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アクティブラーニング技法 反転授業

この記事では、アクティブラーニングの技法である反転授業について説明します。

本記事は学生インターンの方々に協力してもらって作成しました（分担は最後に記載しております）。ご協力いただき誠にありがとうございました。

目次

反転授業とは

反転授業（Flipped Classroom）とは授業前にオンラインを活用して事前学習を行い、授業内でアクティブラーニングを交えて学びを深める授業形態です。また、授業に限らず、上記の形態で行われる学習を反転学習（Flipped Learning）と呼ぶこともあります。

従来型の授業は、授業中に教員が基本的な内容を説明し、授業後に宿題などで発展的な内容に取り組んでもらうという形態で実施されます。一方で反転授業は、授業の前に基礎的な学習を学生に行ってもらい、授業中にその知識を活用した発展的な学習などを行うという形態で実施されます。

つまり、授業内で扱う内容と授業外で扱う内容を「反転」させた授業形態です※。

なお、厳密に言うと、反転授業はブレンド型学習（対面学習とオンライン学習を組み合わせた学習）の中の1つという位置付けであるため、事前学習はオンラインを活用して行うものとなっています。ここで、本質的には授業内でアクティブラーニングを実施できるレベルの事前知識を獲得しておけばよいため、必ずしもオンラインを活用しなくても良いと吉田は考えています。ただ、オンラインを活用することで、学生の課題の取組状況が把握できたり、つまづいているところが可視化されたりなどメリットはあるため、オンラインを活用することを推奨はしています。

※ 反転授業では、授業中に行っていたことを授業前に行い、授業後に行ってもらっていたことを授業中に行っていることから、学習活動を時間的に前にずらしているという点で Flipped（反転）というよりも、Shifted forward（前ずらし）と表現した方が納得感があるなと吉田は勝手に思っていたりします（語感としては Flipped の方が断然良いのですが）。

特徴

  • 学習効果が高い
    • 実施する際のポイントをふまえて実践すると、成績が上がったり、モチベーションが上がったり、出席率が上がったりなど学習効果が高まります（Deslauriers 2011, Akçayır & Akçayır 2018）
    • 実施する上でのポイントは後述します
  • 分野を問わず利用できる
    • 事前知識を必要として、その知識を活用するワークは分野を問わず設定できるため、反転授業はどのような分野でも利用できます
  • 大人数授業でも活用できる
    • 反転授業は授業規模に制限がなく利用できます
    • 例えば、Mazur 先生は100名を超える物理学の授業において反転授業を行っています（Crouch & Mazur 2001）。授業内では、近くの2～3人でグループになってもらいディスカッションをするような形式をとっています（大人数であっても2～3人のグループは作れるため、大規模授業においてもグループワークが実現できます）。

実施の流れ

以下、技法を実践する流れを簡単に説明します。

  1. 事前学習の機会を作るため、動画やクイズなど教材を作成する
  2. 学生に事前課題に取り組む動機づけ（成績や授業内での事前課題の活用等）を与えた上で、課題に取り組んでもらう
  3. 授業において、問題演習やグループワークなどアクティブラーニングを組み込んだ学習活動を実施する（適宜、学生にフィードバックする）

実施するときのポイント

「反転のゴールデンルール」を踏まえた設計にする

スタンフォード大学をはじめとする教員の実践や反転授業に関する情報がまとまっている Flipped Classroom Field Guide (n. d.) に記載されている「反転のゴールデンルール（The Golden Rules of Flipping）」が非常に参考になるので、紹介します。各項目の補足事項は吉田によるものです。

