【理科】科学的な見方や考え方を構築していく生徒の育成 ―習得した科学的な知識や概念を活用する授業づくりを通して― 吉田泰久，松浦亮太，山村雄太要約科学的な見方や考え方を構築するには，論理的，実証的で系統立った思考力・表現力の育成が不可欠である。それらの力の育成には，習得した科学的な知識や概念を活用する授業づくりが大切である。そこで，本校理科部では，科学的に探究し，活用する授業づくりに焦点を当て， ①問題を見いだして仮説を立て，観察，実験を計画する学習活動の工夫 ②科学的な知識や概念を活用して，考えたり説明したりする学習活動の工夫を研究し，実践を積んできた。①については仮説，計画を生み出すための単元・本時の構成や，考察場面につながる効果，②については単元末の総合問題の意義や効果などが明らかになってきたので，ここに報告する。 Ⅰ．はじめにこの単元『地球と宇宙』を終えて私は，毎日の生活に驚きと不思議を感じた。まず私が驚いたのは，太陽のことである。これまで太陽は常に身近な存在で，手でつかみ取れそうな感じさえしていた。しかし実際はもっと遠くて，秒速 30 万 km という想像もつかない速さの光でさえ，約 8 分 20 秒もかかる距離にあった。直径は地球の約 109 倍，表面温度は約 6000℃もあり，私たちの惑星地球とはかけ離れた天体（恒星）であったが，私たちにとってはなくてはならない存在でもあった。なぜなら，今私が勉強できるのも，呼吸できるのも，食べ物から栄養をとって生きていけるのも，全部太陽のおかげだからだ。もしも太陽がなければ，植物は光合成ができずに生きていけないし，植物がいなかったらそれを食べている動物たちも生きられないし，そもそもこの地球に生命は存在しないだろう。（中略）また次に驚いたのは，宇宙の広さである。私はよく空を見上げるが，いつも何も考えず，単純に「青いなあ」とか，「あの雲の形，面白いなあ」などと思っていた。でも授業で習ったことを考えると，自分の存在の小ささを感じてしまった。大きな空の先にはもっと大きな宇宙が広がっていて，その先は無限大なのだ。それに比べると自分ははるかに小さいけれど，そんな自分の空を見上げている小さな目は，「空」という閉ざされた青い世界の膜を見ているのではなく，そのずっと先にある無限大の宇宙を見ているということになる。そう考えると，空を見上げるということが，すごいことのように思えてきた。でも，疑問に思うのは，なぜ地球には生命が存在するかだ。太陽のおかげだけだろうか。（中略）そもそもヒトの始まりは何であろうか。親が子を産むというスタイルは変わらない。親から子へ DNA を受け継いでいくという仕組みも変わらない。でも，親はその親から産まれているわけで，その親，その親と永遠に続く。始まりは，どこなのだろうか･･･。（中略）結局，「なぜ地球には生命があるのか」，今の僕には分からない。もしかすると，この先も分からないかもしれない。けれど，「宇宙は無限の可能性を秘めている！」ということは分かった。理科では，その無限大のほんの一部を勉強しているわけだ。しかしこの単元（分野）自体に無限の可能性があるのかもしれない。その無限大の中に私たちの生活がある。やはり毎日の生活や，生きていること自体が，特別なのかもしれない。（生徒 A さんの作文より）これは３年生の A さんが，『地球と宇宙』の単元の学習を終えて書いた感想である。本年度は，３年計画の研究の３年目に当たる。１年目の一昨年度は，「単元を貫く課題」に対すこれには，太陽についての科学的な知識や，る自分の考えを積み上げ，章末や単元末に「学宇宙についての科学的な概念，またそれらを習マップ」を書くことで，科学的な知識や概念表現する科学的な用語を活用して書いてあり，が体系的につながり，科学的な見方や考え方の『生物どうしのつながり』や『生命の連続性』広がりが見られた。など，他の単元の学習内容にも関連付けて言及している。２年目の昨年度は，「単元指導計画の工夫」として，総合的な問題解決の授業を単元末に位置また，この単元で育てたい「自分（観測者）付けたり，「単位時間の工夫」として，ホワイトを俯瞰的にみる視点」を用いて，自分自身の位ボードを使ったグループ内での話合いやグルー置や存在について語っている。「宇宙」や「生命」プ外への発表を位置付けたりした。