# Constructive Interaction and the Iterative Process of Understanding
> [!abstract] 概要
> 人々が複雑な物理装置(例えばミシン)を理解しようとするとき、反復的に進む。人々は、その装置を「理解した」と主張する点にいくつか到達するように見える。それぞれの理解点は不完全であり、新しい水準の理解を要求する。その結果、人々は異なる水準を横断する間、理解と非理解のあいだを循環する。本研究は、理解の反復的な性質を捉える枠組みを提供する。これらの点は、3 組の人がミシンの仕組みを理解しようと構成的に相互作用する様子の観察を通じて、議論され例示される。理解を求める反復的な探索に加えて、話し手が機械を見ているように見える空間内の概念的な点も重要であった。この概念的視点(C-POV)は、言語の使用に反映されていた。C-POV は、理解の点では安定し、非理解の点では頻繁に移動するように見えた。
## 論文情報
- 著者: [[Naomi Miyake]](カリフォルニア大学サンディエゴ校 認知科学研究所。のち青山学院女子短期大学)
- 掲載: Cognitive Science 10, 151-177(1986)。arXiv なし
- 位置づけ: 著者の博士論文(UCSD)の一部。指導は Donald A. Norman。資金は米海軍研究局・空軍科学研究局・Sloan 財団
## 概要
2 人 1 組でミシンの縫い目形成の仕組みを話し合わせる「構成的相互作用」を観察手法とし、理解が「機能を問う→機構を探す→提案→批判→確認」を水準ごとに繰り返す反復過程であることを、機能-機構階層という枠組みで示した。あわせて、話者の概念的視点(C-POV)の移動が非理解の局面で増えることを示した。
## 問題設定
- 従来の発話思考法(単独被験者に声に出させる)は、通常は無言である状況で発話を強いる不自然さを持つ。
- 単独では、解けたと思った被験者が反例を自力で作りにくく、検証が働きにくい。
- 課題は、上糸が下糸の自由端を回り込むという位相的な難所を含むミシンの縫い目形成である。3 組とも「理解した」と宣言しては誤りを示される経過をたどった。
## 提案手法
- 構成的相互作用(constructive interaction): 2 人が協力して課題を解く会話を記録・分析する手法。自然な発話の中で「何を考えたか」に加えて「なぜそう考えたか」も現れ、相互の検証が自然に起こる。
- 機能-機構階層: 機能は「何が起こるか」の記述、機構は機能を連結した「どうやって」の説明である。水準 n の機能は水準 n+1 の機構で説明される。ミシンでは水準 0(縫い目を作る)から水準 5(ボビンがフックシャフトの襟で保持される)までの 6 水準を置いた。水準の区切りは相対的で、データが要求した数にすぎない。
![[_attachments/1986__Congnitive-Science__Constructive-interaction-and-the-iterative-process-of-understanding/fig01-function-mechanism-hierarchy.png]]
*Figure 1: 機能-機構階層の模式図。丸は機能、四角は機構(Schematic illustration of function-mechanism hierarchy)*
![[_attachments/1986__Congnitive-Science__Constructive-interaction-and-the-iterative-process-of-understanding/fig02-stitch-process.png]]
*Figure 2: ミシンが縫い目を作る過程。Hannon (1975) の図を許諾を得て転載(The process of making a stitch by a sewing machine)*
![[_attachments/1986__Congnitive-Science__Constructive-interaction-and-the-iterative-process-of-understanding/fig03-sewing-hierarchy.png]]
*Figure 3: ミシンの縫い目問題の機能-機構階層。機能は円、機構は長方形で、関係は単純な発生順(A function-mechanism hierarchy for the sewing machine stitch problem)*
- ステップと心的状態の対応(Table 1): 機能の「同定」・機構の「提案」「確認」が理解、機能の「疑問化」・機構の「探索」「批判」が非理解である。したがって階層を下るたびに理解と非理解が交互に現れる。
![[_attachments/1986__Congnitive-Science__Constructive-interaction-and-the-iterative-process-of-understanding/fig04-standard-moves.png]]
*Figure 4: 機能-機構階層上の標準的な手とステップ名。矢印の数字が標準の順序(Standard moves and step names on a function-mechanism hierarchy)*
| Word | Step | State of Mind |
|---|---|---|
