(JC②)オンラインの読み処理と記憶における図(ダイアグラム)の効果

14/04/30

McCrudden, M. T., Magliano, J. P., & Schraw, G. (2011). The Effect of Diagrams on Online
Reading Processes and Memory
Discourse Processes, 48, 69-92.




Abstract

・目的
  図がどのように,文章のオンライン処理と,読みに影響を及ぼすかを調べる。

・方法
  ■読み時間の測定(実験1&2) 
  ■発話思考法(think-aloud methodologies)(実験3)

・条件
 文章読みに先立って,①図での学習をする,②図学習をしない

・結果
 読み手はオンラインの処理に,より多くの労力を割くことはなかった。しかし,読み時間データ,思考報告データ,再生データに基づいた分析の結果,  no-increased-effort 仮説(=図学習で労力が増えることはない)と想定)を支持した。

・考察
 読解の前の図学習は,オンラインの労力を増やすことなく,説明文章の記憶を促進




序論

付加的ディスプレイ(additional displays。例:図など)

・キーとなるアイデアを理解するために,文章に付随し関連情報を表す補足の素材

・「文章理解と記憶を促進する」ことはよくいわれる


先行研究の多くはオフラインの結果を見るもの

 →読解後のディスプレイ学習の成果。(例:理解,記憶)

 →But, リーダーのオンラインの瞬間瞬間の文章処理に影響を及ぼすかどうかを調べた研究は限られている。

 →オンラインでの影響も調べるべき



図とメンタルモデル

 ・読み手は,図と文章のメンタルモデルを構築する。

 ・図は,文章の要素間の関係を説明する。
  →その関係性への気付きから,メンタルモデルの構築が促進される。



Glenberg and Langston (1992) の研究とその発展

 ・複雑な課題に関連する系列的ステップ(例:エッセイを書く)に関する手続き的な 文を読む際に,図を見る or 見なかった。(※図はステップ間の関係性のみ表示)

 ・オフラインでの読み処理を測定
   →手順:文章中の,遠いところにあるペアと近いペアの再認反応速度を計測
   結果:①図群→どちらも差なし
      ②非図群→近いところのペアの方が反応時間が早い
   考察:図呈示は,ステップ間の明示されていない(implicit)で,遠い関係を見つけ出す能力を促進する。



(先行研究↑を受けて)オンラインとオフラインの両方を測定

  →読み時間(実験1&2),発話思考法(実験3)を用いて,オンラインとオフラインで分析
  (読み時間は読み処理の労力を反映し,発話思考プロトコルは読み手の方略等のオンライン情報が反映されると考えられる)

  →単にオフライン処理の分析よりも,より正確な図の効果を調べることが可能



2つの対立仮説


①increased-effort 仮説
  →読み手はオンラインの処理により労力を割ける。
  →読み手の文章記憶は,処理の労力と関連 → 図は理解を促進する。
  →予測:図学習をすると読み時間が増加する。


②no-increased-effort 仮説
  →図はオンライン処理への労力が必要ではないのにもかかわらず,理解を促進する。
  →予測:図学習によっても読み時間が変わらない(or 減少する)




 ・読み処理と文章記憶のおける図の効果をより詳しく説明するために作成

  ①対応文
   →図に含まれるIUを含み,情報はそのIUに直接関連する。
  ②非対応文
   →図のIUと対応しない。

 ・図条件と非図条件の間で対応文への処理の違いがあるかどうかを調べる

 ・予測
   ①IF 対応文は(非対応文よりも)よりよく再生されるが付加的な労力が必要
   → 「increased-effort 仮説」を支持

   ②対応文はよりよく再生され,付加労力なし
   → 「no-increased-effort 仮説」を支持




Experiment 1


概要と目的

 ・incresed-effort仮説と no-incresed- effort 仮説を検証のために,図がどのようにオフライン処理と文章記憶に影響するかを調べた。

 ①説明文章の読みの前に,図学習(9ステップの因果連続の図)をした or しない
 →その後に自由再生
  ⇔Glenberg & Langston (1992) の方法:文章と図を同時呈示
 (同時呈示の場合,参加者が図を見ているか文章を読んでいるかの判断が不可能)