既習内容を長大な時間・空間の産物とし，「生態系」やの中から活用できそうなものを選択し，本時の「遺伝」を大きなシステムとして理解している学習内容に関連付けて考察していく授業が展開ことがわかる。できた。その結果，既習内容と本時の学習を結さらに，そのような自然の営みを，自分とつび付けて考える学び方が身に付くとともに，既ながっている「自分事」としてとらえている。習の科学的な知識や概念を活用して，本時扱うそれゆえに，自然に対する興味関心はますます自然事象を総合的にとらえて発言したり，記述高まり，新たな疑問も生まれ，学びをつないでしたりする生徒が増えてきた。いこうとする意欲も高まっている。そして，３年目に当たる本年度，本校理科部われわれは，この A さんのように，それまでに学んだ科学的な知識や概念を活用し，自然の事物・現象を総合的に思考し，表現していく学習を通して，科学的な見方や考え方が構築できることを願っている。そのためのより効果的な授業づくりを目指して，実践研究に取り組んできたことを報告する。では，研究主題，及び副主題を次のように設定した。科学的な見方や考え方を構築していく生徒の育成 ― 習得した科学的な知識や概念を活用する授業づくりを通して ― 主題は，昨年度のものを継承している。「科学的な見方や考え方を構築していく」とは， Ⅱ．主題設定の理由観察，実験などから得られた事実を客観的にと本年度の研究主題を設定するに当たっては，らえ，科学的な知識や概念を用いて合理的に判本校理科部の一昨年度(2012)の研究主題である，断するとともに，多面的，総合的な見方を身に「科学的な見方や考え方を拡充していく生徒の付け，日常生活や社会で活用できるようにする育成 ―問題解決を通して，自然の事物・現象を体系的，総合的にとらえさせながら―」ことである３）。副主題については，昨年度までの研究で明ら及び，昨年度(2013)の研究主題である，かになった課題，「科学的な見方や考え方を構築していく生徒の「科学的な知識や概念を活用する必然性のある，育成 ―思考力・判断力・表現力の育成を目指し，自然事象を総合的にとらえさせながら―」「科学的な思考力・表現力を育成していくためをおおむね踏襲している。主題設定の理由の詳細は，「岐阜大学教育学部附属中学校中間研究１）報告理科紀要（2012）」を参照されたい。より効果的な単元計画と授業展開の工夫」２）及び「同（2013）」の，より効果的な授業づくり」を受けて，『活用する授業づくり』に重点を置くことを明確化させる目的で変更した。 Ⅲ．願う生徒の姿研究主題にある「科学的な見方や考え方を構築してきた生徒」の姿を，次のように描いた。１．習得した科学的な知識や概念を総合的に活用して，新たな問題を明らかにする姿。また，本時の学習内容を活用して既習内容や自然事象の本質に気付き，感動する姿。２．学習した個々の科学的な知識や概念をつないで総合的に考えていくよさを実感するとともに，新たに出合った自然事象についても総合的に理解していこうとする姿。３．自然を，大きな一つのシステムとしてとらえる姿（言い換えれば，自然を，長大な時間・空間の産物であり，循環し平衡を保ち，有限で閉鎖系であるものとしてとらえる姿）。また，自然の事物・現象は， Ⅳ．意図的に育てたい資質や能力願う生徒の姿に迫るために，意図的に育てたい資質や能力を，次のように考えた。科学的な思考力・表現力（１）本時の内容と既習内容とのつながりを考え，それらを関連付ける力すべて決まった原理や法則に基づいているが，個別にはそれぞれの性質をもつもの（２）本時の問題解決に活用できそうなであるととらえる姿。既習の内容や方法を選択する力この３の姿こそ，「科学的な見方や考え方を構築してきた生徒」の姿である。冒頭で紹介し科学的な思考力・表現力たＡさんにはこの３の姿が見られることから，国立教育政策研究所によると，「科学的な思考Ａさんは，自然事象に対する科学的な見方や力・表現力」とは，「自然の事物・現象の中に考え方を構築してきた一人であると考えている。問題を見いだし，目的意識をもって観察，実験またＡさんは，「地球と宇宙」というものを，などを行い，事象や結果を分析して解釈し，習得した個々の知識や概念からだけではなく，それらをつないで総合的にとらえており，１や表現する力」４）である。科学的な思考力・表現力を育成するためには，２の姿も身に付けていると言える。本校理科部習得した科学的な知識や概念の活用を重視し，では，３の姿の前段階として，２の姿，及び理科における言語活動の充実を図る授業づくり１の姿が必要であると考えている。