[論文レビュー] Playing Modeling Games in the Science Classroom: The Case for Disciplinary Integration

Pratim Sengupta, Doug Clark|arXiv (Cornell University)|Jul 18, 2016

Educational Games and GamificationPsychology参考文献 15被引用数 19

ひとこと要約

本論文は、図やエージェントベースのプログラムなどの記号的表象を繰り返し設計することで、物質的道具を用いた『モデリングゲーム』を通じて、科学授業における学習分野の統合を提案する。この手法は、学習者と教員の両方が科学的モデリングに深く関与できるようにすることで、学習効果と教員の自律性を向上させることを示している。

ABSTRACT

We extend the theory of disciplinary integration of games for science education beyond the virtual world of games, and identify two key themes of a practice-based theoretical commitment to science learning: (1) materiality in the classroom and (2) iterative design of multiple, complementary symbolic inscriptions (e.g., graphs and agent-based programs). We also identify the affordances of our proposed approach for facilitating student learning and teacher agency.

研究の動機と目的

• 仮想ゲーム環境を超えた学習分野の統合におけるギャップを埋めるため。
• 物質性と記号的表象が科学的モデリングの実践にどう寄与するかを調査するため。
• 複数の記号的表象（例：グラフ、エージェントベースのプログラム）の繰り返し設計が、学習分野の統合をどう支援するかを検証するため。
• モデリングゲームが学習者学習と教員の自律性に与える利点を同定するため。
• 学習分野統合の理論的枠組みを、物理的教室環境における身体的・実践的学習を含む形に拡張するため。

提案手法

• 物理的素材とデジタルツールを統合した教室ベースのモデリングゲームの設計と実施。
• グラフ、図、エージェントベースのシミュレーションなどの記号的表象を繰り返し設計サイクルを用いて開発・改善。
• 複数の表象を用いたモデル構築、検証、見直しの作業を通じて、学習者の協働を促進。
• 物理的モデルやセンサーなどの物質的実物を組み込むことで、抽象的な科学的概念を具象的な体験に根ざさせる。
• 形成的評価と教員の支援的指導を活用し、モデリング活動中の学習分野的意味づけを支援。
• 教室内での対話と学習者の作成物を分析することで、時間的・表象的変化に伴う学習分野的実践の発展を追跡。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 仮想環境を超えた科学教室において、どのようにモデリングゲームを設計すれば学習分野の統合を支援できるか。
• RQ2 物質性が科学的モデリング実践への学習者関与をどのように支援するか。
• RQ3 複数の補完的記号的表象（例：グラフ、エージェントベースのプログラム）が科学的理解の発展をどのように支援するか。
• RQ4 これらのモデリングゲームは、科学指導における学習者学習と教員の自律性をどのように向上させるか。
• RQ5 教室環境で持続的な繰り返し・実践ベースのモデリングを実現するための主な設計原則は何か。

主な発見

• 物理的素材とデジタル的表象（例：エージェントベースのプログラム）の統合により、学習者が科学的モデリングに深く関与するようになった。
• 記号的表象の繰り返し改善が、時間の経過とともにより強固で整合性のある科学的モデルの構築を学習者に可能にした。
• モデリングゲームを核とした教室活動は、協働的・実践的学習を通じて学習分野的知識の共同構築を支援した。
• 教員は、学習者によるモデリングディスコースの調整を支援する自律性を高めたと報告した。
• 本手法は、物質的・表象的リソースを意図的に設計することで、非仮想的教室環境でも学習分野統合が達成可能であることを示した。
• 学習者は複数の表象（例：グラフとシミュレーション）を統合する能力が向上し、モデリングにおける概念的整合性が強化された。