2015年度日本認知科学会第32回大会

OS04-5

授業におけるコミュニケーションの暗黙的な次元を探る〜ウェアラブルセンサとビッグデータ解析システムの応用〜
([SORUDWLRQIRU,PSOLFLW$VSHFWVRI&RPPXQLFDWLRQLQ/HVVRQVZLWKWKHZHDUDEOHVHQVRU\GHYLFHDQGWKHV\VWHPIRUELJGDWDDQDO\VLV伊藤 崇
7DNDVKL,WR

$EVWUDFW北海道大学+RNNDLGR8QLYHUVLW\WLWR#HGXKRNXGDLDFMS
授業中の対面コミュニケーションの展開には，,Q RUGHU WR DVVHVV WKH TXDOLW\ RIFRPPXQLFDWLRQ LQ FODVVURRP OHVVRQV LW LV QHHGHG WKHGHWDLOHGGHVFULSWLRQRIWKHFRPPXQLFDWLRQDOSURFHVVHVIRUHGXFDWLRQDOSUDFWLWLRQHUVDQGUHVHDUFKHUV6LQFHZH
KDGDFKDQFHWRXVHWKHKXPDQEHKDYLRUPHDVXUHPHQW
V\VWHP%XVLQHVV0LFURVFRSHIURP+LWDFKL/WGZH
H[SORUHG WKH DSSOLFDWLRQ SRVVLELOLW\ RI WKH V\VWHP WR
FODVVURRPLQWHUDFWLRQVWXGLHV .H\ZRUGV ―  FODVVURRP LQWHUDFWLRQ %XVLQHVV
0LFURVFRSHSULPDU\VFKRROV  

絶えず表出されている様々な非言語的行動が関与している．しかし従来の授業研究で扱われていたのは，表情や姿勢，視線の方向など，観察者にとって知覚可能な側面に限られていた．
一方で，非言語的側面の中には，直接的あるいはビデオ映像を通した間接的観察を通して，人間の目で見たり記述したりすることの困難なものもある．いわば，授業中のインタラクションの展開



を左右しつつも気がつきにくい，暗黙的な側面で

. はじめにある．例えば，対人間の身体の微細な揺れやそこ

本研究の大きな目的は２つある．第一に，ウェから生じるやりとり全体のリズムはその一つであアラブルセンサやデータ解析技術を応用し，授業

ろう．これらは「場の雰囲気」を醸成したり，や中の教師と児童のコミュニケーション過程を可視りとりの相手についての判断を左右したりする重化することである．第二に，身体の揺れや対面行要な側面だと考えられる[1]．

動という観点から授業を振り返るための教師の授筆者らは，授業参加者にセンサを装着してもら業改善ツールを開発することである．

うことにより，こうした身体運動を視覚化する研

本発表では，これまでに得られた結果の一部を究を実施している[2]．研究に際して，（株）日立紹介する．授業を単純に観察していただけでは気製作所と連携し，同社の開発した人間行動ビッグがつきにくい，人々のコミュニケーションを方向

データ収集解析システム「ビジネス顕微鏡」（以下，付けている暗黙的な側面が明示化されたときに何BMS）の貸与を受けている．

が起こるのであろうか．

BMS は，加速度センサと赤外線センサを組み合わせた名札型ウェアラブルセンサ，およびセンサ

. 問題が収集するデータを解析するソフトウェアから構

一般に授業とは，学習を目的として人々が集ま成される（図１）．元々はオフィスでのコミュニケり，組織される活動である．活動の多くは人々のーション環境改善を目的として開発されたシステ

対面コミュニケーションを通して遂行される．しムであり，公教育における授業分析への応用は筆たがって，授業中の学習者の学習過程を明らかに者らのグループが初めてである．

するためには，そこでの対面コミュニケーション

本発表では，特に，コミュニケーションの暗黙の詳細な記述を欠かすことはできない．

的な側面のうち，「聞くこと」にともなう非言語行
7722015年度日本認知科学会第32回大会

OS04-5
名（14 年度：男女 15 名ずつ，15 年度：男 16，女 14 名ずつ）で，児童・教師ともに転出・転入を除いて年度をまたいでの入れ替わりはなかった．
担任教師は男性，33 歳，教職歴 11 年目（2015 年現在）であった．
授業のビデオ映像およびセンサデータは当該授業を実施した教師に対して定期的にフィードバックされた．特に，校務分掌としての「研究部」の教師たち（調査対象授業を実施した教師も含む）とデータの解釈について検討する機会を定期的に