が大切である。本研究の１年目は１の姿に，２年目は２の姿本校理科部では，この科学的な思考力・表現に重点を置き，単位時間どうしのつながりや，力のうち，以下に示すものに重点を置いて取り単位時間と単元全体とのつながりを明らかにし組んでいる。た。それらの姿の具現に取り組んで得られた成・科学的な根拠に基づいた仮説を果と課題をここに報告したい。また，３年目の本年度は，１の姿と２の姿を立て，目的に沿った実験方法を思考力土台とした３の姿を求め，効果的な探究内容や計画する能力・観察，実験の結果を分析して解探究方法を見いだすという目的をもって，実践釈する能力を積んでいるところである。表現力・導き出した自らの考えを表現する能力とりわけ本年度は，全校研究を受けて，次の力の育成にも重点を置いている。 Ⅴ．願う生徒の姿に迫るために願う生徒の姿に迫るために，次のような研究内容を考えた。（１）本時の内容と既習内容とのつながりを考え，それらを関連付ける力中学校全体紀要の「 Ⅳ．意図的に育みたい資質や能力」を受けて，理科部では，科学的な探究を通して得た新たな自然の研究内容１科学的な知識や概念を活用する授業づくり～問題を見いだして仮説を立て，観察，実験を計画する学習活動の工夫～研究内容２法則等を，それまでに体系化してきた科学的科学的な知識や概念を活用する授業づくりな知識や概念と関連付け，自然を総合的に～科学的な知識や概念を活用して，考えたり説明したりする学習活動の工夫～理解する力を育てたいと考えている。また，理科では，新たに学び得た内容を，日研究内容１常生活につないで考える力も育てていきたい。科学的な知識や概念を活用する授業づくり学習内容が自分の日常生活に結び付いているこ～問題を見いだして仮説を立て，とを理解することで，自然事象を大局的にみる観察，実験を計画する学習活動の工夫～ことにつながり，自然現象を総合的にとらえる姿を生み出していけると考えられるからである。科学的な探究活動の過程は，次の８つのステップに分けることができる６）。 ①自然事象への働きかけ ②問題の把握・設定（２）本時の問題解決に活用できそうな既習内容や方法を選択する力同じく中学校全体紀要の「Ⅳ．意図的に育みたい資質や能力」を受けて，理科部では，問題を解決していくために活用することが ③予想・仮説の設定 ④検証計画の立案 ⑤観察・実験の実施 ⑥結果の処理 ⑦考察 ⑧結論の導出この８つのステップは，「体験活動（①，⑤）」と「言語活動（②～④，⑥～⑧）」の両面からできそうな，成り立っている。このうち，言語活動の場面こ（ア）「（既習の）科学的な知識や概念」，そ「科学的な思考力・表現力」が発揮され，（イ）「科学的に探究するための方法」，また発揮することでさらに育成されていく。を適切に選択する力を育てたいと考えている。日常的に理科の授業では，この過程を大切にしているが，実際には「実験結果を分析して解釈すること」に重点を置き，② ～④よりもなお，（１）については，昨年度，一昨年度の ⑥～⑧に多くの時間を充てた授業が多かった。「単元を貫く課題」や「学習マップ」の実践例本校生徒の実態としても，課題に対する考察を，が，（２）の（ア）については「科学的な知識や根拠を明らかにしながら書いたり話したりする概念を表す用語のリストアップ」の実践例が，ことができる生徒は多い。（２）の（イ）については「理科の学び方のヒ本研究では②～④の場面の授業づくりに重点ント・ポイント」の実践例があるので，各年度を置いた。②～④のステップは相互関係が強い。の理科紀要１）２）を参照されたい。つまり，③のために②を充実させ，④のためには③を充実させておく必要がある。 ②～④ のステップを１セットとして，１単位時間を充てて着実に展開することにした。 ②～④のステップは，既習内容の活用（「構 Ⅵ．実践例想」）が必要とされる。仮説設定や実験計画のと（１）研究内容１の実践きには，既習内容を適切に活用していくことが ①実践の概要必要で，科学的な思考力・表現力が育成される学年：２年生ことが期待できる。単元：『電流とその利用』各単元において単元指導計画を作成する際，内容：電気とそのエネルギー ②～④のステップに重点を置く内容を洗い出し，活用の視点：「構想」各内容のつながりや学習順序や配当時間などを本時の課題：一定時間で，より多くの熱量を再検討した。