Reserch into Practice of Structural Learning Method In Physics Education

Reserch into Practice of Structural Learning Method

In Physics Education

SUZUKI, Ryoutaro (Keio Univ.)



The goal of the education is the advancement of knowledge with activation of thinking. It is important to make attempt for pursuit of better method satisfying or helping the system of knowledge acquisition.

Especially, achieving the advancement of knowledge for many students in learning physics is more difficult than other subjects, because physics has high-level organic systems and deductive or inductive methodology.

Therefore, the pursuit of better instruction methods is very important in physics education.

``Structural Learning Method'' is one of the strong methods for resolving this subject. This method consists of ``Developing teaching materials'', ``Classroom instruction'', and ``Measurement of achievement'' systematically and cyclically. `` ISM(Interpretive Structural Modeling)'' method to determine hierarchical networks of instructional units is the nucleus of ``Structural Learning Method''. Although this method is good at helping to understand high-level organic systems and deductive or inductive methodology, there is a problem that the software systems are required for peculiar computer hardware and software which depends on the Operation System (OS) of the computer.

In this paper, two studies are reported.

First, I implemented a new computation system for practice of ``Structural Learning Method''. The new system is implemented on Internet World-Wide Web (WWW). Former systems must required peculiar computer and software depend on the OS of the computer. The new system on Internet WWW can avoid the problem, and make easy to draw and analyze cognitive diagrams.

Second, I performed the practice of ``Structural Learning Method'' on physics education using the new system on Internet WWW . Concretely, I treated the practice on four units in high school physics course. The practices aimed to let students draw cognitive diagrams and analyze their diagrams. From the results of the practices, I got many suggestions for realizing teaching for individual student adaptively and instruction strategy for teachers.

Finally from the above results, I concluded that ``Structural Learning Method'' is very useful in physics education.


物理教育における

構造学習法の実践に関する研究

鈴木 亮太郎(慶大理工)



一般に教育活動においては、学習者の思考活動を活性化して理解 を深めるような教育方法が求められる。さらに、教育活動は人間 の認知心理の活動であるので、知識の獲得のメカニズムに沿った、 あるいはその欠点を補うような教育方法を追求しなければならない。

特に物理学は高度に有機的に組み合わさった体系をもち、またその方法論が 演繹的あるいは帰納的であるため、全体的な理解への閾が他の分野に比べて 高い。 したがって、物理教育の実践においてはなお一層、学習者の個性に合わ せられる柔軟な物理教育の方法を研究することが重要である。

そのような目的を達成する教育方法の一つに「構造学習法」がある。「構造学習 法」は教材開発、授業展開、評価を系統的、かつサイクリックにおこなう教育方 法で、「 ISM教材構造化法 」によって実現される。「 ISM教材構造化法 」 は知識構造を有向グラフで表現するもので、高度に有機的に組み合わさった体系 や、演繹的あるいは帰納的な論理展開を記述する際に非常に有用である。しかし、 コンピュータの機種に依存した専用のソフトウェアを必要とすることが大きな 欠点である。

本研究ではまず、物理教育における「構造学習法」を実践するために 必要なシステムを Internet WWW 上に実装 した。 この結果、専用のソフトウェアは必要なくなり、より使いやすいシステムを 実現できた。また、学習者が知識構造図を描画し、教師が学習者の描いた知識 構造図を分析することが容易になった。

次に、実装したシステムを用い、実際の物理教育において「構造学習法」の 教育実践を行った。 その結果、学習者の学習成果を知識構造図によって測定・分析し、その分析結果 を教師の教授方略にフィードバックすることができた。

以上の結果より、「構造学習法」を物理教育において実践することで、 従来の教育方法では困難であったきめ細かな個別化指導、および学習者集団の特性 に合わせた教授方略の改善を実現できることがわかった。


21 Mar 1997

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