本研究では，可能性を秘めながらも導人が難しいとされている中等学校理科教育において，構成されたグループコミュニケーション活動の課題を整理した。その結果，以下の5点が明らかになった。(1)グループサイズについては， 3名から5名が適切であると示唆されているが，検証された事例が限られている (2)グループ編成については，多くの研究で能力や性による異質グルーピングが支持されているが，成績上位者と男子についての知見が分かれている (3)取り組ませる課題については，決まった解決策がない真正な課題に取り組ませることが重要であるが，従来はその重要性があまり指摘されなかった (4)コミュニケーション活動の方法については，「役割分担」「書記的方法」「質間例提示」などの導入が試みられているが，役割や決められた言い回しを乗り越えることが重要であるという指摘もある (5)コミュニケーション活動の効果については，「学習内容の理解が促されたか」「議論に関する知識・スキルが獲得されたか」「メタ認知的知識が獲得されたか」について検討することが考えられるが， コミュニケーション活動により学習内容の理解やメタ認知獲得が促進されたことを示すのは難しい

本研究の目的は，「振り子のはたらき」の授業を通して，観察・実験活動における振り子の特性に関する概念獲得と子どものメタ認知的活動の実態を探ることである。小学校5年生を対象に実践授業を行い，以下のことが明らかになった。(1) 振り子の特性に関する概念の獲得状況の調査から，観察・実験活動において，振り子の特性に関する3つの要素の中で， 1つの要素について正しい考え方を持っている子どもより2つの要素について正しい考え方を持っている子どもの方が，科学的概念を獲得しやすい状況にあった。(2) 観察・実験活動終了直後に行った再生刺激法による子どもの内省報告を検討した結果，概念を獲得した多くの子どもたちは，実験前に持っていた考えと実験結果が一致しなかった要素に関して考えをめぐらしながら観察・実験を行っている傾向にあった。(3) 概念獲得群と概念未獲得群の子どもの内省報告の事例を比較検討した。概念を獲得した子どもの事例から，実験前に持っていた自らの考えと実験結果が一致しなかった要素に関してメタ認知的活動を働かせていることが見いだされた。

本研究では，中学校2年生の「電流のはたらき」の単元において，生徒による自作教科書作りの活動を実践し，生徒の活動の様子について分析を行うと共に， 自作教科書作りの活動の効果についての考察を行った。その結果以下のことが明らかとなった。・始業前から班でそろって学習活動を始める姿が多く見られるなど，生徒達は自ら活動時間を延長させて， 自主的に学習に臨む。・自作教科書の実験についての記述を作成する過程で，生徒達には自分達の実験の様子等を撮影したり，実験結果を記述したりといった活動が生じるなど，自主的に，正確な実験を行い適切な結果を見出すことができる。・自作教科書における説明の記述にあたり，生徒達には学習内容について説明の仕方を工夫したり，重要語旬の意味内容について検討したりする活動が生じるなど，基礎的・基本的な学習内容について理解を図ることができる。・分かりやすい自作教科書を目指して，生徒達には，発展的な内容を取り入れたり， 自らが学習する上でつまずいた点を注意事項として記述したりする活動が生じるなど，生徒自らが発展的・補充的な学習を展開できる。

本論はペットボトル簡易気圧計を用いた気象観測実習の新しい方法を提案した．階段を上り下りすることにより，ペットボトルに刺したストロー内の水面の変化から気圧の変化を読み取る実習である。気圧が減少／増大するとストロー内の水面は上昇／下降する。校舎の各階で気圧を観測した結果，各々の階と1階の気圧差には比例の関係があり， 4階と1階には1hPa以上の気圧差が認められた。階を上り下りする際に生じる気圧の変化量でも水面の変化は十分読み取ることができた。気温の変化がなく， 1 hPaの気圧の変化があったときの水面の変化について理論的に考察を行ったところ，ストローの半径が小さいほど，ペットボトルに入っている空気の体積が大きいほど，ペットボトルに入れる液体の密度が小さいほど水面の変位は大きくなることが分かった。エレベーターによって1階と4階を移動する実験でもおおむね同様な結果が得られた。この簡易気圧計を用いた授業を琉球大学教育学部附属中学校において実施した結果，多くの生徒が水面の変化を確認できたこと，この教具は役立ち実習が楽しいと感じたこと，そしてこの実習は天気の学習に意欲を高めることなどが分かった。

本研究は，既有知識をもとに自身の考えを外化させ，それを観察結果と結びつけて内省を促す学習方法が学習者の理解を深めるのではないかと考え，その効果を探った。学習内容は，維管束のつくりである。予想時に自分の考えを図で表現させ，観察後に予想時に書いた図と観察結果を比較させた。その結果考えを図に書く作業を通して外化し，観察結果を書かれてある図と比較しながら内省を促す学習方法は，維管束についての形態と機能についての知識同士を結びつける効果があることが明らかとなった。