（これにかかわる単元構造図，及び発生させるには，どうしたらよい単元指導計画は本日の学習指導案集に入れたのだろうか。で，参考にされたい。）本時は，水中に入れた電熱線に電流を流し，水の温度変化から電熱線の発熱量を定量的に研究内容２追究していく学習である。生徒は，これまでに科学的な知識や概念を活用する授業づくり学習してきた知識や概念（直列回路や並列回路～科学的な知識や概念を活用して，考えたりにおける電流と電圧の規則性やオームの法則な説明したりする学習活動の工夫～昨年度，一昨年度の実践では，各単元の中に計画された活用の授業において，ホワイトボード上で討論したり，他の班へ説明したりする学習活動を展開してきた。また，「単元末の総合問題」を設定し，その単元の学習内容を活用して解決していく授業も行ってきた。この「単元末の総合問題」に取り組むことで生徒の科学的な思考力・表現力はなお一層育成されるとともに，「これまでの理科の学習で構築してきた科学的な思考力・表現力」や，「その単元で習得した科学的な知識や概念を活用できるか」を評価することができる。本年度も，生徒の実態に合った難易度に配慮しながら，実生活や実社会にかかわる現実の状況（リアルな文脈，またはシミュレーションの文脈）で，より単元の本質に迫るような問いになるよう改善していく。また，課題を解決したことによる達成感や成就感を味わわせるために，生徒にある程度の負荷がかかる課題を設定し，これまでの学習内容を活用すれば必ず解決できるという見通しや意欲をもたせる指導にも心掛ける。ど），及び技能（回路の接続や測定計器の操作など）を活用して本時の探究活動を進めていく。発熱量は電熱線の電力に比例し，水の温度上昇は電力と時間の積である電力量に比例するという規則性を導き出していく。本時の主たる活用場面として，仮説を立て，それを検証するための実験を計画する時間を位置付けた。これには，生徒の主体的な学習態度を生みだし，探究活動に対する見通しや目的意識をもたせる意図がある。また，本時を「活用する授業」として単元指導計画に位置付けたのは，本時の内容が生徒にとって既習内容を活用していく必要性の高いものだと判断したからである。本時の学習にあたって，前時の指導内容に配慮した。生徒は，使ったことのない実験器具では実験計画を立てられないし，仮説を立てるのにも具体物のイメージがなければできない。前時には，本時と同じ実験器具を使った探究活動を行い，内容も本時活用できるような関係性の強いものとした。本時の探究活動を通して習得した知識や概念を日常生活に関連付けさせるために，授業終末の事象提示にも工夫した。 ②実践の具体Ａ：電力を大きくするためには，電熱線の抵抗前時，発泡スチロールカッターと電気コンロを小さくすればよいのではないか。抵抗値がを使って導入し，実験器具を提示した後，生徒小さい抵抗のほうが，同じ電圧でもより多くに発生する熱量を決めている要素が何かを問いの電流が流れる。電圧が変わらず，電流が大かけ，次のような課題を設定した。きくなれば，それらの積である電力は大きく 6W の電熱線で水を温めたときの，時間と熱量の関係はどうなっているだろうか。生徒は，水中に入れた 6V－6W の電熱線になるので，抵抗の小さい電熱線と大きい電熱線の発熱量を比較する実験を行えばよい。きっと抵抗の小さい電熱線のほうが上昇温度の変化が大きいはずだ。一定の電圧を加え，１分ごとの温度上昇を調べた。時間経過に伴って温度が上昇していくことＢ：電力を大きくするためには，電熱線に加えに気付き，結果を分析して解釈していく中で，る電圧を大きくすればよいのではないか。電熱線から発生する熱量と経過時間には比例の電圧を大きくすれば，流れる電流も大きくな関係があることを見いだした。る。電圧と電流が大きくなれば，それらの積また，温度上昇の変化の割合にグループごとである電力も大きくなるので，加える電圧をの差ができたのは，グループごとに水の量がち小さくした場合と大きくした場合の発熱量をがったからだと考察した。このことから，電熱比較する実験を行えばよい。きっと，電圧を線から発生した熱量を水の上昇温度で測るなら，大きくしたほうが上昇温度の変化が大きいは水の量を一定にして調べる必要があることも見ずだ。いだした。前時の終末には，日常生活を振り返り，実際Ｃ：電熱線の数を２本に増やせばよいのではなの生活ではより短い時間で発熱する道具が好まいか。