[論文レビュー] Inquiry-Based Mathematics Education: a call for reform in tertiary education seems unjustified

Tanya Evans, Heiko Dietrich|arXiv (Cornell University)|Jun 24, 2022

Visual and Cognitive Learning Processes参考文献 79被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、大学数学教育における Inquiry-Based Mathematics Education (IBME) を批判的に検討し、この運動が大学数学教育における画期的な改革を求める主張が正当ではないと主張する。認知科学および教育心理学の知見に裏付けられ、指導のない発見学習は初心者や代表的になくてもよいグループにとって学習を損なうとし、認知的関与を促す明示的指導が優れた成果をもたらすと主張する。

ABSTRACT

In the last decade, major efforts have been made to promote inquiry-based mathematics learning at the tertiary level. The Inquiry-Based Mathematics Education (IBME) movement has gained strong momentum among some mathematicians, attracting substantial funding, including from some US government agencies. This resulted in the successful mobilization of regional consortia in many states, uniting over 800 mathematics education practitioners working to reform undergraduate education. Inquiry-based learning is characterized by the fundamental premise that learners should be allowed to learn 'new to them' mathematics without being taught. This progressive idea is based on the assumption that it is best to advance learners to the level of experts by engaging learners in mathematical practices similar to those of practising mathematicians: creating new definitions, conjectures and proofs - that way learners are thought to develop 'deep mathematical understanding'. However, concerted efforts to radically reform mathematics education must be systematically scrutinized in view of available evidence and theoretical advances in the learning sciences. To that end, this scoping review sought to consolidate the extant research literature from cognitive science and educational psychology, offering a critical commentary on the effectiveness of inquiry-based learning. Our analysis of research articles and books pertaining to the topic revealed that the call for a major reform by the IBME advocates is not justified. Specifically, the general claim that students would learn better (and acquire superior conceptual understanding) if they were not taught is not supported by evidence. Neither is the general claim about the merits of IBME for addressing equity issues in mathematics classrooms.

研究の動機と目的

• 大学数学教育における Inquiry-Based Mathematics Education (IBME) の経験的および理論的基盤を批判的に評価すること。
• IBMEが数学教育における概念的理解の向上と格差是正を本当に促進するかどうかを評価すること。
• 教師の指導を最小限に抑えることで学習成果が向上するという仮定に疑問を呈すること。
• 従来の講義形式の中で能動的な認知的関与を促進する、証拠に基づいた IBME の代替案を提示すること。
• 将来的な研究を、未検証の探究モデルへの置き換えではなく、従来の指導法の改善に向けて導くこと。

提案手法

• 認知科学および教育心理学分野の研究文献を対象としたスコープレビューを実施した。
• 直接指導と探究型指導に関する60年以上にわたる実験的研究の知見を統合した。
• 能動的学習、作業記憶の制約、認知負荷理論に関するメタアナリシスの証拠を分析した。
• 性別による成績格差に関する、探究型教室と従来型教室の実証的研究をレビューした。
• 階層的線形モデルと重み付き回帰分析を用いて、IBMEにおける格差に関する主張を評価した。
• 自己説明の促しと認知的関与戦略を統合した修正型講義モデルを提唱した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大学の学生において、深く数学的理解を育てるという点で、探究型学習は明示的指導よりも効果的であるか？
• RQ2 探究型学習は、特に女性や代表的になくてもよいグループにとって、数学教育における格差是正を促進するのか？
• RQ3 作業記憶の制限が、初心者にとっての発見学習の効果をどの程度損なうのか？
• RQ4 参加率などの社会的ダイナミクスが、探究型教室における性別による成績格差に果たす役割は何か？
• RQ5 認知的関与の促しを講義形式に組み込むことで、IBMEと同等またはそれ以上の成果を達成できるのか？

主な発見

• 探究志向の抽象代数の授業に参加した学生は、従来型の授業に参加した学生に比べて平均的に成績が悪く、男性が女性を上回った。これは、格差是正の利点を主張する主張と矛盾する。
• 女性の授業討論における参加率は、性別による成績格差と顕著に相関しており、社会的ダイナミクスが探究型環境において女性に不利に働くことを示している。
• 認知負荷理論および実験的証拠は、作業記憶の制限のため、指導のない指導法が初心者には効果がないことを一貫して示している。
• 学生が自ら数学を再発明することで学びが良くなるという主張は、実証的研究によって裏付けられておらず、とくに先行知識が低い学習者にとっては当てはまらない。
• 自己説明の促しと認知的関与タスクを補足した明示的指導は、指導のない探究型学習よりも効果的かつ格差是正に寄与する。
• 従来の数学教育をIBMEに置き換えるに足る十分な証拠はなく、将来的な改革は、従来の講義の改善に注力すべきである。