方法

■実験参加者と実験計画
 ・36人がランダム条件割り当て
    ①図条件(n=18):図を学習→文章読み
    ②非図条件(n=18):図学習なしで文章読み。



材料


■事前知識テスト
  →骨の発達と腎臓の機能に関する知識を評価する8つの「yes or no」question
  (例:「私は骨化作用を説明できる。」)
  →もし「yes」 → それについて説明する


■図 (Figure 1)
  →どのように,腎臓結石(kidney stones) が宇宙旅行の際に形成されるかについての,9ステップの因果関係を記したもの(Figure 1)


■文章
  ・McCrudden(2009) らが使用した文章(460語)を使用
  ・文章の因果ネットワーク分析を行った。
    →各文における先行詞(antecedent。)と結果のリンクの数を設定
    :図において,どの文がどのステップと強く関係し,どの文がそうではない?
  ・対応文と非対応文の定義 (下位分析のために作成)
対応文:それぞれが因果的に結びついており,図に表されるIUをもつ。9つ設定。文章中の重要な因果構造を反映していると考えられる。
      (例:文21(「もし腎臓が血液からより多くのカルシウムを濾過すれば,
       余分なカルシウムは,腎臓組織に蓄積される」と文22(「結果として,
       痛みのある腎臓結石の可能性は大きくなる」)
非対応文:因果的に結びついているが,図にはない。
(※例は省略。文10と文11)


■再生テスト
  ・さきほど読んだ文章を可能な限りたくさん書き出す
  ・「覚えている文章を全て書き出すことは,極めて重要である」と教示された



■手続き (計約45分)
事前知識質問紙
ランダム条件割り当て
タスクと概要の説明
→「コンピュータ上で文章を一文ずつ読む。」 「読み時間が計測される」
 「エンターキーで読み進められる」 「自身のペースで読むように」
   「理解するために文章を読む」 「学習後にテストがある」
   「何人かの人(図条件)は,別の材料を学習するので,他の参加者は静かに待機」
    → 非図条件は物理的に別の場所に
図条件:図学習 (4分) → 図の回収
非図条件:待機 (4分) 
文章読み      (全員読了後)挿入課題 (2分)
再生テストの教示→再生テスト  デブリーフィング → 解散 

■事前知識テストの得点化
 ・1点:質問に対して,「はい」→ その内容の正しい説明が可能
 ・0点:質問に対して,「いいえ」 or 内容説明が誤り
 ・合計得点の分布0~4(最大得点は8)

■読み時間のスクリーニング
 ・読み時間は,極端値を検出する分析の前に読み時間を計測。
  →理由:外れ値は,結果をゆがめる可能性がある
 ・群平均から4SDs離れた文の読み時間は除外
  →(※この説明は省略)

■再生テストの得点化
 ・対応文(9文)には,12個の意味のある部分(segment) があり,非対応文(1 0文)は,12個の部分を含む。各部分は,完全なIU or 命題で構成されている
 ・再生プロトコルの採点基準
  →各カテゴリーによって得点化された(対応文,非対応文,それぞれ12点満点)
    1点:パラフレーズ or もしくは文章通り
   0点:アイデア無し or 不正確 or あいまい
 ・コード化の妥当性の評定
  →1人目の評定者は,全ての再生プロトコルに得点し,2人目の評定者は,15このランダムに選ばれたプロトコルに得点した。
  →評点者の同意が決めるため,水準間の相関がとられた(Cicchetti, 1994)
  →評価者間の信頼性は高かったので(α = .90) ,1人目の評定社の得点を採用



結果と考察


・事前知識テスト
 →得点は全体的に低かった。
 →解釈:参加者は,骨の発達と腎臓に関する生理学に馴染みがない。
 →事前知識テストは下位分析において使用せず。


・図の呈示(図,非図) × 文章タイプ(対応,非対応)の混合計画において,文の読
 み時間(単位:ms)についてのANOVA。(Table 1 にデータ平均とSD)
  ■図の呈示に主効果があり(F(1,34)=4.07, p = .05)
  →解釈:図条件は,非図条件よりも,全体の読み時間は早かった。
  ■その他の効果に有意差なし。



