理科の勉強法:教科書でなく試験の目線で学ぶ

化学の章を2回読み、例題をすべて追っても、試験の最初の問題で手が止まることがあります。それは理科が苦手だという印のではなく、勉強のしかたと試験の問われ方が合っていなかったという印です。理科の勉強法を身につける第一歩は、「読んだか?」と問うのをやめ、「試験で求められることを、助けなしでできるか?」と問うことです。

理科の試験は、いくつもの異なる力を同時に求めます。このガイドではそれを分けて、それぞれの方法を示し、最後に生物、化学、物理、解剖学など、どの実験系の科目にも使える1週間のルーティンを紹介します。科目ごとの違いは、下にリンクした各科目のガイドで詳しく扱っています。

歴史の授業なら、理解が弱い週があっても、傷つくのは普通一つの話題だけです。理科では、その後のすべての話題に影響することがよくあります。モルが腑に落ちていなければ、化学量論、溶液、平衡がすべて揺らぎます。膜の働きがあいまいなら、神経信号も腎臓の機能も難しくなります。だから理科では、学期末の一夜漬けより、着実に積み上げる復習が報われます。

理科では、電子、酵素、電場のように、目に見えないものを思い浮かべる力も求められます。見えない過程を学ぶのに、文章だけでは力不足です。記憶から描ける図のほうが、ずっと強力です。

多くの学生は時間のほとんどを最初の行に使い、試験が不公平だったと感じます。用語は最も勉強しやすく、勉強した気になりやすい種類です。しかし典型的な大学の試験では、仕組み、問題、データのほうが配点は大きくなります。確認方法として、過去問の問題をこの4種類に仕分けてみましょう。そして先週の勉強時間の使い方と比べてください。

Freemanらは、理系の学部の理科、工学、数学の授業に関する225の研究をまとめました。能動的な学習を軸にした授業の学生は、試験の得点が約6%高くなりました。従来型の講義の学生は落第する可能性が1.5倍でした。平均の落第率がそれをよく物語っています。

授業の進め方は必ずしも選べません。でも勉強のしかたは選べますし、机の上でも同じ原則が成り立ちます。例題の解説を眺めるのは講義と同じです。本を閉じて問題を解くのは能動的です。図を読むのは受け身で、記憶から描いてラベルをつけるのは能動的です。以下の方法はどれも、能動的な形を実践する手段です。

KarpickeとBluntは、約200人の学生で理科の文章の学び方を二通り比べました。一方のグループは、文章を見ながら詳しい概念マップを作りました。もう一方は文章を読んでから片づけ、思い出せることをすべて書き出しました。1週間後、想起グループは、推論を求める問題でも長期保持が約50%上回りました。学生たち自身は逆の結果を予想していました。

描いて説明する方法

1. 光合成、SN2反応、心拍など、過程を一つ選ぶ。
2. 白紙に記憶から描き、わかる部分にはすべてラベルをつける。
3. 各段階を一文で説明する。何が起きるかだけでなく、なぜ起きるかも含める。
4. 教科書を開き、抜けや誤りを別の色で印をつける。
5. 2日後に新しい紙でもう一度行い、二つの版を比べる。

理解が表れるのは3番目の手順です。次に何が起きるかしか言えないなら、順番を覚えただけです。なぜかまで言えるなら、条件が一つ変わった問題にも対応できます。このように平易な言葉で説明することはファインマンテクニックの核心で、言葉と自分の図を組み合わせるのは二重符号化を使うことです。どちらもアクティブリコールの一種で、このガイドのほぼすべての土台になる習慣です。

教科書の問題集は、たいてい理想気体の法則を20問、次に化学量論を20問のように、ブロックごとに並んでいます。どの方法を使うかが最初からわかっているので、はかどる気がします。でも試験は教えてくれません。問題の種類を混ぜた(インターリーブ)練習の研究では、種類をシャッフルした学生は練習中は苦戦したものの、1週間後のテストでは大幅に良い成績でした。混合問題の作り方はインターリーブ学習の記事で解説しています。

