本研究の目的は,ジョンソンら(1998)が提唱する協同学習の5つの基本的構成要素全体を活性化するための思考外化テクノロジの利用の仕方を明らかにすることであった。まず,理論的検討として,協同学習の基本的構成要素ごとに,それらを活性化する有効な手立てについて議論した。協調学習支援を目的としたテクノロジの機能や活用方法に関する理科教育学および隣接分野の先行研究を検討し,それぞれの研究で採用されている個別的な手立てを基本的構成要素を活性化するための手立てとして集約・統合し一般化を試みた。その結果,5つの基本的構成要素のすべてを活性化するための思考外化テクノロジ利用に関するデザイン原則を導き出すことができた。次に,こうした仮説的な着想を検証するために,コンセプトマップをデジタル化したソフトウェア「あんどう君」に着目し,中学校3年生の「生殖と遺伝を極める」の単元において,3学級118名を対象に,デザイン原則に基づいた「あんどう君」の機能の活用を考案し,授業を実施した。主として授業のビデオ記録に基づくエピソード分析の結果,デザイン原則に基づく「あんどう君」の活用が5つの基本的構成要素すべてを活性化するのに有効であることがわかった。この結果は,本研究の仮説的な着想を実証的に支持するものであった。