2023年度日本認知科学会第40回大会

P1-042

実験結果とシミュレーション結果の対比が考察に及ぼす影響―系列位置効果を題材とした授業実践―
Effects of comparing experimental and simulation results:
A case study on serial position effects in classroom practice
山川 真由†，三輪 和久†, 小島 一晃‡
Mayu Yamakawa, Kazuhisa Miwa, Kazuaki Kojima†‡

名古屋大学， 帝京大学
Nagoya University, Teikyo University
yamakawa.mayu.a4@f.mail.nagoya-u.ac.jp

概要より，説明対象の特定や説明に含めるべき共通点や相本実践では，系列位置効果を題材として，実験とシミュレーションを組み合わせた授業を行った．受講者は，自身が実験参加者となることで得られた実験結果と認知モデルをベースとしたシミュレータを使って生成された結果を対比した．実験とシミュレーションの結果を対比することにより，考察がどのように変化するかを検討した．シミュレーション結果との対比後には，実験結果の考察として，認知処理過程に基づく説明の記述が増加することが示された．
キーワード：授業実践 (class practice)，系列位置効果(serial position effect), シミュレーション (simulation)

1.

違点への着目を促進するとされている．本実践においては，実験結果とシミュレーション結果を対比させることにより，両者の共通点や相違点への気づきを促し，そのことが，実験結果の考察に変化をもたらすと予想された．

2.

授業実践の内容

2.1． 参加者
参加者は2022 年に名古屋大学において開講された認はじめに知科学に関する授業の受講者 131 名であった．

大学における心理学の授業では，受講者がデータを2.2． 各回の詳細収集して結果を考察する演習が行われることが多い．

授業実践は，授業の 3 回分を用いて行われた．系列

こうした演習では，得られた結果について「なぜ」その位置効果を題材とし，単語の提示間隔が及ぼす影響にようになるのかを説明することが重要な課題となる．

ついて考える，という内容であった．各回の詳細は次の

特に，認知心理学では，現象の背後にある認知処理過程通りである．に基づいた説明が求められる．

第 1 回：実験 実験の回では，参加者は系列位置効本実践では，系列位置効果[1]を題材として，背後に果の実験に取り組んだ．実験では，20 語の単語が画面ある認知処理過程として二重貯蔵モデル[2]に基づく説

上に 1 つずつ提示され，最後に，記憶した単語を報告

明を促進することを目指し，実験とシミュレーションを組み合わせた授業デザインを考案した．具体的には，はじめに受講者は実際に自らが実験参加者となって実するように求めた．本実践では，単語の提示間隔を要因としたため，提示間隔が短い条件（1 秒），長い条件（3.5秒）を設定した．すべての受講者が両条件に取り組ん

験課題に取り組み，その結果を考察する．その後，認知だ．条件の実施順はカウンターバランスした．

モデルをベースとしたシミュレータを使ってデータを

第 2 回：講義 系列位置効果，二重貯蔵モデルにつ生成し，その結果を，実験結果と同じ方法で集計する．

いて講義を行った．この講義では，単語の提示間隔につ受講者には，こうして得られた実験結果とシミュレーいては言及しなかった．

ション結果という 2 つの結果を対比して観察すること

第 3 回：シミュレーション演習と考察 第 3 回は 3を求める．その後，実験結果を再び考察する．

つのパートから構成された．第 1 パートでは．実験結

このような実践のアプローチは，先行研究（[3], [4]な果の集計と考察を行った．第 1 回の実験で得られたデど）において科学的説明の学習に有効な方法として検ータを匿名化した状態で，受講者全員のデータをまと討されてきた類推比較 (analogical comparison) に着想めたエクセルファイルを配布した．受講者には，前半にを得たものである．類推比較は，学習者に対して整列可提示された 6 単語，中盤に提示された 8 単語，後半に能な複数の事例を提示し，それらを比較させることに199

2023年度日本認知科学会第40回大会

P1-042提示された 6 単語の平均再生率を集計するように求めターンが確認された．

た．その後，結果についてまとめるレポート課題を行っ

1

短い条件

た．レポートで課した内容は，(1) 集計結果をグラフに0.9

長い条件0.8する，(2) 実験結果の中で重要だと思う点を挙げる，(3)0.7(2)で挙げた点についてなぜそのような結果になったと0.6
再生 0.5率0.4

考えるかを記述する，の 3 点であった．実験結果は，提示間隔の短い条件と長い条件についてそれぞれ集計0.3され，図 1 に示すような形になった．短い条件に比べ0.20.1て長い条件において全体的に再生率が高く，両条件で0前半初頭効果が確認されるものの，新近性効果は短い条件中盤後半

図 2 シミュレーションの主な結果パターンのみで確認され，長い条件では確認されないという結果となった．

第 3 パートでは，第 1 パートで記述した実験結果の1

短い条件0.9

長い条件

考察レポートについて，シミュレーション結果と対比して，再考して加筆修正を行った．赤ペンを用いて加筆0.8修正するように求めることによって，シミュレーショ0.7

ン演習の前後での記述内容の変化を捉えた．

0.6
再生 0.5
率0.4

3.