図１ ビジネス顕微鏡の構成物設けた．本発表で紹介するデータの解釈にはその中で出された教師からの見解も含まれる．

動に焦点をあてる．コミュニケーションはおおま
かに言えばメッセージを発信する者とそれを受信調査を実施した授業のうち，以下に述べる「学する者で構成される．本研究が焦点を当てるのはび直し」データのそろう 14 年 10 月の社会（課題

そのうち後者，すなわち授業において教師や児童は食料自給率について資料を読み取って考えるこの発話を聞く者としての児童の微細な身体の動きと）および 15 年４月の社会（課題は日本古代史である．のうち「ワカタケル大王」銘のある剣の発見され授業への能動的な参加を促し，学習者間の協同た範囲から大和朝廷の勢力を知ること）および国的な会話を実現することは，深い理解をともなう語（重松清「カレーライス」の第一時間目）の３学習をもたらす．そのような学習を達成する上で，つの授業を対象とした．なお，分析の対象は授業「聞くこと」の重要性が繰り返し指摘されている開始から終了まで（日直による礼に挟まれた時間[3] [4]．したがって，聞くことをどのように促す帯）とした．14 年社会は約 42 分，15 年社会は約か，また，聞くことをどのように評価するかが問45 分，15 年国語は 45 分．

題となる．

データ取得方法： BMS 付属の名札型センサ（以本発表ではこの問題に対し，授業に参加した児下，センサ）の紐を児童の首から提げ，胸の近辺童がその内容をどの程度深く理解していたのかをにセンサが位置するよう調整をした（図２）．教師

担任教師に評価してもらい，その結果と授業中のにもセンサ装着を依頼したが，児童のように首か身体運動との関連性を検討することを通してアプら提げるのではなく，腰の付近に装着してもらっローチする．

た．これは，授業中には児童は座った状態でいるのに対し，教師は多くの場合立っており，センサ. 方法同士が向き合って対面情報を取得するには教師の対象：腰の位置が児童の胸の位置に相当していたためで政令指定都市中心部にある公立小学校１校に BMS を用いた授業調査を依頼し承諾を得た．

ある．

同時に児童の保護者にも書面で説明をし，同意を得た．同校の学級編制は，各学年２学級ずつで，全校児童数は 300 人台であった．
2013 年から予備調査を実施しており，これまでに２，３，５，６年生が参加した．本発表では 2014年度の５年生（2015 年度の６年生）１学級が参加した調査結果を用いた．当該学級の児童数は 30

図２ センサを装着した様子

773

2015年度日本認知科学会第32回大会

OS04-5

授業開始の３〜５分前からセンサを教師と児童師に評価を依頼した．評価基準は単元さらには本１人１人に渡し，各自で装着させた．個別に手渡時の活動ごとに異なる．評価に先立って評価基準したのは，センサの ID を個人ごとに一貫させるを確認し，それにしたがって学び直しの記述を順ためである．

位づけするよう依頼した．

センシングデータと現実でのイベントの対応を

本発表では，身体リズムデータの意味を解釈す取るために，授業を映像で記録する必要があった．

る手がかりとして，試みに，学び直しの評価の高

そこで，教室前方の黒板上部に教室全体が映り込かった児童を上位８名，低かった児童を下位８名むようにして小型ビデオカメラ（GoPro Hero3）抽出し，それぞれ高評価群，低評価群とした．３を設置した．使用したカメラには，撮影時にタイ回の授業すべてで上位８名に入ったのは２名，逆ムコードを打つ機能はなかったため，撮影開始時に下位８名に入ったのは２名であった．に，センサと時刻を同期させたアナログ時計を映像に映し込むことにより，映像とセンシングデー

. 結果

タの時刻のおおよその同期をとることとした．

身体リズム周波数の時間変動

データ分析方法：

本発表における主要なデータ

身体リズム周波数の時間変動を検討したところ，は加速度センサデータから得られた身体リズムで簡単に言えば，高評価群と低評価群の両方で同じある．センサには３軸加速度センサが搭載されてような変動パターンが見られる場面があった一方おり，１秒未満の周期で取得された１次特徴量にで，両群間の周波数に開きが見られる場面もあっ基づいて，ソフトウェアにより 10 秒ごとの平均た．ただし，その解釈には慎重を要する．

