 心 理 学 と 生 物 学 ケアリー(1985 1986)は 生 物 学 にかなり 特 定 の 概 念 変 化 が 幼 年 期 に 起 こると 主 張 して ケアリーは 動 物 の 概 念 が 心 理 学 の 幼 年 期 の 理 論 に 埋 め 込 まれたと 主 張 した 断 片 内 の 知 識 Knowledge in Pieces 断 片 化 した 知 識 概 念 変 化 の 研 究 を 統 合 すると 研 究 者 が 断 片 化 を 支 持 している 理 論 の 断 片 Fragments of Theory 理 論 上 の 問 題 の 2 つのグループについて 議 論 する 最 初 に 概 念 変 化 にかかわる 精 神 的 な 実 体 は 何 で あるか そして それらはどのように 組 織 化 されるか?2 番 目 に 概 念 的 な 変 化 はなぜ 難 しいか そ して 起 こるとき それはどのように 起 こるか? 概 念 変 化 における 実 財 物 とシステム ENTITIES AND SYSTEMS IN CONCEPTUAL CHANGE 概 念 変 化 における 概 念 の 変 化 とは 何 であるか? ケアリー(1986)は 概 念 と 信 念 を 区 別 し 信 念 は 関 係 実 体 であるとしている ケアリーは 信 念 変 化 が 比 較 的 簡 単 であり 信 じていると 言 われた 概 念 を 変 化 させるのは 難 しい 子 供 が 人 々は 動 物 であると 信 じるようになるとき 動 物 の 非 常 に 異 なった 概 念 が 含 意 される 個 体 概 念 と 信 念 は 抑 制 されるので 漸 進 的 変 化 は 難 しいか または 不 可 能 である 関 係 の 規 制 がきつ 過 ぎるなら 変 化 の 困 難 には 打 ち 勝 ちがたい 地 球 の 形 に 関 する 質 問 が 子 供 に 行 われるとき モデルは 比 較 的 容 易 に 変 化 することができるが 枠 組 みの 理 論 は 長 くかかっている モデルは 比 較 的 容 易 に 変 化 することができるが 枠 組 みの 理 論 は 長 くかかる 理 論 を 移 行 させ るように 存 在 論 を 移 行 させるのは 非 常 に 難 しい しばしば 新 しい 存 在 論 は 最 初 に 開 発 され なければならない そして 次 に 新 しい 概 念 か 根 本 的 に 改 訂 された 概 念 が 新 しい 存 在 論 の 中 で より 自 然 に 成 長 することができる モデルまたは 制 約 と 変 化 MODELS or CONSTRAINT AND CHANGE incommensurability から 見 て 概 念 変 化 はどのように 可 能 であるか? 断 片 的 知 識 は 変 化 の 困 -5-
難 さや 実 現 可 能 なパスについて 多 くの 仮 説 を 導 く モデルのどんな 特 定 のバージョンも 特 定 の 種 類 の 困 難 と 特 定 の 小 道 を 提 供 する しかしながら より 一 般 的 なタイプの 困 難 は 新 たに 組 織 化 されたシステムへの 大 きいセット の 要 素 の 収 集 とコーディネートである 例 えば コーディネートクラスモデルは 1 つの 概 念 の 使 用 が 異 なった 事 情 の 異 なった 知 識 にかかわるかもしれないと 提 案 する それが 多 量 の 状 況 特 有 の 知 識 を 集 めるのに 単 に 異 なった 状 況 における 使 用 に 必 要 であるのではなく 概 念 が 機 能 上 同 じ 入 口 で 異 なった 文 脈 を 扱 うのを 確 実 にするのは 問 題 が 多 く 時 間 がかかる 教 育 と 直 感 的 認 識 論 Instruction and Intuitive Epistemology 概 念 変 化 の 調 査 の 主 要 な 重 要 性 は 教 育 を 改 良 することである 最 終 的 に 概 念 的 な 変 化 には それ 自 身 の 特 有 のセットの 直 感 的 な 理 論 への 文 化 の 貢 献 などの 社 会 文 化 的 な 問 題 がある 概 念 的 な 開 発 の 社 会 文 化 的 な 視 点 が 少 なくとも 互 換 性 がなければならないのに 注 意 する 未 改 革 分 野 の 写 像 Mapping the Frontier 首 尾 一 貫 性 : 中 心 の 断 層 Coherence: A Central Fault line 近 未 来 研 究 への 焦 点 Foci for Near-Future Work 1. 概 念 的 なドメインの 内 容 開 発 する 仕 様 の 詳 細 を 追 求 しなさい 2. ドメインの 変 化 量 を 推 定 しなさい そして 共 通 点 (または 手 に 負 えない 違 い)を 実 験 的 に 妥 当 にしなさい 3. データに 対 してそれらをテストしなさい; 概 念 と 理 論 のような 構 造 が 明 白 なモデルを 開 発 しなさい そうすれば モデルは 関 係 構 造 ( 一 貫 性 )を 目 立 たせる 必 要 がでてくる 4. 実 体 と 変 化 のモデルの 工 程 の 妥 当 性 確 認 をしなさい 5. 文 脈 依 存 度 contextuality を 関 心 の 中 心 にしなさい -6-