次に、間違いを記録します。間違えた問題ごとに、話題、何が悪かったか、間違いの種類(概念の抜け、問題の読み違い、計算ミス、単位)を1行で書きます。2週間たつとパターンが浮かび上がります。多くの学生は、失点の半分が一、二個の繰り返す原因から来ていると気づきます。間違いノートは、そのパターンを対策の目標に変えてくれます。

4種類の知識はどの理科にも現れますが、割合は違います。そのため、時間の配分も変わってきます。

• 生物は用語と仕組みが中心です。過程を、原因と結果のある物語として学びましょう。生物の勉強法を参照してください。
• 化学は、モルや結合のような少数の核となる考え方の上に立つ、問題を解く力が中心です。化学の勉強法を参照してください。
• 解剖学は空間的です。構造の位置と、何とつながっているかを覚える必要があります。解剖学の勉強法を参照してください。
• 薬理学は薬の分類を作用機序や副作用に結びつけるので、グループ分けがすべてです。薬理学の勉強法を参照してください。
• 心理学は理論、名前のある研究、研究法が混ざっているので、データを読む力が重要です。心理学の勉強法を参照してください。
• プログラミングとコンピュータサイエンスは、読むことより作ることとデバッグが報われます。プログラミングの勉強法を参照してください。

最後の手順は、理科の積み木を固いままに保ちます。毎週、勉強時間の一部を使って、授業の前半の単元で自分を試しましょう。先月の内容に10分かけるのは負担が小さく、期末試験の直前に表れるゆるやかな崩壊を防いでくれます。

そのクイズを作る場面で、AIは大きな時間の節約になります。LearnKitは講義スライドやノート、教科書のページの写真を、選択式クイズや記述式問題に変えるので、復習の手順が自分で問題を書くことに左右されません。

理科の試験の前の週は、教科書を最初から読み直す時期ではありません。どこで点が漏れているかを正確に突き止め、その穴をふさぐ時期です。その1週間の簡単な計画を紹介します。

1. 7日前:本を閉じ、時間を計って過去問を1回分、通しで解く。
2. 6日前:正直に採点する。失点を、用語、仕組み、問題、データに仕分ける。一番多い山が重点になる。
3. 5日前から3日前:毎日、その山に大半の時間を使う。仕組みを描き直す、混合問題を解く、グラフを読む。用語の暗記カードに15分は残す。
4. 2日前:もう1回分の過去問か、間違い記録から作った混合問題を解く。
5. 1日前:間違い記録と重要な図を軽く復習する。いつもの時間に寝る。

ここが、理科の勉強法を知っていることが最も効果を発揮する場面です。失点を知識の種類で仕分けた学生は、たとえば用語は問題ないのにデータの問題で点を落とし続けていると気づき、3日で直せます。読み返すだけの学生には、それがまったく見えません。全科目にわたる試験期間の計画は、期末テストの勉強法を参照してください。

• ついていくだけで、やらない。解答にうなずくと、理解した気になります。自分一人で解けて初めて証明されます。
• スライドを写す。美しいノートは目標ではありません。答えられる質問のリストが目標です。
• 計算を避ける。代数や単位換算で手が止まるなら、毎日10分の練習が、あらゆる単元で報われます。
• グラフを無視する。データの問題は配点が大きいことが多いです。傾向を説明する練習をしてから、その理由を説明しましょう。
• 積み上げ型の科目を一夜漬けにする。理科は積み重なる科目です。毎週の短い復習は、一度の週末の奮闘に勝ります。

理科の勉強は、才能よりも、練習を試験に合わせることが大切です。科目を4種類の知識に分け、それぞれを能動的に練習し、毎週土台を復習しましょう。まずは上の科目別ガイドから、自分の授業に合うものを選んでください。