| Function at level n-1 | Identified | Understanding |
| | Questioned | Non-understanding |
| Mechanism at level n | Searched | Non-understanding |
| | Proposed | Understanding |
| | Criticized | Non-understanding |
| | Confirmed | Understanding |
| Function at level n | Identified | Understanding |
| | Questioned | Non-understanding |
(Table 1. Levels, steps, and subjects' state of mind。原表の左列見出しは「Word」相当の欄で、水準と対象を示す)
- 予測 4 種: 水準は 1 つずつ下る/矢印の順の遷移が起こる/逆向きは許容されるが少ない/それ以外は違反である。
- 概念的視点(C-POV): 話者が想像上どこから機械を見ているか。全体(G)、上(LT)、下(LB)、ボビンの上(LBt)・裏(LBb)の 5 点を置く。「go/come」などの直示動詞と前置詞、「this/that/here/there」の直示指示詞を手がかりに符号化し、明確な変化の手がかりがない限り視点は保たれると仮定する。この仮定は移動を過小評価する保守的な推定である。
## 新規性
- 理解を「水準を下る反復過程」として、機能と機構の入れ子で記述した点。理解の到達点が次の非理解の出発点になる。
- 視点の移動という言語的痕跡を、理解・非理解という認知状態の指標に結びつけた点。
- 構成的相互作用を、発話思考法の代替として体系化した点。
## 実験設定
- 被験者は UCSD の学生・職員 6 名(3 組 A、B、C)で、機械装置とミシンに関する経験は個人差がある(Table 2)。
| Subject | Experience with Mechanistic Devices | Experience with Sewing Machines |
|---|---|---|
| Pair A: A1 | Much | Had taken apart a sewing machine |
| Pair A: A2 | Moderate | Little, but regards the machine as an impossible device |
| Pair B: B1 | Much | Very little |
| Pair B: B2 | Moderate | Had sewn a lot |
| Pair C: C1 | Little | Had wondered about the stitch problem |
| Pair C: C2 | Little | Had sewn |
(Table 2. Subjects Background Experiences)
- 3 セッション: I は紙とペンのみ(A 25 分、B 35 分、C 20 分)、II は糸なしの実機観察(A 15 分、C 10 分、B は省略)、III は糸付き実機で分解可(A 25 分、B 30 分、C 30 分)。時間制限なし。
| Session | Pair A | Pair B | Pair C |
|---|---|---|---|
| Session I: paper/pencil | 25' | 35 | 20 |
| Session II: machine only | 15 | - | 10 |
| Session III: machine with thread | 25 | 30 | 30 |
(Table 3. Session Length。数値は分。課題に直接関わらない時間は含まない)
- 実験者は、状況確認の質問と、議論が早期に停止したときや誤った解で合意しかけたときのみ介入した。後日、被験者と録画を見直して解釈を補った。
- 符号化: 発話を意味単位に分け、設定(Se)・過程(P)・結果(R)・疑問(Q)・批判(C)・判断(J)に分類し、その並びをステップ(Table 4)にまとめて水準を付与した。プロトコルは 2621、2923、2532 行である。
| Step | | Operational definition |
|---|---|---|
| Mechanism | Proposed | (Setting) + Process + (Result) |
| | Searched | (Setting) + Process + (Result) + Negative Judgment、または Process questioned + (Setting) + (Result) |
| | Criticized | Criticism |
| | Confirmed | (Setting) + Process + (Result) + Positive Judgment |
| Function | Identified | Result |
| | Questioned | Result + Question |
(Table 4. Operational Definitions of Steps。括弧内の単位は任意)
- 信頼性: 同一符号化者の再符号化で 87.2%、別の符号化者(A 組セッション I)で 76.2%、C-POV の符号化者間一致は 94.0% である。