・図の呈示(図,非図) × 文章タイプ(対応,非対応)の混合計画において,再生さ
 れた文ユニットの割合についてのANOVA。(Table 2 にデータ平均とSD)
  ■図の呈示,文タイプに主効果あり。
   →これらの主効果は,図呈示 ×文タイプの交互作用だとみなされた。
   →この交互作用の元を見つけるために,単純主効果の検定を行った。
   →再生の際の対応文における,図呈示の単純主効果が有意。 
   →解釈:図条件では,非図条件に比べ,より多くの対応文を再生した。


・実験1の結果は,no-increased-effort 仮説を支持
 →根拠:図条件は,(非図より)より多くの対応情報を再生したのにも関わらず,文章全体の読み時間は少なかった。
 →図呈示は,読み労力を増やさないことを示す。 (=no-increase-effort の予測)






Experiment 2


目的

・実験1の成績の向上:「単に反復したから」?
  →図条件は内容を2回見て,非図条件は1回のみ


・実験2では,内容の呈示対数を統制した上で no-increased-effort の検証
  →「非図条件」(実験1)を「再読条件(実験2)に変更
  (cf. 再読は,読み時間の減少させ,記憶を促進(例:Mullis & King, 2001))
  →but, 図呈示は「単純な内容の繰り返し」以上のものがある?そうであるかを検証



方法


■実験参加者と実験計画
 ランダム条件分け ①図条件(n=19) :読みの前に図学習
          ②非図条件( n =23) :文章を2回学習(without 図)


■材料 →実験1と同じ


■手続き
 ・実験1とほぼ同じ。
 ・唯一の違い:学習セッション間に2分間の挿入課題(数学問題)
  →つまり,①図条件 :図 → 挿入課題 → 文章読み
       ②再読条件:文章1回目読み → 挿入課題 → 2回目読み


■事前知識テストの得点化 → 実験1と同じ


■読み時間データのスクリーニング → 実験1と同じ


■自由再生テストの得点化 → 実験1と同じ




結果と考察


・事前知識テスト
 ■図条件と再読条件の間で有意差なし。
  各条件で,1人ずつしか1項目を正確に答えられなかった
  →事前知識は少ない
  →事前知識テスト得点は,下位分析で使われなかった。


・典型的な再読効果(読みの早さ:1回目>2回目)の検証
 →読み(一回目,二回目) × 文タイプ(対応,非対応)の被験者内計画で,文の読み時間についてのANOVA。
   ■読みに主効果 → 再読条件では2回目の方が早い(予想通り)
   ■その他の効果に有意差なし
 

・読み時間の比較(※内容の2度目の学習のデータ)
 →読み内容(図,再読)× 文タイプ(対応,非対応)の混合計画で,読み時間についてのANOVA 
   ■読み内容に主効果
    →再読条件は,図条件よりも,読み時間が早い
   ■その他の効果に有意差なし
 →考察:再読は,オンライン処理において図呈示とは異なった影響がある。



・読み時間の比較(※「図条件の読み時」⇔「再読条件の1回目読み」。実験1と同様)
 →読み内容(図,再読) × 文タイプ(対応,非対応)の混合計画で,読み時間(※ 
  第1セッションのデータ)についてのANOVA。(Table 3にデータ平均とSD)
   ■どの効果も有意差なし
  →図条件と再読条件の読み時間に読み時間の差はなし
  →有意差はなかったが,図条件の読み時間は再読条件よりもわずかに早かった
  →no-increased-effort 仮説を支持するの新たな材料
  


・再生成績における読解内容の結果
→読み内容(図,再読) × 文タイプ(対応,非対応)の混合計画で,再生された文  
  章のユニットの割合についてANOVA。(Table 2にデータ表示)
   ■読み内容の主効果に有意差なし。
   ■文タイプの主効果は有意
   →この主効果は,読み内容 × 文タイプの交互作用とみなされた。(。WHY?)
   →交互作用の元をみつけるために,単純主効果の検定
     ①対応文における読み内容の主効果が有意
      →解釈:図条件は,対応文をより多く再生。
     ②非対応文における読み内容の主効果が有意
      →解釈:再読条件は,非対応文をより多く再生。



・「図の呈示は,単純な繰り返しよりも理解を促進」を示唆
  →根拠:①再読条件は非対応文をより多く再生し,②図条件は対応文をより再生
  ↑考察:図の因果的性質は,書かれてあるイベントのメンタルモデルの構築を促進する能力をもたらし(to afford),対応文の理解を補助する
 