ただし，それらは並列につなぐ必要がれることを想起した。どうしたら短い時間である。並列回路では，回路全体の抵抗値が発熱するかを考え，次時へつながる課題意識をどの電熱線よりも小さくなるので，回路全体もった。に流れる電流は大きくなる。だから電流が大きくなった分，電力は大きくなる。直列回路本時，前時の終末を受けて，次の課題を設定した。一定時間で，より多くの熱量を発生させるには，どうしたらよいだろうか。にすると，回路全体の抵抗値は部分抵抗が合計されて大きくなるので，回路全体に流れる電流は小さくなり，電力は小さくなってしまう。だから，電熱線１本の場合と，２本を並列につないだ場合と，直列につないだ場合を生徒は，「電気器具が，熱や光や音を出したり，比較する実験を行えばよい。きっと，「２本の物体を動かしたりするときの能力は電力で並列」，「１本」，「２本の直列」の順に上昇温表す」という既習の知識を活用して，次のよう度の変化が大きいはずだ。な仮説を立てた。各班が作成した実験計画書の一例を，次の図一定時間で，より多くの熱量を発生させるには，電熱線の能力である電力（ワット数）を大きくすればよいだろう。この仮説を検証するために，本時では３つの検証実験を計画した。に示す。探究課題実験方法装置の図示と説明仮説操作手順仮説の根拠実験の条件制御既習の知識，法則，用語生活体験等変える条件と合わせる条件実験結果の予想安全上の注意事項教師からのアドバイスどのグループがＡ～Ｃのどの仮説を立てていた。仮説Ｃの，「本数を増やすことで電力を大きるかを確認した上で，グループごとに検証実験くして発熱量を大きくしている」ことを確認し，を行った。前時得た知識を活かして，水の量や本時の学習内容が日常生活で使う器具に応用さ電流を流す時間についても条件統一ができていれていることを実感することができた。た。本時は２時間続きで行い，前時と合わせて３時間構成であった。 ③考察仮説を立てる，検証実験を計画する，結果を予想するという過程で学習したことで，生徒は見通しをもって探究活動に取り組んだ。実験に「立てた仮説を確かめるため」という強い目的が生まれ，「自分たちが立てた仮説を確かめたい」という意欲的な学習活動を促した。実験後，生徒は個別に，結果を表やグラフにまた，前掲の探究活動８つのステップのうちまとめ，考察し，グループ内でホワイトボード前半の②～④に重点を置き，実験計画を立てるを使って討論してから，全体交流を行った。ことで，後半の⑥～⑧も充実し，生徒は最後ま同じ仮説を検証したグループの結果が同じでで自主的に探究活動を進めることができた。あったことを確認した上で，Ａ～Ｃの結果を総仮説や実験計画を立てるためには，前時に実合的にとらえ，自分たちの仮説が正しかったと験器具を扱い，次時に解決したい疑問をもって判断することができた。終わることが有効であることがわかった。本時の終末には，電気ストーブを例示した。なお，本時の内容「電熱線の発熱量は電力とスイッチには 400W と 800W の２つがあり，時間に比例している」を探究していく過程では， 400W のスイッチでは電熱線１本が発熱し，既習の知識や概念を活用することが必要になり， 800W のスイッチに切り替えると電熱線２本が本時を「活用する授業」に位置付けたことは発熱してより短時間で温かくなることを確認し妥当であったと考えられる。特に，仮説の根拠を考えるときに，生徒たちは大いに既習内容を速さの変化が大きくなり，速さは速くなる」と活用して話し合う姿がよく見られた。いう運動の規則性を，生徒が大いに興味をもつと思われる「吹き矢」の運動を取り上げて，探究させていった。「吹き矢」は綿棒で，「吹き筒」はストローで代用した。ただし，ストローは（２）研究内容２の実践１本そのままのもの（30cm）と，２本をテープ ①実践の概要でつないだ長いもの（60cm）を用意した。学年：３年生単元：『運動とエネルギー』内容：力と運動活用の視点：「適用」本時の課題：同じ強さで吹き矢を吹いたとき筒の長さによって，飛び出す矢の速さはどうなるだろうか。また，それはなぜだろうか。生徒は本時までに，斜面に沿った力学台車の運動の様子を調べた学習活動から，「力が働く運動では，運動の向きや時間の経過に伴って物体の速さが変わる」という知識を習得している。はじめに，現実の状況（シミュレーションの文脈）を想定し，本時の課題を設定した。あなたは，動物園で働く獣医です。