白眼視の裏側で何が起こっているのか？
分野に関係なく、私たちのメッセージ、画像、グラフ、ビジュアルを食い入るように見ている生徒がいることは、誰にでもあることです。 しかし、同じクラスでも、混乱したり、困惑したり、最悪の場合、無表情になったりすることがあるのです。 私の専門である解剖学教育では、他の多くのSTEMM*分野と同様に、マルチメディアや複雑化するコンピュータによる視覚化を、教室や小グループ、あるいは1対1の大学院レベルのチョークトークのための教育ツールキットとして、ほとんどどこでも使用することができるのです。
私の研究室、Corps for Research of Instructional and Perceptual Technologies (CRIPT Lab) では、空間能力の実験パラダイムを使用して、個人が学習するために画像をどのように使用するかを調査しています。 私たちはそれぞれ、空間的な向きや方向感覚、物体を精神的に操作する能力、つまり空間能力について、さまざまな程度を持っています。 この特性は、私たちの能力を示すさまざまなテストを使って測定することができます。 空間能力は教育の選択、さらにはその科目での成績に影響すると考えられている（Wai, Lubinski, and Benbow 2009）。 我々は、マルチメディア学習の認知理論（Mayer）と認知負荷理論（Valcke 2002）を用いて、空間能力が低い人は、現象を示すために使われる複雑な視覚化についていくのに必死で、余計な学習負荷が高いことを示唆しています。 私たちは、学習時およびテスト時の神経生理学的なデータ収集を開始しました。
教育学博士のジェイ・ロフタス氏は、足の骨や胸の大血管を学ぶために静止画像を使用するとき、空間能力の高い人は低い人に比べて脳血流がどのように上昇するのかを研究しました。 その目的は、名前や機能を覚えることではなく、これらの解剖学的パーツがどのように組み合わされているかを理解することでした。
一貫して、空間能力の高い人は、彼が考案したテストで良いスコアを出し、高い脳血流でそれを実現したのです。 不正解の場合、空間能力の高い人の血流はわずかに低下したが、空間能力の低い人の血流は基準値より低下し、問題に答えようとして脳の他の部位に血液をシャントする可能性を示している。 これは、仕事をこなすために脳の「仕事率」が高くなったと考えがちです。 ある意味、低空間能力者は、この学習とテストのモダリティにおいて、より高い外来認知負荷を経験しているのです（Loftus, Jacobsen, and Wilson 2016）。 Loftusは現在、多くのマルチメディア環境に共通する動的画像を用いてこれらの効果を研究しており、その効果はさらに悪化するようです
私たちは、空間能力が “頭の中のすべて “かどうかをより深く探求したいと思いました。 私たちはさらに一歩踏み込んで、さまざまな空間能力を持つ人々が同じ方法で視覚化を調べるかどうかを確認しました。 博士課程の学生であるビクトリア・ローチさんは、その疑問を解決するために、アイトラッキング技術を取り入れました。 アイトラッキングは、高速度カメラを使って、画面を観察しているときの目の動きを観察するものです。 この技術により、彼女はビジュアルを見る際に、いつ、どこで、どのような事象が発生したかを測定しました。 視覚と認知の観点から見ると、私たち人間は、視覚の世界にあるものに注目したときにのみ、視覚情報を処理することができます。 そこでローチは、それぞれの画像内の顕著性（「いつ」と「どこで」を合わせたもの）を測定する方法を開発した。 ローチは、被験者がメンタルローテーションのテストをしている間、被験者をモニターしていた。 こうして、実験終了時には、その人の心的回転のスコア、つまりテストの出来栄えと、テスト中の注意の顕著性を知ることができたのである。 彼女の実験からは、興味深い結果が出始めている。 まず、空間認知能力の高い人と低い人では、提示された同じ画像でも異なる部分に注意を払うということです。
さらに一歩進んで、私たちはしばしばテストに時間制限を設けていますが、そうすることで空間能力の高い学習者と低い学習者をさらに分け、重要な側面に集中する時間を少なくしてしまい、空間能力の低い学習者を萎縮させることになるのです。 テストにもっと時間をかければ、当然、スコアは全体的に上昇する傾向にあります。 しかし、より重要なことは、空間能力の低い人は、空間能力の高い人と同じように、視覚化の顕著な部分に注意を払うようになることです（Roach et al.2016）。 Roachは、まだ発表されていない研究の中で、高空間能力者のグループから画像の中で最も顕著な領域を定義し、その顕著な領域を低空間能力者に見せ、それが画像の中で重要な場所であることだけを伝えるというところまで行っている。 そして、その効果は持続し、その後の「コーチングを受けていない」テストでも良い結果を出し続けます。
この研究をまとめると、先生と生徒にとって力になります。 まず、私たち教育者は、良い実証、悪い実証、あるいは醜い実証を通じて、さまざまな方法で生徒の認知負荷を変えることができることを認識する必要があります。 もし私たちが不注意に図やグラフ、視覚的なものから余計な認知的負荷を増やしてしまったら、その影響は学習者全体に広がり、差が生じ、空間能力の低い学習者が最も苦しむことになるのです。 空間能力はテストの従属変数ですか？ では、制限時間が短く、利害関係が強いテストの状況で何が起こるか想像してみてください。 最後に、教育学と教育者としての私たちの能力には、複雑な視覚化を理解するように生徒を導く計り知れない力があります。 注意を向け、現象をどこでどのように見るかを学生に示せば、少なくとも空間能力の溝は縮まり、学習者は視覚化（媒体）ではなくメッセージ（知識）に集中できるようになります。
* STEMM はしばしば、科学、技術、工学、数学を含む分野と呼ばれ、医療科学関連の分野を表すために、しばしば医学も含まれます。
Loftus, Jay J., Michele Jacobsen, and Timothy D. Wilson. 2016. “画像による学習と評価。 脳血流のレンズによる認知負荷の見方”. ブリティッシュ・ジャーナル・オブ・エデュケーショナル・テクノロジー. http://dx.doi.org/10.1111/bjet.12474.
メイヤー，リチャードE.2014. “マルチメディア学習の認知理論”. R. E. Mayer編『Cambridge Handbook of Multimedia Learning』31-48. New York: Cambridge University Press.
Roach, Victoria A., Graham M. Fraser, James H. Kryklywy, Derek Mitchell, and Timothy D. Wilson. 2016. “The Eye of the Beholder: 眼球運動のパターンは空間推論に対する適性を明らかにできるか？” 解剖科学教育 9 (4): 357-66.
Valcke, Martin. 2002. “認知的負荷: 理論の更新？” Learning and Instruction 12: 147-54.
Wai, Jonathan, David Lubinski, and Camilla P. Benbow. 2009. 「STEM 領域の空間的能力: 50年以上にわたる心理学的知見の蓄積を整合させることで、その重要性を確固たるものにする”. Journal of Educational Psychology 101 (4): 817-35.
Dr. Tim Wilsonは、ウェスタンオンタリオ大学の准教授である。 また、Teaching with Technology Conference の諮問委員会のメンバーでもあります。
2016年Teaching Professor Technology Conference（現Teaching with Technology Conference）で評価の高かったセッションをもとに記事をまとめたレポート「The Best of Teaching with Technology」より転載
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