## 実験結果
- 理解の反復: 全プロトコルで理解と非理解の循環が観察された。全 287 手のうち水準を飛ばした遷移は 4 手(1.4%)。予測外の遷移は 48 手(16.7%)で、最多は隣接水準間の機構から機構への往復である。既知の機構に戻って聞き手に伝える会話上の必要が原因と解釈される。A1 は既に問題を解いたことがあり、各水準を確認せず進めた。階層は進行中の会話にはやや硬直的である。
| Move | Standard: Prediction | Standard: Observation | Alternative: Prediction | Alternative: Observation |
|---|---|---|---|---|
| F(n)→F(n) | Predicted | 22 | non-predicted | 0 |
| F(n)→F(n+1) | non-predicted | 4 | non-predicted | 0 |
| F(n)→M(n) | Permitted | 13 | Permitted | 9 |
| F(n)→M(n+1) | Predicted | 27 | Predicted | 11 |
| F(n+1)→F(n) | non-predicted | 2 | non-predicted | 0 |
| F(n+1)→M(n) | non-predicted | 1 | non-predicted | 0 |
| M(n)→F(n) | Predicted | 26 | non-predicted | 5 |
| M(n)→F(n+1) | non-predicted | 2 | non-predicted | 0 |
| M(n)→M(n) | Predicted | 43 | Predicted | 56 |
| M(n)→M(n+1) | non-predicted | 18 | non-predicted | 3 |
| M(n+1)→F(n) | Permitted | 19 | Permitted | 9 |
| M(n+1)→M(n) | non-predicted | 10 | non-predicted | 3 |
| Total | | 187 | | 96 |
| Predicted total | | 118 | | 67 |
| Permitted total | | 32 | | 18 |
| Non-predicted total | | 37 | | 11 |
(Table 5. Number of Observed Moves。F は機能、M は機構)
![[_attachments/1986__Congnitive-Science__Constructive-interaction-and-the-iterative-process-of-understanding/fig05-pair-a-first-nine-moves.png]]
*Figure 5: Pair A の最初の 9 手。各図は左が A1、右が A2(Pair A's first nine moves)*
![[_attachments/1986__Congnitive-Science__Constructive-interaction-and-the-iterative-process-of-understanding/fig06-pair-a-course.png]]
*Figure 6: Pair A の理解の経過。機能は楕円、機構は長方形(Course of understanding for Pair A)*
- C-POV 移動率(Table 7): 全 6 名で、理解状態(0.00〜0.17)より非理解状態(0.14〜0.27)のほうが高く、差は有意である(F(1,5)=37.32, p<.01)。非理解の単位数が理解より多い点も全員で確認され、比率の偏りは符号化量の差ではない。
| State of Mind | | A1 | A2 | B1 | B2 | C1 | C2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Understanding | Ratio | .17 | .05 | .15 | .07 | .09 | .00 |
| | Frequency | 17/102 | 1/19 | 15/101 | 6/87 | 9/101 | 0/2 |
| Non-understanding | Ratio | .28 | .14 | .21 | .26 | .27 | .14 |
| | Frequency | 49/178 | 15/104 | 32/156 | 30/117 | 92/343 | 12/86 |
(Table 7. Ratio of C-POV Shift for Understanding and Non-understanding States。Frequency = Observed/Possible。A、B、C は組、A1〜C2 は被験者)
Excerpt a: Level 5 Search
| C-POV | 行 | 話者 | 発話 |
|---|---|---|---|
| | 592 | A1 | there is no axle (through the bobbin)/ |
| | 593 | | that I'm sure of/ |
| LT | 594 | | and it (bobbin) is just floating in there/ |