最近ライオンの体調が悪いので，これから診察をするところです。睡眠薬入りのエサを持ってきましたが，ライオンは檻の奥で寝ていたため，麻酔薬を塗った「吹き矢」を当てて眠らせることにしました。ライオンは遠くのほうで寝ているので，できるだけ速く矢を飛ばして届かせたいです。手元には矢を飛ばすための「吹き筒」が２本あります。１本は長さ 30cm，もう１本は 60cm です。どちらの吹き筒を使ったほうが，矢を速く飛ばせるでしょうか。また，斜面の角度をかえて台車の運動の様子を調べた学習活動から，「斜面に沿った重力の分力が大きいほど速さの変化の割合も大きい」という知識も習得している。本時は，これらの習得してきた科学的な知識課題同じ強さで吹き矢を吹いたとき，筒の長さによって，飛び出す矢の速さは，どうなるだろうか。また，それはなぜだろうか。や，科学的な概念（運動における「時間と速さ」の関係や「時間と移動距離」の関係の規則性な課題を設定する際には，実際に生徒の目の前ど）を活用するための総合問題に取り組んだ。で綿棒とストローを使って実験（演示）を行っ平成 24 年度の全国学力・学習状況調査（中学た。これは実験上の注意点を説明するとともに，校理科）で示された活用に関する４視点「適用」矢を吹く強さを強くすれば（つまり矢に加える「分析・解釈」「構想」「検討・改善」のうち，力を大きくすれば），飛び出す矢の速さは速くな「適用」の実践である。り，矢の飛距離は長くなるということを確認する意図があった。 ②実践の具体矢の飛距離に影響を与える要因は，矢に加わ同じ傾きの斜面を下る力学台車には，同じ大る力の大きさや筒の長さだけでなく，筒の角度きさの力が働き続けるので，速さの変化も同じや床からの距離や筒のくわえ方など多く存在すであるが，「力を受け続ける時間が異なれば，るので，比較実験の条件統一をした。物体の速さは異なる」ということは，教科書には明記されていない。しかし，v ＝ v0 ＋at の t はじめの予想では，ほとんどの生徒が短い筒のように，物体の運動を理解するのに“時間” で飛ばしたほうが速くなると答えた。その理由という要素は重要である。として，「短いほうが吹きやすく，息の力が矢にそこで，「物体の運動は，同じ大きさの力を加わりやすいから」，「筒の中を一気に通過して受けるなら，受け続ける時間が長いほうが，速くなるから」，「アルトリコーダーよりもソプラノリコーダーのほうが強く吹けて大きな音が出るから」などがあがった。生徒は，吹き矢の吹き筒が長い場合と短い場合は，力学台車の運動ではそれぞれどうい一方，長い筒のほうが速くなるという少数のう場合かを考えていく中で，自分のはじめの生徒もいて，「長いほうが勢いがつきやすい気が予想を疑い始めていった。そして，力学台車するから」という理由があがった。の運動を吹き矢の運動に見立て，「より高い所から転がしてより長い時間台車に力を加え通常，予想を立てた後にはそれを確かめる続ければ，斜面の下を通過するときの速さは実験へ移っていくが，本時は実験の前に，既習より速くなるだろう。」という仮説を立てた。内容を本時に適用して仮説を立てることを促すいくつかのグループは実際に力学台車をため，次のような条件を設けた。失敗をくり返しているうちにライオンが目覚めてしまっては厄介なので，吹き矢で実験するのは，「こちらの筒で吹いたほうが絶対に速い！」と自信をもって説明できるようになってからにしましょう。そのために，これまでの「運動と力」の学習内容を活かしてください。吹き矢で使ってこの仮説を検証し，自信をもって次のような予想を立て直した。長い筒から飛び出す矢のほうが，長い時間力が加わっているので速くなり，より遠くまで飛ぶだろう実験の条件統一を確認した上で，グループごとに実験をした。なければ，理科室内の実験器具を使って実験してもよいです。ただし，その実験を行う際も，仮説を立て，その仮説を検証するという目的で実験を行いましょう。すべての実験結果は，後ほど必要になるでしょうから，正確に記録しておきましょう。まず，既習内容の中で，本時の問題解決に使えそうなこと（知識，法則，用語など）を個別にリストアップした。その中から，斜面を下る力学台車の実験が使えそうだと見当をつけ，本時の吹き矢の運動を力学台車の運動に置き換えて説明できそうだという見通しをもった。次に，グループごとに話合い活動をした。一人一人順に自分の考えを説明した後，ホワイトボードを使って各自の意見の共通点と相違点を整理していった。