  1. 小テストや問題演習などのアクティブラーニングを通じて、授業外で学んだことを利用する
    • 授業外で学んだことを単に繰り返すのではなく、学んだことを明示的に使うワークを行うことが大切です。また、事前に学んだことと、授業でのアクティビティに関連性を持たせることも大切です。関連性がない場合、事前学習をする意義を見出せず、事前課題に取り組んでくれないことが起こりえます
  2. 学生がリアルタイムのフィードバックを受けられるようにする
    • 授業外の課題では、リアルタイムではないですが、例えば小テストを課して、その成績分布から、学生がつまづいているところを特定して、それに関するフィードバックや解説などを行うことが挙げられます（Just-in-Time Teaching と呼ばれる技法です）
    • 授業内では、例えば多肢選択問題を出して、学生に回答を投票してもらった後、答えは教えずに2～3人のグループになってもらって回答について議論して、その後再投票してもらい、結果をふまえてフィードバックすることが挙げられます（Peer Instrcution と呼ばれる技法です）
  3. 授業外の課題に、少ないながらも無視できないくらいの成績をつける
    • 反転授業においては、事前課題に取り組んでもらうことが重要であるため、授業外で行ったことに対して成績をつけることも有効な手段です
  4. 授業を綿密に設計して、構造化する
    • 授業内で行うワークや情報提供に関する、時間配分、内容、流れなどを綿密に設計することが重要です

（動画を用いる場合）よく視聴される動画の作り方を意識する

事前学習の教材として、必ずしも動画である必要はありませんが、学習教材として一般的である動画学習のポイントについて説明します。

Guo ら（2014）が行った大規模公開オンライン講座（MOOCs）における約700万の視聴行動を分析した結果をふまえて、よく視聴される動画に関するポイントを紹介します。各項目の補足事項は吉田によるものです。

  • 動画の長さを10分以下にする
    • 長すぎると見る側の集中力がもたなくなってしまうので、10分以下にしましょう。その際、動画の切り方はサブトピックごとにするのがおすすめです。ここで、学習者は学ぶ内容の全貌を把握できているわけでないので、動画のはじめに学習内容の全体像を示すと良いでしょう。
  • 講師の顔が見えるようにする
  • 威厳があるようなものより、親近感が沸くような動画にする
  • パワーポイントなどより、ホワイトボードにリアルタイムに文字が書かれていくような、表示に動きがあるようにする
  • 講師が情熱を持って速く話す

また、以下の点も継続的に動画を作る上で非常に重要な点になると吉田は考えているため、追加します。

  • 動画のクオリティにこだわりすぎない
    • 動画は一度作れば何度でも活用可能なため、クオリティにこだわりがちです。しかし、動画編集には時間がかかるため、撮影に時間をかけすぎると、編集に時間と労力を割けなくなります。言い間違えてもすぐ修正して撮影を続けたり、雑音が入っても撮影をやめないなど、完璧を求めすぎないのがおすすめです。

完全オンラインでの実施

反転授業は、オンライン学習と対面学習を組み合わせたブレンド型学習の一種であることから、全てをオンラインで実施してしまうと厳密には反転授業とは言えないところもありますが、いくつかの先行研究（Hew et al. 2020, Jia et al. 2022）で示されているように、完全オンラインの「反転授業」であっても従来の対面を組み合わせた反転授業と効果は大きく変わらないことから、完全オンライン型の「反転授業」についても紹介します。

Zoom などの Web 会議システムを用いることで、対面部分をオンライン化することができます。オンラインにおけるアクティブラーニングを促す上では、Web 会議システムの以下の機能を活用することができます。

  • ブレイクアウト機能
  • チャット機能
    • テキストで対話できる機能です
    • 学生からの質問やコメントを受け付けて、教員とのやりとりができるようになります
      • チャット欄は1つであることから、学生同士でのディスカッションは適さない場面が多いです
    • 教員と学生や学生同士のコミュニケーションを活性化させる、テキストを用いたツールはいくつかあるので、必要に応じてそちらをご活用ください

実践例: Webプログラミングの授業

活用場面

100名ほどを対象としたWebプログラミングの授業で、反転授業を活用しました。

Web プログラミングは、学ばなければいけない基礎知識が多い一方で最も重要なのは実践的なスキルであるため、反転授業を使うのが適切だと考えました。

ここでは授業の1コマについて紹介します。

活用方法

以下のような流れで活用しました。なお、OBS は Open Broadcaster Software という配信用のソフトウェアですが、Zoom でも代替可能です。