Experiment 3



概要と目的


・目的
  →図の呈示がどのように因果推論に影響するかを調べる
  →理由:本研究で用いた図は,文章内の要素間の暗黙の因果関係を示している。
・発話思考プロトコル(Think-aloud protocols)の利用
  →■読み手にとって意識的に利用可能
   ■コード化が可能
   ■説明処理(explanatory process)(例:因果橋渡し推論)を記録できる
   ■but, 自動処理(例:読みの際の知識の活性化)は記録しにくい



方法


■実験参加者と実験計画
 →図条件(n=15) :図学習→読み
  非図条件(n=15):読みのみ

■材料 → 実験1,2と同じ

■手続き

事前知識テスト
2条件の1つにランダム割り当て
タスクと手順の概要を説明
教示:
  あなたは,高校の教科書の文章を読みます。われわれは,生徒がどのように文章か
 ら学習するのかに関心があります。教室で,教材を学習しているかのようにその文章
 を読んでください。文章からどのように学習するのかを理解するため,読みの際に考
 えを話していただきます。文章を読んでいるときに,考えていることを全て声に出し
 てください。あなたは,インデックスカードから文章を読みます。各カードに1つの
 文が現れます。インデックスをひっくり返し次の文に進むまえに,各文について思う 
 ことを声に出してください。本番前に,短い文章で練習する機会があります。
④実験とは無関係のトピックについての11文の文章で,思考発話プロトコルの練習
⑤質疑応答
⑥教示:
 テープレコーダーに異変がないかを見るために,私はここにいます。しかし,読み 
 に関する質問に答えたり,あなたを助けることは出来ません。「このタスクに取り組
 んでいる際,考えを全てを言うことが重要であること」を覚えておいてください。
⑦図条件の参加者のみ:文章を読む前に,図学習(学習時間は任意。平均1分35秒))
 →図学習の際,考えていることを声に出すよう教示され,コメントは録音された。
  目的:「図中のイベント間の因果的関係を声にだしているか」を確かめるため
  (※図は,文章を読む時に参照不可)
⑧文章読み
⑨挿入課題(2分)
⑩再生テスト (※図も文章も参照不可)
⑪デブリーフィング → 解散  (計約45分)


■事前知識テストの得点化 → 実験1,2と同じ


■発話思考プロトコルの得点化
・コメントの処理手順
書きおこし → 節ごとに解析
コード化基準(先行研究にて作成されたもの)を用いて分類
→コード化基準:5つの方略タイプ (※各タイプの例は省略) 
   ①因果橋渡し推論 → 焦点文を先行文に因果的に結合させる説明
   ②精緻化 → 知識に基づいた焦点文の推論
   ③予想 → 焦点文から予期される結果についての推論
   ④再言 → 焦点文のそのまま繰り返し or 言い換え
   ⑤モニタリング・コメント → 焦点文の理解について考える反応

・コード化の信頼性の検証
 →1人目の評定者は,全ての思考発話プロトコルを得点し,2人目の評価者が,15
   個のランダムに選んだプロトコルを得点した。
 →水準間の相関を計算し,評定者間の同意を測定
 →信頼性は,容認可能レベル → 1人目の評定者の得点を採用。


■自由再生テストの得点化 → 実験1,2と同じ。




結果と考察


・事前知識テスト
 →■図条件と非図条件の間に,有意差はなし。
  ■参加者の事前知識は低い → 事前知識テスト得点は使用せず。
 

・図条件が生成した推論タイプ(i.e., 因果橋渡し,精緻化,予測)の比較
 →■予想:図は因果関係を示す →精緻化や予想よりも,より多くの因果橋渡し推論
  ■両側検定のt検定
    →図条件は精緻化や予想よりも,頻繁に因果橋渡し推論をしていた(予想通り)



・読解中の図呈示時の,異なった方略の頻度(Table 4に,データ平均とSD)
 →but, 研究の関心:図呈示と,文タイプごとの因果橋渡し推論の頻度
 →図呈示(図,非図) × 文タイプ(対応,非対応)の混合計画で,因果橋渡し推論の平均頻度について ANOVA。
   →■文タイプで主効果あり
     →対応文の方が,非対応文よりも多くの因果橋渡し推論を行っていた。
    ■図呈示 & 交互作用に有意差なし


