テストの点よりも学習状況を予測「脳スキャンで隠れた思考を解明」

テストの点数よりも脳スキャンで生徒を測る、科学者はその正確性について話します。

The traditional tests and grades that educators have long used may measure learning less accurately than scans of the brain, according to a new study published in Science Advances.

参照元：https://college.georgetown.edu/news-story/hidden-shape-thinking/#
– ジョージタウン大学 Georgetown University. August 10, 2022 –

『Science Advances』に掲載された新しい研究によると、教育者が長年使用してきた伝統的なテストや成績は、脳のスキャンよりも正確に学習を測定していない可能性があるそうです。

ジョージタウン大学の神経科学者が率いる7大学の研究チームが執筆したこの論文は、教育者がカリキュラムを作る方法を覆す可能性があるだけでなく、人間の心の隠れたつながりを明らかにするものです。

この研究の筆頭著者であり、ジョージタウン大学芸術科学部心理学科のプロボスト特別准教授であるアダム・グリーン氏は説明します。

グリーン氏：長い間、心理学者や哲学者は、物体の心像のような空間思考が、一見言葉による思考の下に実際に隠れているのかどうかについて議論してきました。もしこれが本当なら、空間的思考力を高める教育をすれば、言語的推論能力が高まるはずです。

研究者達は、バージニア州の公立高校で開講されている「空間強化型」科学コースを研究し、地図を作ったり、エネルギー消費を減らすために都市をどのように再構成できるかを計画するなど、空間思考力を重視しています。

磁気共鳴画像法（MRI）スキャンにより、このコースのカリキュラムを学んだ生徒の脳の変化が示され、その変化が、従来から学習が測定されている方法（テストの点数の変化など）と比較されました。

脳の変化は、学習、特に「ファー・トランスファー」と呼ばれる学習の予測因子としてはるかに優れていました。

ファー・トランスファーとは、教育者にとっては聖杯のようなもので、従来のテストでは捉えることが難しいことで知られています。

頭の中でモデルを作る

この理論では、人間が話し言葉や書き言葉を理解するとき、その情報を「空間化」し、もともと霊長類の祖先が複雑な環境を軽快に移動できるように進化した脳のシステムに依存すると仮定しています。

研究者たちは、地図上の物体ではなく、文中の言葉についての言語的推論をテストしたところ、空間的思考を重視するコースを受講した学生たちに著しい向上が見られたという。さらに、空間的思考が優れている学生ほど、言語的推論が向上していたのです。

筆頭著者で心理学博士のロバート・コルテス氏（C’18、G’23）は話します。

コルテス氏：これらの結果は、メンタルモデリングが、実社会の教育において、教室で学んだスキルをより一般的に応用するための重要な基盤となり得ることを示しています。この研究は、教育がどのように私たちの脳を変えるのかについての理解を深めるだけでなく、心の本質についての重要な洞察を明らかにするものです。
言葉による推論は、人類の進化が生み出した最も強力なツールの一つです。神経科学と教育を組み合わせることで、人間の脳がどのように推論を学んでいくのかがよりよく理解できるようになるのは、非常にエキサイティングなことです。これらの知見を活用して、人間の推論をより広範に向上させることができればと願っています。

研究チームは、脳におけるMMTの新しい証拠を示し、言語的推論の向上は、生徒の脳の空間処理の中心、特に後部頭頂皮質の変化によって最もよく予測されることを発見しました。

頭蓋のためのカリキュラムを作成する

メンタルモデルに関する議論には長い歴史がありますが、現代の教育現場で最もホットな議論の1つは、神経科学が学校での教育や学習を改善できるかどうかということです。

理論的には有望であっても、神経科学と教育を統合する取り組みは、現実の世界では困難であることが証明されています。

大きな障害のひとつは、MRIスキャンなどの神経科学ツールが高価で時間がかかるため、教育政策や実践に大規模に適用できる可能性が低いことです。

グリーン氏：すべての子供の脳をスキャンすることはできませんし、たとえ可能であっても、それを行うのは本当に悪い考えです。

神経科学が提供するデータは、従来の紙と鉛筆、あるいはコンピュータを使ったテストではわからなかったことを、本当に教育者に伝えることができるのか、という批判は以前からありました。

研究チームの新しい発見は、こうした課題を克服するために、神経科学と教育を融合させる新たな方法を指し示すものです。

この研究では、生徒一人ひとりの脳に注目するのではなく、生徒が学んだカリキュラムに注目しました。

その結果、実際の教室で特定のカリキュラムを学習した際に生じる変化を脳画像で検出できること、また、こうした脳の変化を利用して異なるカリキュラムを比較できることが明らかになりました。

グリーン氏：カリキュラムの開発は、神経科学が現実的に対応できるような小さなスケールで行うことができますし、実際に行われています。ニューロイメージングツールを活用して、最も効果的な学習方法を特定することができれば、そのカリキュラムは教師や学校システムに広く採用されるでしょう。カリキュラムはスケールアップできますが、ニューロイメージングはスケールアップする必要がないのです。

空間強化カリキュラムの生徒は、他の上級科学カリキュラムの生徒と比較して、より強固な脳の変化を示しました。

これらの変化は、脳が非常に柔軟な方法で適用できる空間能力の深い学びを示しているように思われるのですが、これは、特定のスキルに関する従来のテストでは十分に捉えられないかもしれません。

特に、脳の変化が従来のテストよりも学習状況をよく予測できるという今回の発見は、教育者が長い間求めてきた、従来の学習評価では見逃されがちな、遠くまで伝わる学習についての洞察を、神経科学が提供する内部からの視点が与えてくれるという強い証拠を示しています。

コルテス氏：この研究は、科学を通じて “Neurons to Neighborhoods “の架け橋となるという私たちの学科の使命を示す素晴らしい例です。このデータを使って、このような空間的に豊かな教育へのアクセスを増やすよう、政策立案者を説得したいと思います。