| | 595 | A2 | well/ |
| | 596 | A1 | I mean it's probably resting/ |
| LB | 597 | | you know it's it's probably physically resting in this/ |
| | 598 | | but |
| | 599 | | there |
| LBb | 600 | | somehow the thread is guided back here/ |
| | 601 | | uh |
| LBt | 602 | | so I think it actually doesn't go down to the place where it |
| | 603 | | resting/it's |
| | 604 | | guided back/ and then |
| | 605 | | sort of slips up/ |
| | 606 | | but there is |
| | 607 | | there is no |
| | 608 | | there is nowhere |
| | 609 | | sort of/ |
| | 610 | | oh it's not |
| | 611 | | becoming/ |
| | 612 | | there's nowhere |
| | 613 | | a physical connection |
| | 614 | | that |
| | 615 | | prevents |
| | 616 | | topologically prevents |
| | 617 | | the |
| | 618 | | thread from passing over the bobbin/ |
| | 619 | | it is just sort of |
| LB | 620 | | bouncing around loosely in this cage/ |
| | 621 | | yah [sighs]/ |
| | 622 | A2 | we-ell [sighs]/ |
Excerpt b: Level 5 Proposal
| C-POV | 行 | 話者 | 発話 |
|---|---|---|---|
| | 764 | A1 | because |
| | 765 | | because you can imagine the loop/ |
| | 766 | A2 | okay/ |
| | 767 | A1 | here's here's the other loop |
| | 768 | | on the upper thread |
| | 769 | A2 | right/ |
| LB | 770 | A1 | coming down |
| | 771 | | right?/ |
| | 772 | | and it's like/ here |
| | 773 | | here's the loop right?/ |
| | 774 | | and now if I take |
| LB | 775 | | one of these pieces/ |
| | 776 | | and sort of |
| | 777 | | flip it |
| LB | 778 | | over here/ |
| | 779 | | so |
| | 780 | | it goes like this/ |
| | 781 | | so this is the thread/ |
| | 782 | A2 | okay/ |
| | 783 | A1 | then I can |
| | 784 | | pull up on it/ |
| LT | 785 | | and now the other thread will be looped around there/ |
| | 786 | A2 | ahhhh |
| | 787 | | I don't think so/ |
(Table 6. Excerpts for A1's "search" and "proposal" at level 5。C-POV: LT = Local, top(機械の上)、LB = Local, bottom(機械の下)、LBt = Top of local bottom(ボビンの上)、LBb = Bottom of local bottom(ボビンの裏)。原表は OCR 由来の誤記を含む原本から目視で書き起こした。excerpt b の行番号 782 以降と一部の語は、画像を確認できなかった範囲で本文から補った)
- ステップ別(Table 8): 「機構の探索」と「機能の疑問化」で移動率が一貫して高い。機能を述べたがその機構がまだ手元にない時点で視点が動く。
| Step | | A1 | A2 | B1 | B2 | C1 | C2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Function Identified (U) | Ratio | — | .00 | .00 | .00 | .12 | .00 |
| | Frequency | — | 0/2 | 0/4 | 0/5 | 3/25 | 0/2 |
| Function Questioned (NU) | Ratio | .25 | .14 | .00 | .30 | .40 | 1.00 |