  • 授業前
    • 教員
      • プログラミング言語（JavaScript）の基礎文法の動画8本（1本5～10分間）を作成しました
      • 動画は Open Broadcaster Software で撮影し、iMovie でカットなど編集を行いました
      • 動画撮影の際は、少し言い淀んだり、言い間違えたりしても、その場で言い直したり、訂正したりすることで、再撮影をできるだけ行わないようにしました（再撮影には多くの時間と労力がかかるため）
      • （参考）実際に作った動画: https://edulab.t.u-tokyo.ac.jp/resources/web-programming/
    • 学生
      • 教員が作成した、プログラミング言語（JavaScript）の基礎文法の動画8本（1本5分～10分）を視聴してもらいました
  • 授業中
    • 席移動 ＆ グループ内で自己紹介（15分）
    • 前回の復習と質疑応答（10分）
    • 演習1（JavaScript の基礎文法を活用する演習）
      • 「1 から 10 までを足し合わせて、その合計値をポップアップで表示させるJavaScript のプログラム」を、学生が1人で作成する（10分）
      • グループでそれぞれのプログラムを共有する（10分）
      • 全体で共有と解説を行う’（15分）
    • 演習2（JavaScript の基礎文法を活用する演習）
      • if 文を使った発展的なプログラムを、参加者が1人で作成する（10分）
      • グループでそれぞれのプログラムを共有する（10分）
      • 全体で共有と解説を行う（15分）
    • 今日のまとめ ＆ 次回の授業について（10分）

Q&A

事前学習を促すためにはどうすればよいでしょうか？

「反転のゴールデンルール」の通り、授業外の学習に一定程度の成績つけるのは一つの解決策です。小テストなどを事前に課すのも、内容の理解にもつながりますし、1つの方法です。

また、授業前に学んだ内容を活用できるようなワークを授業に組み込むことで、事前課題に取り組むモチベーションを高められるでしょう。そのためには、学生の興味関心を引き出すと同時に知識をフルに活用するような応用的なワークを設定することが肝要です。一言でまとめると、良いアクティブラーニングを組み込むことが重要です。

動画作りはどのツールを使えば良いでしょうか？

動画作りにあたって、「撮影」「編集（カットやテロップ入れなど）」「公開」のステップがあります。そのステップごとに有用なツールが、下記のサイトにまとまっていますので、そちらをご覧いただければ幸いです。

参考サイト: 東京大学 utelecon 「動画を作成・共有する」 https://utelecon.adm.u-tokyo.ac.jp/articles/create_share_movie/

ただ、上記のサイトの情報に加えて、「撮影」については、追加で有用なツールがあるため、別途それぞれツールを紹介します。

  • Zoom
    • Zoom のレコーディング機能を使って手軽に撮影できます
    • 音声のノイズ抑制機能が標準的に備わっているため，マイクに特に配慮しなくても一定の音質を保てます
    • 高度な圧縮技術を用いているため、動画の容量が少なくて済むところもよいです
  • PowerPoint
    • 実は PowerPoint でも「スライドショーの記録」の機能を使って簡単に動画を作ることができます
    • スライド毎に撮影が可能なため、スライドの更新や撮り直しがしやすい
    • ノイズ抑制機能が備わっていないため、録音環境には気を使う必要があります
    • 生成される動画ファイルは容量が大きいため、アップロードなどに時間がかかる場合は動画圧縮することをおすすめします
  • OBS Studio: https://obsproject.com/ja
    • 動画配信用のソフトウェアではあるのですが、録画もできます
    • 録画する画面のレイアウトを自由に設定できる点でおすすめです
      • 自作の画像、顔の映像、スライド、文字などを自由に配置できます
    • 設定など少々ハードルが高いですが、自由度が高いので吉田はよく使っています
    • 録音する際は、ノイズ抑制のフィルタを追加するのがおすすめです

