学習者の試行錯誤を支援する学習環境に関する研究

近年，若者の理科系離れが社会的問題となっている。この問題を解決するためには，学習者の主体的に問題に取り組む姿勢や能力を養う必要があり，学習の初期段階において試行錯誤をすることが効果的であるといわれている。現在までに，様々な知的教育システムが構築されているが，学習者の試行錯誤を支援するための決定的な方法論は確立されていない。
本論文では，試行錯誤を支援するために学習者と異なる視点を持つ仲間学習者との協同学習が有効であることに着目し，異なる視点(性格)を持った複数のコンピュータコンパニオンを提供する教育システムの枠組みとその実装に関する研究を進めた。そして，学習者の試行錯誤を支援する学習環境として，物理学習への適用方法を提案している。また，物理学習支援環境であるPHYLEDIA(A Physics Learning Environment with Dialogue and Illustration by
Agents)を試作している。
本学習環境は，学習者が図解をしながら主体的に問題解決を進めることができるとともに，その図解を異なる視点から複数のコンピュータコンパニオンが観察し学習に介入することで，学習者の内省を促進し，思考の偏りや行き詰まりに対する支援が可能である。この点に関して，コンピュータコンパニオンを提供する関連研究との比較を行い，本研究の独創性を示す。
本論文は以下のように構成する。まず，第2章では本研究の背景と関連する研究について述べる。第3章では，試行錯誤を支援する学習環境の概要と特徴について述べる。次に第4章において，物理の初等力学を対象領域とした学習環境への適用方法について説明し，第5章で，現在試作しているPHYLEDIAの概要と構成について述べる。第6章では，PHYLEDIAの実現の詳細について述べ，第7章では，PHYLEDIAを用いた学習例を示す。第8章では，第7章までの研究成果をまとめ，今後の展望について述べる。

画像データは国立国会図書館から提供(2012/3。JPEG2000形式を本学でpdfに変換して公開)