・図呈示(図,非図)× 文章タイプ(対応,非対応)の混合計画において,再生成績に
 ついてのANOVA。(Table 2 にデータ平均とSD)
  →■図呈示と文タイプでの主効果は有意
    →図呈示 × 文タイプの交互作用とみなされた。 → 単純主効果の検定
    →対応文についての,図呈示の単純主効果は有意
    →解釈:図条件において,対応文をより多く再生
   ■非対応文について,図呈示の単純主効果は有意でない。
     (↑の結果は,実験1,2と一貫)


・考察
 →発話思考データと再生データは,no-increased-effort 仮説を支持
  ↑根拠:①図条件においてより多くの対応情報を再生し
      ②両条件において,推論に違いはなし (。←Based on t検定の結果??)
    → 図呈示は,処理労力を増やさない



General Discussion


目的,結果のまとめ


・目的と結論
 →本研究の目的:「読み手のオンライン処理とオフラインの読みについての,付加的ディスプレイの影響を調べる」
 →図学習により,読みの処理労力を増やすことなく記憶・理解は促進された。


・実験1
  →文章を1度読んだだけの参加者と,図学習をした参加者の読み時間と再生を測定
  →結果:図学習条件は,読みの処理労力を増やすことなく,図の対応文を多く再生


・実験2 (実験1と一貫した結果)
  →読みの前に図学習をした参加者と,再読した参加者の読み時間と再生結果を測定
  →結果:①図条件は,読み容量を増やすことなく,多くの対応文を再生した。
      ②再読条件は,より多くの非対応文を再生


・実験3
  →発話思考法を用いて,読みの前に図学習した条件と,文章のみを読んだ条件別の橋渡し推論と再生を比較
  →図学習で,労力増やすことなく,図の対応情報の再生は高くなった。(no-increased-effort を支持)



読み時間と発話思考データで,付随する(concomitant) 効果がなかった?(。??)


 →理由:①読み時間とプロトコルデータは図の促進効果に敏感ではない
     ②図はオフラインのタスク(例:再生)にのみ影響を与える
     ③文章のみの形式は,処理のレベルを弱める。


Glenberg & Langston (1992) との相違点と,結果の一貫性

 →図と文章の同時呈示ではなく,図を学習してから読む

 →図の情報への処理が少なくなった。

 →しかし,Glenberg らと同様の結果が出た

 →「図は労力を増やすことなく理解を促進する」ことのの新たな根拠



「図学習は,因果的連続ではないところの情報よりも,因果連続へと注意を集中する?


 →but,3実験のすべてで,オンライン処理のデータはこの主張とは異なる。

 →根拠:①図条件の読み手は,(非図と比べて),文章の処理時間は変わらなかった。
     ②図条件は,対応文と非対応文の読み時間に差はなかった。

 ↑についての理にかなった説明:
  「図の状況モデルを構築するとき,文章の部分は情報と因果関係を具体化する。それにより,これらのアイデアの記憶が促進される(Glenberg & Langston, 1992)



今後の課題


 ・図と文章を同時処理の測定?
   →アイトラッキング手法etc.を用いる?

 ・他の付加的ディスプレイ,支援方法では?
   →「異なる付加的ディスプレイ(例:リスト,写真的図)or 他の付加的支援(i.e.,読み前教示,プレビュー要約)ではどうか?


 ・文章と図の関係性が異なったものではどうか?
    (cf. 本研究で用いた図→相補的なもの)


 ・「異なる方略を喚起するような種類の文章と図」ではどうか?
    (本研究→1つの図と文章のみを使用)


 ・深いレベルの処理には,より効果があるのか?
    (本研究→1つの因果連続に関する図を使用。深い理解は測定できていない?)


 ・学習者と図との交互作用の理解と学習に対する影響は?
 (学習者に図を完成させる課題をする?






執筆後記


すっかり忘れてますなぁ。
まぁ、じっくり読んだ時に、大枠を思い出せるくらいでええやろな。

一応、今月もJournal Club の更新に成功。
来月もなんか書く。



140430


機械とか 使えば「高度」 それ違う


明日はまた新しい場所にいくかも。
新しいことだらけというのは楽しいものどす。
Better & Better