関連するワークショップ

反転授業に関するワークショップを実施した時の録画や資料が以下のページにありますので、ご覧いただければ幸いです。

アクティブラーニング技法ワークショップ「反転授業にしてみよう」1/14 開催報告と振り返り

（参考）本技法の起源

多くの研究者や教育者がその反転授業に関連する提案や実践を行っているため（Gopalan et al. 2022）、起源を明確に指定することは難しいのですが、ここではキーパーソンとなる方々を紹介します。

反転授業の概念を明確に提唱した一人として Lage ら（2000）が挙げられます。Lage ら（2000）は経済学の授業が一方向的であるところに問題点を見出していました。そこで、インターネットやマルチメディアを用いることで、授業前に学生が講義内容を理解して、授業の時間にグループで宿題に取り組むことができると考えました。この方式を ”Inverted Classroom” と名付けました。

一方、Baker（2000）も同時期に類似の概念を提唱していました。技術の進歩に伴って、マルチメディアやインターネットの活用が可能になってきたことから、従来講義していた内容をオンライン配信することなどを通して授業の外に出して、授業の時間を学んだ知識の応用や実践などアクティブラーニングを行う場として活用することを提案しました。この方式を ”Classroom Flip” と名付けました。

同時期に類似の提案がされていること、大変興味深いです。ただ、上記の提案の前に、Mazur（1996）は反転授業の形式を授業に取り入れていました。Mazur の授業では、事前に学生は課題図書を読んだ上で、自由記述の質問にウェブベースで回答し、教員はその結果を見て学生がつまづいているところを把握します。授業内では ConcepTest と呼ばれる学んだことを応用する必要のある多肢選択問題について学生2～3人のグループで検討するアクティブラーニングを実施します。この方法を ”Peer Instruction” と Mazur は名付けています。

他にも、2000年代半ばには、高校で化学の先生をしていた Bergmann & Sams (2012) は講義を YouTube に投稿し、事前に視聴して勉強してもらうようにしました。すると、授業では従来よりも本質的な議論に時間を割くことができ、学びが生徒・教員共に深まりました。また、その動画は全米の先生たちが使うようになりました。

また、サルマンカーンも家族に YouTube を通して算数を教えていましたが、多くの視聴者を得たことをきっかけに、カーンアカデミー (https://www.khanacademy.org/) を設立しました。2022年12月現在で、1.3億人を超える学習者が利用しており、幅広い学習機会の提供につながっています。

このように様々な人が反転授業に関連する実践、研究を行っています。

（参考）関連研究

大学の物理学の授業における反転授業の効果: Deslauriers ら（2011）の研究

従来の講義型授業と反転授業を受けた学生の成績、出席率、関与（エンゲージメント）を比較した研究です。

反転授業では、事前学習として読解課題と小テストに取り組み、授業では数人のグループで問題を解いたり、先生に質問する時間を設けたり、先生が問題の解説や学生の点数をもとにしたフィードバックが行われたりしました。

結果として、テストの平均点は講義型授業群で41±1%であったのに対し、反転授業群では74±1%と2倍以上高くなりました。2つのグループの効果量の大きさは2.5標準偏差であり、最も効果量の大きい手法として知られている、専門教育を受けたチューターによる個人指導（効果量2）よりも高い値であることにも注目です。また、出席率はおよそ半数から3/4に、エンゲージメント（授業に集中している人の割合）は45%から85%まで大幅に上昇しました。そして実験後に実施したアンケートでは、主体的な学びが楽しかったと回答した学生は9割にも上り、肯定的な反応が得られたことも興味深いです。

反転授業に関する知見（学習効果、課題、手法）のまとめ: Akçayir, G., & Akçayır, M. (2018) の研究

2000年〜2016年の間に、Social Sciences Citation Index の雑誌に掲載された論文のうち、反転授業を主たる研究対象として取り上げた71の論文の効果・課題・学習方法をまとめた研究です。

52％の研究で、学習者の成績が有意に高くなることが確認されました。また、学習者の満足度やエンゲージメントが上がることも報告されています。この理由として、いつどこでも勉強でき、何度も授業内容を聞き返せる柔軟性が挙げられます。また、学習者間・学習者と教員間の交流が深まったこと、効率的に時間を使えることを示した文献もあります。

