科学法則の獲得に及ぼす①言葉の操作、②科学者の体験、③生活者の体験の影響を検討する目的で、光の直進性を主題とする実験を行った。①②③を実施する群、①②を実施する群、①③を実施する群、①のみ実施する群を設け、国立大学生を被験者とした。事前テスト時点では全被験者が直進性を全く理解できていなかった。事後テストその他から、以下の点が明らかになった。(1)言葉の操作だけでは、学習の効果はまったく生じない。(2)言葉の操作と体験が実施されれば、体験の種類に関わらず、相関法則を用いる判断はできるようになり、単純な問題は、満点に近い水準で解決できるようになる。(3)生活者の体験、言葉の操作、科学者の体験が付加されるだけだと、因果法則を用いる論理的操作はできるようにはならず、複数の法則の同時適用が必要な複雑な問題自体では、解決が極めて困難になる。(4)ごく一部の学習者に限っては、言葉の操作と科学者の体験が実施されれば、因果法則を用いる論理操作が可能になるが、複数の法則の関係を把握した上でそれらを同時適用することはできず、複雑な問題事態でも単一の法則に限って適用できる水準に留まる。

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知識操作とは、学習者が課題解決のために知識表象を変形操作する心的活動のことである。本研究の目的は、小学校の理科授業における授業者と学習者の相互交渉過程を知識操作の観点から分析することであった。分析においては特に、学習者が行うべき知識操作の一部を教授者が代理的におこなう「代理的知識操作」に焦点を当てた。その結果、(1)学習上望ましい知識操作を自発的に行う学習者が少ないこと(2)発問の形式での代理的知識操作が学習を促進する効果を持つこと(3)授業者にとって代理的知識操作の重要性は必ずしも自明ではないことが示された。以上の結果から、代理的知識操作が学習者にとって補償的な機能を持つこと、および代理的知識操作の実行は授業者の教材解釈に大きく依存することが示唆された。

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授業を創る際、教師は学習目標を設定し、学習者のもつ既有知識や事前の達成状況等を考慮して教材や教授法を選択する。では、設計された教授条件のもとで、学習者は何を理解しどのようなことを知識としてまとめるのか。また、学習目標はいかなる場合に達成されるのか。本研究では、授業において学習者自身が形成する知識の様相を明らかにし、さらに、それが後続の課題解決にどのような影響を及ぼすかを検討した。その際、具体物モデルを用いた面積の授業を取り上げ、学習者が形成した知識の様相として「授業後のまとめ」の内容に着目した。小学6年生29名を対象とした授業の分析を行った結果、①教授者側が数学的概念に焦点化したまとめを提示しても、学習者の理解は授業で扱われた具体物の現象的理解にとどまることがあり、その場合、後続の課題解決が阻害されてしまうこと、②後続の課題解決が促進されるのは、学習者自身が授業で扱った具体物の現象的理解を数学的概念に抽象化し、とりわけ数学的概念と具体物操作を関連づけて理解できたときであることが明らかになった。これらの結果から、教材に対する学習者の理解を把握し、教授法を調整する必要性について論じられた。

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