0.3

結果と考察

0.2

実験結果に対する考察について集計を行った．第 10.1

パート（シミュレーション演習の前）の記述内容を 1 回

0前半

中盤後半目とし，第 3 パート（シミュレーション演習の後）に

図 1 実験結果行った加筆修正後の記述内容を 2 回目として，それぞれ集計した

第 2 パートでは，シミュレータを使ってデータ生成まず，実験結果について重要だと思う点として挙げの演習を行った．シミュレータは，指定した間隔で入力られた点について，系列位置の主効果と，提示間隔の主される20 個の単語の処理過程をシミュレーションするものであった．入力された単語はまず短期記憶に入る．
毎秒一定の値で活性値が減衰するが，リハーサルの処効果，両者の交互作用の 3 つの観点について，記述していれば 1，記述がなければ 0 としてカウントした．これによって，系列位置効果のみに言及した者，提示間隔理がなされると活性値が増幅する設定であった．活性の主効果のみに言及した者，系列位置効果と提示間隔値が一定の値を超えると長期記憶に記名され，活性値の主効果を併記した者，交互作用に言及した者としてが 0 を下回ると忘却する．最後の単語が入力された直整理し，集計した結果を表 1 に示す．記述内容の判断

後に短期記憶と長期記憶に記名されている単語が再生が困難であったものは除いており，126 名分を表に示しされるようになっていた．20 個の単語を提示した場合ている．なお，主効果についての言及と交互作用についの系列位置効果実験のシミュレーションを 200 回繰りての言及を併記した者は，交互作用に言及した者にカ返した結果がデータとして出力された．

ウントした．

受講者はこのデータについて，第 1 パートと同様にその結果，1 回目では主効果のみに言及した者が計集計し，上述の (1) ～ (3) の観点でレポートを作成し74 名（58.7%），交互作用に言及した者が 52 名（41.2%）

た．シミュレーション結果は，実施する度に値が変動すであり，2 回目では主効果のみに言及した者が計 62 名るため受講者毎に具体的な値に誤差はあるものの，お（49.2%），交互作用に言及した者が 64 名（50.7%）でおよそ図 2 に示す形になった．シミュレーションで得あった．2 回目では，交互作用に着目する人が若干増えられた結果は，実験結果とおおむね同様のパターンでたものの，シミュレーション結果を見る前後で変化はあったが，図 1 と図 2 を比較すると，新近性効果の部みられなかった．

分について，条件間の値が同程度となり，より顕著なパ200

2023年度日本認知科学会第40回大会

P1-042

表 1 結果について重要だと思う点として着目したーション演習の前後（1 回目・2 回目）で変化はみられ観点と記述者の人数なかったものの，なぜそのような結果になったのかを

1 回目

2 回目

説明する部分については，シミュレーション演習後の系列位置の主効果

1712方が，認知処理過程に基づく説明がやや多くなってい条件の主効果

51ることが観察された．

系列位置・条件の主効果両方

5249

観点
主効果

結果を対比させるアプローチは，多くの受講者に影響
52

交互作用

本実践のような，実験とシミュレーションを併用し，64を及ぼすものではなかったが，限定的ではあるものの，認知処理過程に基づく説明を促進する可能性が示唆されるものであった．

次に，重要だと思う点として挙げた点がなぜそのような結果になったと思うかについての記述を分類した．
分類された内容と人数を表 2 に示す．分類内容は表 2

文献の水準が 0 から 2 へと進むにつれて，より認知処理過[1] Glanzer, M., & Cuniz, A. R. (1966). Two storage mechanisms infree recall. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior, 5,351-360.
[2] Atkinson, R. C., & Shiffrin, R. M. (1968). Human memory: A
proposed system and its control processes. In K. W. Spence, &J. T. Spence (Eds.), The psychology of learning and motivation,
pp.89-195. New York: Academic.
[3] Gadgil, S., Nokes-Malach, T. J., & Chi, M. T. (2012).
Effectiveness of holistic mental model confrontation in driving
conceptual change. Learning and Instruction, 22, 47-61.
[4] Hoyos, C., & Gentner, D. (2017). Generating explanations via
analogical comparison. Psychonomic Bulletin & Review, 24,1364-1374.

程に基づく説明として深い理解を反映したものとなっている．
その結果，1 回目から 2 回目では，水準が上がる形で記述者の人数が増える傾向にあった．特に，交互作用に着目した人の中でも，その原因について説明ができる人数は，1 回目から 2 回目で多くなった．
表 2 結果についての説明として記述された内容の分類と記述者の人数
水準

内容

1 回目

2 回目

02819
記述内容の分類が不能，素朴な言(21.9%)(14.8%)葉（集中力，疲労など）で説明する

13729「初頭効果のため」「親近性効果のため」と記述している（認知処理過 (28.9%) (22.7%)程に基づく説明になっていない）

22835
認知処理に関わる用語（リハーサル，短期記憶，長期記憶など）を使 (21.9%) (27.3%)っているものの，説明が不十分である

32628
認知処理に関わる用語（リハーサル，短期記憶，長期記憶など）を使 (20.3%) (21.9%)って主効果について説明がなされている

4917
認知処理に関わる用語（リハーサル，短期記憶，長期記憶など）を使 (7.0%) (13.3%)って交互作用について説明がなされている

実験とシミュレーションを併用した授業実践を行い，実験結果とシミュレーション結果を対比することによる考察の変化を検討した．その結果，受講者が実験結果の重要な点として着目する結果については，シミュレ

201