ただし、学習者が事前学習にきちんと時間を取らないと、反転授業の効果が十分見込めないことを示唆する論文もありました。そして、学習者も教員も従来の講義型授業と比べて、多くの時間と労力をかけなければいけず、負担と感じていることを示す結果もあります。また、13%の研究結果ではオンライン講義の音質の悪さ、淡々とした進み具合が生徒の学習に負の効果を与えていることも報告されました。デジタル格差が見られた結果もあり、テクノロジーへのアクセス・リテラシーの重要性も示されます。

事前学習に用いられたツールはビデオが圧倒的に多く（79％）、クイズやテキストも交えることで学習者に取り組むインセンティブを与えられた結果もあります。授業中は、議論・少人数での活動・教員からのフィードバックなどに時間が使われることが多かったのですが、毎回アクティブラーニングの手法を変えるよりも、いくつかの方法に絞って実施した方が、学習者もその取り組み方に慣れてより効果が上がると結論づける文献もありました。

反転授業を支持する結果が多数出ているものの、アクティブラーニングそのものが効果的なのであり、反転という形式が有用なのかについては議論の余地があるようです。

さまざまな研究結果を包括的にまとめ、今後の研究の道筋も示されているので、実践方法を学ぶだけでなく、研究の最前線も知ることができ、とても面白い文献です。

参考文献

  • Akçayır, G., & Akçayır, M. (2018). The flipped classroom: A review of its advantages and challenges. Computers & Education, 126, 334-345.
  • Baker, J. W. (2000). The “Classroom Flip”: Using Web course management tools to become the Guide by the Side. In J. A. Chambers (Ed.), Selected papers from the 11th International Conference on College Teaching and Learning (pp. 9-17). Florida State College at Jacksonville.
  • Bergmann, J., & Sams, A. (2012). Flip your classroom: Reach every student in every class every day . International society for technology in education.
  • Crouch, C. H., & Mazur, E. (2001). Peer instruction: Ten years of experience and results. American journal of physics, 69(9), 970-977.
  • Deslauriers, L., Schelew, E., & Wieman, C. (2011). Improved learning in a large-enrollment physics class. Science, 332(6031), 862-864.
  • Flipped Classroom Field Guide. (n. d.) Retrieved December 16, 2022, from https://docs.google.com/document/d/1arP1QAkSyVcxKYXgTJWCrJf02NdephTVGQltsw-S1fQ/pub#id.suagqb7wve21
  • Gopalan, C., Daughrity, S., & Hackmann, E. (2022). The past, the present, and the future of flipped teaching. Advances in Physiology Education, 46(2), 331-334.
  • Guo, P. J., Kim, J., & Rubin, R. (2014, March). How video production affects student engagement: An empirical study of MOOC videos. In Proceedings of the first ACM conference on Learning@ scale conference (pp. 41-50).
  • Hew, K. F., Jia, C., Gonda, D. E., & Bai, S. (2020). Transitioning to the “new normal” of learning in unpredictable times: pedagogical practices and learning performance in fully online flipped classrooms. International Journal of Educational Technology in Higher Education, 17(1), 1-22.
  • Jia, C., Hew, K. F., Bai, S., & Huang, W. (2022). Adaptation of a conventional flipped course to an online flipped format during the Covid-19 pandemic: Student learning performance and engagement. Journal of research on technology in education, 54(2), 281-301.
  • Mazur, E. (1996). Peer Instruction: A User’s Manual. Benjamin Cummings

記事執筆に関わった人（50音順）

  • 木村夏菜子: 執筆「実施するときのポイント」「実施の流れ」「Q&A」
  • 後藤香織: 執筆「関連研究」「本技法の起源」
  • 宮田昇暉: 執筆「反転授業とは」「特徴」「実践例」
  • 吉田塁: 監修・編集、執筆「完全オンラインでの実施」