周波数（２次特徴量）が求められる．分析対象とまず，年度をまたいで調査を実施した社会につしたのはこの２次特徴量としての身体リズムデー

いて検討する．14 年，15 年度ともに共通して見タである．

られた授業展開として，資料提示（14 年：食卓の身体リズムの時間変動を検討するに際して， 元

料理の絵と自給率のグラフ，15 年：前方後円墳のの 10 秒ごとの平均を用いた時系列を各群内で求分布図と銅剣の写真）→気づいたこと，疑問の個

め，時系列グラフを作成したものの，変動の傾向別発表→考えるべき課題提示→教科書や資料集をを見てとることが困難であった．そこで変動の傾見て課題の結果をノートに記入→周囲のクラスメ向を確認する目的で，前後に等しい時間幅を取っイトと結果の話し合い→話し合いの結果についてた 50 秒を１区間とする移動平均を求め時系列グ全体に対して個別発表，という流れが観察された．

ラフを作成した．児童の発言と身体リズムの関係

こうした展開を身体リズム変動という側面からについて検討した．
授業内容の理解の仕方の評価：

見てみると，特に周囲のクラスメイトとの話し合
身体リズムデーい場面に顕著であったが，理解の程度の高低にかタの意味を解釈する手がかりとして，児童が授業かわらずほぼ同程度の周波数で時間変動していたを受けながら考えたことを授業後の３分間程度で場面が見られた（図３および図４）．15 年社会も振り返ったものを利用した．対象とした６年生の全体的に周波数の高さは両群同程度であったが，学級ではしばしば，授業中に考えたことをノート

14 年社会は低評価群の方が高評価群よりも一貫に記述して提出することがなされていた．この活して低い周波数で推移していた．ただし，上下振動および記述されたものは教師と児童により「学動のパターンは両群とも相似していたように思わび直し」と呼ばれていたため，本発表でも以降はれる．このように周波数の高さや変動パターンの記述されたものをそのように呼ぶ．

相似が両群間で一致していたことは，ある活動に児童の名前を除いた学び直しの記述について，おいて対象とされた児童が全体的に一致した動き

授業実施後２週間以内に，当該授業を実施した教方をしていたことを示すものと解釈してよいであ7742015年度日本認知科学会第32回大会

図３

OS04-5５年生社会科での身体リズム変動

図５ ６年生国語での身体リズム変動

きりと観察される場面は展開中程の，物語の場面をどのように分けるべきかを全体で確認する活動の中頃であった．社会における結果を参考に，周囲の人とノートの内容を確認しあう場面の後の個
別発表場面での変動の仕方に注目すると，低評価群が高く，高評価群が低く推移するパターンが短い区間に観察された．

図４

児童の発言と身体リズム周波数の関係

６年生社会科での身体リズム変動

学び直しや授業後の想起の内容から推測されたそれぞれの児童の授業中の思考過程と身体リズムろう．
その一方で，両群の身体リズムが乖離する場面周波数の時間変動とを関連づけて考えることはでもあった．特に，先に挙げた話し合い場面の直後きないだろうか．そこで，15 年社会を試みに分析における個別発表場面では両日とも，両群の身体することとした．

リズムが乖離するパターンが観察された．個別発

学び直しや授業後の想起の内容を見てみると，

表場面においては，児童は全体で一斉に動くので授業後半の個別発表においてある女児がおこなっはなく話し手と聞き手の役割を全体として構造化た発言（表１の 12:24:38〜12:25:54 を参照）が数させる（一対多の参加構造をつくる）必要がある．

名の児童によって想起されていたり，みずからのこうしたとき，低評価群の児童よりも高評価群の学び直しに引用されたりしていた（表１，表２を児童の周波数の方が高く変化することは興味深い．

参照）．この発言が起きた近辺の周波数時間変動曲

しかし必ずしもそうした場面で高評価群の周波線を拡大してみると，この前後で，両群の周波数数が高いというわけではなかった．両群の周波数が乖離していたフェーズから一致するフェーズへの乖離は 15 年社会においては前半におかれた資と移行していた（図６）．授業の映像を確認すると，料提示と疑問の個別発表の場面でも見られたが，発言する女児（教室最後部に座席がある）の方へ

ここでは低評価群の方が高く推移していた．

ほぼすべての児童が視線や姿勢を向けていた．な
お，それに先だち，教師が当該女児の発話に注目

次に，国語についてであるが，ここでも社会とさせるように指導をしていた．

同様に，両群とも一致した変動を示した場面と乖離を示した場面とがあった（図５）．社会と比べる

ただし，身体の水準では両群ともに同じようなと変動パターンの一致の程度は高く，乖離がはっ動きをしていたものの，低評価群の児童のうち，7752015年度日本認知科学会第32回大会

OS04-5
表２ 児童の発話の他児による引用

表１ 教師と児童の発言
時刻

記述内容

発話内容

(分:秒)