結果の例短い筒長い筒１回目 488 cm 662 cm ２回目 507 cm 631 cm ３回目 512 cm 655 cm ４回目 499 cm 658 cm ５回目 505 cm 647 cm 平均 498 cm 651 cm 実験中は，あちこちで驚きの声があがっていた。予想を立て直したとはいえ，はじめの予想を捨てきれず，半信半疑だった生徒も少なくなかったと思われる。そのうち，ストローを半分に切って短くしたり，３本，４本とつないで長くしたりして追実験を行うグループがあらわれ，クラス全体に広がっていった。結果を記録・処理し，考察して，グループ内で交流した。そして，ホワイトボードの記述を加筆修正した上で，グループ外への説明を行った。（なお，発表の方法は，各グループ内で発表する生徒と聞く生徒をくじ引きで決め，発表する生徒は隣のグループに行って説明し，質疑応答をし，その結果をグループに戻って交流するという方法をとっている）生徒は力と運動の学習を，いつも斜面と力学台車を用いて行っており，物体の運動といえばその実験の印象が強かったが，吹き矢を扱ったことで，力と運動の関係は，日常の様々な場面で見られることを実感できた。力の効果は力の大きさだけではなく，力×時間の力積で決まるという，より正確な科学的な概念を形成することもできた。単元末（または章末）に，このような総合問題を設定することで，生徒がどのくらい深く最後にもう一度，個別に結論をまとめる時間を確保し，感想を書いた。思考できるようになっているのかをより正確に把握できるようになった。生徒の科学的な思考力，表現力をさらに高めたり，学習内容が実生僕は最初，短い筒のほうが矢が速くてよく飛ぶと思っていたけど，長いほうがよく飛ぶことが分かって，とても驚きました。活や実社会の中で活きている（活かされている）ことを自覚したりする有効な機会となった。その理由は，長い筒の中の矢のほうが息の力が加わる時間が長くて，その分だけ速さが変化する時間も長くて，その結果速くなるからでした。（中略）ライオンまで矢を飛ばすために，僕は長い筒を選びます。（中略）今日の吹き矢の運動だけでなく，授業の最 Ⅶ．成果と課題本研究を通して，以下のような成果と課題が明らかになった。後にも話題になったように，野球のピッチ＜成果＞ャーがより速く投球するためにリリースポ ○従来は，科学的な探究活動の後半（実験結果イントをできるだけ前にしているなど，の処理～考察）に重点を置いて多くの授業を力学台車で学んだ「力の大きさ」と「時間展開していたが，本研究では，仮説を立て，の長さ」と「運動のようす」の関係はいろ検証実験を計画し，結果を予想するという探いろな場面で見られることも分かり，おも究活動の前半に重点を置いて展開したことで，しろいと思ったし，探してみようと思いま次のような生徒の様子が見られた。した。本時は２時間構成とし，吹き矢の実験前までを１時間，実験以降を１時間で行った。・「仮説を検証したい」という探究への意欲や目的意識がより高まった。・探究の過程に見通しをもつことができ，授業後半の考察や説明の場面など，最後まで自主的で充実した学習活動が進んでいった。 ③考察生徒は，はじめの予想に反して得られた「筒の長さが長いほど吹き矢の飛距離が長い」とい・検証実験の計画・実施に創意工夫が見られ，多様なデータからより多面的に考察することができた。う事実を解釈する際に，既習内容である斜面を下る力学台車の運動を適用して，考察すること ○単元末や章末に，それまでに習得した科学的ができた。状況の設定を動物園の獣医に，題材な知識や概念を活用して考えなければならなを吹き矢にしたことは，生徒の探究意欲を十分い総合問題に取り組ませたことで，次のように高めた。また，ストローと綿棒を使用したこな生徒の様子が見られた。とは，安全の確保や追実験にも適していた。・新しく出合う事象に対して，「適用」して考え Ⅷ．おわりにていく学習の時間となった。（活用に関する４視点「適用」「分析・解釈」「構「持続可能な社会」とは，くるくるとサイ想」「検討・改善」のうち，「分析・解釈」とクルしていく循環型社会の理想であると「検討・改善」は日常の授業で，「構想」については主に前述の仮説設定や実験計画の立案に重点を置いた授業で行っている。）・習得した個々の知識や概念を同時に活用する考えます。