| | Frequency | 1/4 | 2/14 | 0/1 | 3/10 | 18/45 | 1/1 |
| Mechanism Searched (NU) | Ratio | .28 | .16 | .24 | .25 | .24 | .13 |
| | Frequency | 48/169 | 7/43 | 32/131 | 25/100 | 67/284 | 11/84 |
| Mechanism Proposed (U) | Ratio | .18 | .00 | .15 | .09 | .07 | — |
| | Frequency | 13/74 | 0/10 | 13/85 | 6/65 | 4/60 | — |
| Mechanism Criticized (NU) | Ratio | .00 | .13 | .00 | .29 | .50 | .00 |
| | Frequency | 0/5 | 6/47 | 0/24 | 2/7 | 7/14 | 0/1 |
| Mechanism Confirmed (U) | Ratio | .14 | .14 | .17 | .00 | .13 | — |
| | Frequency | 4/28 | 1/7 | 2/12 | 0/14 | 2/16 | — |
(Table 8. Ratio of C-POV Shift for Steps。Frequency = Observed/Possible。U = Understanding、NU = Non-understanding)
- 発話の誤り: 48 件のうち 22 件が訂正された。訂正された誤りは、誤った語の属する水準が話者の作業水準と同じである割合が 68%(15 件)、訂正されなかった誤りでは 23%(6 件)であり、有意である(χ²(1)=8.75, p<.01)。注意を向けている水準の誤りは検知されやすい。
- 批判(Table 9): 自己向けは 41 件中 5 件(12%)、同一水準の相手向けは稀(4 件)、上向き(理解の深い者が浅い者を批判)は 3 件、下向き(理解の浅い者が深い者を批判)が 22 件で最多である。
| | A | B | C |
|---|---|---|---|
| Directed to Self | 1 | 1 | 3 |
| Directed to Others: Same level (n-n) | 4 | 6 | 1 |
| Directed to Others: Upward (n-n-1) | - | 3 | - |
| Directed to Others: Downward (n-n+1) | 12 | 10 | - |
| Total | 17 | 20 | 4 |
(Table 9. Number of Criticisms)
- 動議(Table 10): 課題を進める側(リーダー)は話題内動議が多く、観察者側は話題外動議が多い。話題外動議 17 件のうち 6 件が議論の流れを変えた。
| | A1 | A2 | B1 | B2 | C1 | C2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Topic-Related Motions | 6 | 0 | 4 | 3 | 7 | 2 |
| Topic-Divergent Motions | 1 | 4 | 6 | 2 | 1 | 3 |
(Table 10. Number of Motions)
## 考察
- 焦点(focus)は水準と C-POV の両方で論じられる。水準 n にいるとき、その水準が焦点で、他は焦点外である。誤り検知の結果がこれを支持する。
- 批判は検証機構の外部化である。個人は各自の開始スキーマから各自の解に至るため、互いに独立した解の妥当性を確かめる手段が内部にない。異なる視点の相手が「自明でない」と述べることが、課題を進める側に探索の継続を強いる。下向き批判は、評価というより「分からない」という苦情に近いが、それでも探索を促す。
- 2 人の役割は、話題を進めるタスク実行者と、状況を監視し批判と話題外動議で寄与する観察者に分かれる。観察者は大域的な焦点を持つため、局所に入り込んだ実行者に見えない転換を提案できる。
- 最終解の表現は個人差が大きい。A2 は前面図とスポークのない自転車の車輪の類推、A1 は断面図で説明し、6 か月後の再説明でも保たれた。
## 強み / 弱点・課題
- 強み: 多くのプロトコルを、明示的な符号化規則と複数の信頼性指標で分析している。理解を過程として検証可能な予測(飛び越し 1.4%)に落としている。
- 弱点: 被験者は 6 名・課題はミシン 1 種のみで、一般性は未検証である。水準の設定は恣意的だと著者自身が認める。C-POV の符号化は手がかり語に依存し、移動の過小評価を含む。予測外の遷移が 16.7% あり、階層は会話の進行に対して硬直的である。理論の検証が、理論から導いた符号化と同じ著者によって行われる点にも留意が要る。
- 図表: 原本はスキャン PDF のため、ページを描画してキャプション座標でクロップした。Figure 1〜6 は画像、Table 1〜10 は Markdown 表で埋め込んだ。Table 6 の一部行は原本の判読に依存する。
## 関連
- 概念: [[構成的相互作用]] / [[理解の反復過程]] / [[認知科学]]
- エンティティ: [[Naomi Miyake]]