男児 A

話者
19:39

いましたという気持ちで古墳に剣を入れたじゃあちょっとみんなで，情報集めてまとめのではないかと児童名さんが言っていた。
男児 Dましょう
（中略）
23:20

しはいしていた国だから，その人に使えてワカタケル大王

私が家来でしたよ（児童名）

えと，えとー，全部の国は，あの，どんどんいくさしてって，でーそれでどんどん力をつけてって，で降参，，伏させてったんじゃない
か

23:48

えーと．たとえば，まず，小さいところから始めていけば，まず，指導者同士の争いが起こって，でそれで豪族が生まれて，で豪族同士でも争いが起きて，そして国ができて王が誕生して，その王と王同士で戦って，で大きな力をもったのが，大和帝国で，あー大和，図６ 引用の多い発言の聞き方の比較

大和朝廷．
ワカタケル大王．で，さらに，王と王で戦っ

24:38

25:09てそれで強かったワカタケル大王が，大和朝れた．その一部を紹介する．

廷をひらいたみたいな・両群の身体リズムが一致していることは，教師

えっとー，大和朝廷のできた，できる，あのの「指示」が全体に通っていることを示すのではー，大和地方の豪族，と，にを中心に xxx のないか．

豪族が結びついてできたのが大和朝廷だってつまり，授業過程でその都度何をすればよいのいうんですけど，てことは，いろんなところか子ども一人一人が理解できているからこそ，動の，えっと豪族が，大和朝廷の王であるワカきの一致が見られるのではないか．指示が通ってタケル大王を，こう，に，なんて言うんだろおらず，何をすればいいのか分からない児童がいう，こう，なんて言うんだろう，こう，えった場合，変動曲線は一致し．なかったり，あるいと，お，なんて言えばいいんだろう，上には変動のタイミングにズレが生じたりするだろう．

つかえていたって言えばいいんだろうか，て・授業進行への能動的な関与の程度が両群間で異いた，から，えっと自分の古墳に，それを，なるかもしれない．

それのしるしっていうかそういう意味でワカ

児童の中には，考え続けることが得意な者と，タケル大王っていう名が入った銅剣を入れてそうでない者がいる．前者の身体リズムは長期間いた高い水準で推移するのではないか．逆に，授業展開についていけなくなる児童も実際にはいるが，当該女児の発言を引用して学び直しや授業の想起

そうした児童の関与の水準が曲線の低さとして現をしていた者はいなかった．

れるのかもしれない．

最後に，対象となった小学校の先生方との話し

. 考察

合いの中で，両群で一致した動きと乖離した動き

授業の具体的な展開に照らして，身体リズム周が場面によって見られたことには様々な解釈がな

776

2015年度日本認知科学会第32回大会

OS04-520, 437̽446.

波数の時間変動を検討した．
教師による指導改善に本研究の結果を活用する[4] 伊藤崇・関根和生, (2011) “小学校の一斉授業方策としてはどのようなことがあるだろうか．例における教師と児童の視線配布行動”, 社会言

えば，聞くことの指導を考え直す必要性を指摘で語科学，Vol. 14, 141-153.

きるだろう．15 年社会の最後の個別発表場面は高評価群と低評価群の間の乖離フェーズと一致フェーズの両方が見られた．一致フェーズをもたらしたのは，ある女児の発言に注意を向けるように教師が促したことによるものと思われる．しかし，授業後の学び直しや想起には女児の発言内容が反映されていなかった．つまり，身体レベルでの改善が，必ずしも理解の改善に結びつかないということが示唆される．
他児の発言を自分の思考過程に結びつけるためには，個別発表が始まる前の段階から手だてを講じていく必要があるだろう．なぜなら，個別発表が始まった瞬間から両群間の身体リズム変動の乖離が起きていたからである．もしも，小学校の先生方が予想するように身体リズム周波数の高低が授業進行への関与の程度を反映するのだとしたら，
個別発表開始直後から低評価群の児童の授業への能動的関与の水準は低くとどまってしまっていたと言うことができる．
以上は１つの学級の観察から得られた結果であり，スペキュレーションにとどまる．今後も調査対象とする学級を増やしていき，知見を確固たるものとすることが求められる．

参考文献[1] Erickson, F., （1975） “Gatekeeping and themelting

pot:interactionincounselingencounters”, Harvard Educational Review,Vol. 45, No. 1, pp. 44-70.
[2] 伊藤崇・一柳智紀・合田徳夫, (2014) “行動計測システム「ビジネス顕微鏡」の授業研究への応用可能性”, 日本教育工学会第 30 回全国大会講演論文集，683-684.
[3] 一柳智紀, (2009) “物語文読解の授業談話における「聴き合い」の検討：児童の発言と直後再生記述の分析から”, 発達心理学研究, Vol.

777