例えば，１年生のときに『身のまわりの物質』の単元で学習した「ペットボトルを資源化してシャツにすること」や，３年生の『化学変化とイオン』で学習した「充電ことでそれらがつながり，より体系的な理解式の電池を使うこと」などが挙げられます。が進んだ。また，それらを実現するためには，『大地の・学習内容が実生活や実社会の中で活きている（活かされている）ことを自覚するとともに，さらなる学びへの意欲を高めていった。変化』で学習した「住む場所の特徴をつかむこと」や，『動物の生活と生物の変遷』で学習した「生物が生きるために必要なこと」が土台となってくると思います。（中略）端的に言えば，限りある資源を無駄なく効＜課題＞ ○限られた授業時間数の中で，常に仮説の検証率よく利用し，また再利用していくことが，循環型社会を成り立たせるには必要だと実験の計画に重点を置いた授業を展開するこ考えます。さらに，太陽光や風力や地熱などの「再とは困難である。単元指導計画の作成の際に生可能エネルギー」の利用も，今や欠かす十分に吟味し，より効果的に配置したい。ことのできない条件です。自然の力でくり返し補充されるこれらのエネルギー資源は ○前述の「Ⅲ．願う生徒の姿」に示した１と２枯渇することがないうえ，無駄な CO２を出の姿は多くの生徒に見られるようになってきすこともないので，人間の活動が地球環境た。次は，総合的に思考したり表現したりすに及ぼす悪影響も最小限にとどめることもる力をもとに，３の姿に迫っていきたい。できそうです。（中略）そのための効果的な「探究内容（課題）」や現在広く利用している化石燃料などのエ「学習・指導方法」を追究していきたい。ネルギー資源は，今は大丈夫でも，やがて（この「探究内容（課題）」の例としては，必ずなくなります。なくなるのは遠い未来「もしも岐阜市に発電所を建てるなら」１）や，ではありません。なくなったとき，私たち「大気浮遊物の理科授業への活用」７）などのの生活はどうなってしまうのか…，そんな実践があるので参照されたい。「学習・指導方法」の例としては，日常的に積み上げる授業での教師による説話や視聴する資料等の影響が大きいと考えられる。その他，科学館・博物館の利活用や個人課題研究などが有効であろうと考えている。）未来を見据えて，今すぐエネルギー資源の再利用と開発を行っていかなければなりません。そのためにも，理科の学習で学んだ内容や方法を，日常生活やこれからの学習に活かしていくことが非常に大切だと感じています。（生徒 B さんの作文より）これは，「持続可能な社会を実現させるためにはどのようなことが必要か」という題で書かれた３年生の B さんの作文の抜粋である。この３年間に構築してきた科学的な見方や考え方を発揮し，学習してきた内容を関連付けて，自分なりの意見を書いていることがわかる。 B さんのように，学習内容を関連付けてとらえ，自らの意見を総合的に創り上げていくことは，「生きる力」の伸長にもつながっていく。このように，われわれは，義務教育の出口において自然の事物・現象を総合的にとらえさせたいと願い，それが“持続可能な社会”を支えていく人材を育てる一助になると考え，そのためのより効果的な指導・援助とは何かという強い探究心をもって，今後も実践研究に取り組んでいきたい。【引用・参考文献】１）岐阜大学教育学部附属中学校（2012）．『中間研究報告』理科紀要，pp.47-58．２）岐阜大学教育学部附属中学校（2013）．『中間研究報告』理科紀要，pp.37-46．３）文部科学省（2008）．『中学校学習指導要領解説理科編』，p.17．４）国立教育政策研究所教育課程研究センター（2011）『評価規準の作成，評価方法等の工夫改善のための参考資料（中学校理科）』，p.21．５）文部科学省（2008）．『中学校学習指導要領解説理科編』，p.8．６）村山哲哉（2012）．「『体験』と『言語』で織りなす問題解決の学習指導」『理科の教育』． 61(722)，pp.5-8．７）吉田泰久等（2013）．「大気浮遊物の理科授業への活用」『日本理科教育学会第 63 回全国大会論文集』．p.400．・西岡加名恵・田中耕治（2009）．『「活用する力」を育てる授業と評価パフォーマンス課題とルーブリックの提案』．学事出版．・横浜国立大学教育人間科学部附属横浜中学校（2012）．『思考力・判断力・表現力等を育成する指導と評価Ⅱ 言語活動の質を高める授業事例集』．学事出版．