本研究では， 筆者らが開発したカメラ付き携帯電話を利用した情報共有システムであるclippicKidsの実践的な評価を行った。評価対象の学習活動は小学校2年生の「大発見プロジェクト」と呼ばれるもので，カメラ付き携帯電話とclippicKidsを使って， 1年間の写真日記が作成された。実践的評価は「大発見プロジェクト」の中で撮影された一連の写真から「自然」が撮影されたものを素材として分析し，次の3つの課題について検討した。(1) 子どもたちはカメラ付き携帯電話でどのような自然を撮影するのか，（2) その撮影において自然の何に気づくのか，（3) こうしたテクノロジに支援された活動を子どもたちはどのように評価するのかであった。その結果，子どもたちは自然関連の写真を数多く撮影したこと，校内の樹木・雑草や栽培している野菜・草花といった植物が多いこと，既有知識とともに対象の事実に即して具体的な観察や比較の視点を撮影の理由として記述できていたこと，子どもたちの主観的評価では，この活動が肯定的に受容されていたことなどが明らかになった。これらの結果に基づいて，カメラ付き携帯電話を利用した本システムは，自然観察の道具としての可能性と有効性を持つことが示唆された。

生徒自らが， 目的意識を高め，見通しを持って観察・実験を行うためには科学的探究の出発点である仮説設定の段階が重要である。しかし，これまで，仮説設定に関する具体的な指導法はほとんど開発されてこなかった。筆者らは，仮説設定能力育成に関する指導法を開発するにあたり，その能力に影響を及ほす要因の構造を明らかにしておくことが重要であると考えた。そこで，「自然の事物・現象の中から，生徒が見出した疑問に関わる2つの変数を抽出する能力」に着目し，独立変数の意識化とそれに関わると思われる「（生徒と）生き物との関わり」，「第三者の関わり」，「（生き物に対する）興味・関心」，「本への親しみ」の4 つの要因との因果関係を統計的に検討した。その結果，生徒が生き物と関わる体験は，第三者の関わり，生き物に対する興味・関心，本への親しみがあってはじめて独立変数の意識化に生かされてくるものであり，生物分野における科学的探究の入り口である仮説設定のための基盤となっていることが明らかとなった。

現行学習指導要領のもとで，中学3年生では，電池が化学変化によって電気エネルギーを発生させる装置であることを学習する。中学生は，電池をつくり，その電池を用いて「化学変化」と「電気エネルギーの発生」を観察する。しかし，化学変化によって，なぜ電気エネルギーが発生するのかを学習しない。つまり，二つの現象を観察し，両者がつながりのあることであることを結びつける学習が展開されるのである。そこで，本研究では，電流の正体が自由電子の流れであることを中学生に学習させてから，電池をとらえるコミュニケーション活動による学習を展開した。その結果，中学生は， コミュニケーション活動を通し自由電子を用いることで，化学変化によって電気エネルギーが発生する理由を理解し，電池についての科学的な概念を深化・拡大することができた。

本研究では，小学校5年生「おもりのふれかた」の実験記録作成場面において，児童生徒用グループウエアに実装されているデータベース機能を活用し，マップ型に表示（以下，データベースマップ）へと表示することの，学習者の相互評価への有効性と，評価との関係について検証した。その結果プリコンセプションを反映したデータベースマップ上に，実験記録を配置する学習を組み込むことにより，データベースマップによって学習の評価規準が可視化，共有化されることが明らかとなった。また，学習者が経験的に有している誤差認識が， 自由なコミュニケーションを保障した学習デザインによって共有化され，評価規準を達成し，正しい知識・理解を可能とすることが明らかとなった。

本研究の目的は，中学1年「ガスバーナーの基礎操作」の授業（全3.4時限）において，「ガスバーナーモデルの製作・利用と循環型の問答ー批評学習の同時利用」，「循環型の問答―批評学習利用」，「ガスバーナーモデルの製作・利用」，「これらを利用しない授業」の4つの授業設計を行い，操作技能指導終了直後と（操作技能指導終了直後から約1.5か月間にガスバーナーを使用する3時限の授業を経て）約3.5か月後に実施したパフォーマンステストと質問紙調査の結果から，ガスバーナーモデルの製作・利用と循環型の問答ー批評学習利用の同時利用の指導法が，他の指導法に比べて，生徒にガスバーナーの操作技能や操作方法に関する知識の獲得を促すかについて明らかにすることである。その結果，本事例の範囲内において，次の2点が見い出された。(1) 「ガスバーナーモデルの製作・利用と循環型の問答―批評学習の同時利用」は，「循環型の問答―批評学習利用」や「ガスバーナーモデルの製作・利用」の単独利用の指導法と同じ程度に，生徒のガスバーナーの操作技能の獲得を促す。(2) 「ガスバーナーモデルの製作・利用と循環型の問答―批評学習の同時利用」は，「循環型の問答―批評学習利用」や「ガスバーナーモデルの製作・利用」の単独利用より，生徒にガスバーナーの操作方法についての発話や文章のコトバの意味づけを省みさせ，言語的表象と映像的表象を結びつけた象徴的表象の記憶と実際のずれの修正を促させて，生徒に他人へ伝達できる程度の客観性をもつような形で自分なりに文章表現できる程度のガスバーナーの操作方法に関する知識の獲得を促す。

理科教育にとって，科学的探究の過程について検討することは重要である。探究の過程については，様々なとらえ方がある。ここでは，パース(Charles Sanders Peirce 1839-1914) の理論に基づき，推論についての考察を行い，アブダクション(abduction) を明確にすることを試みた。アブダクションは，パースが提唱した推論であり，演繹とも帰納とも異なる推論である。アブダクションは仮説の発想と関係し，探究の過程の中でも重要な役割を担っている。本研究では，アブダクション，インダクション(induction) ，デイダクション(deduction) の関係を整理した。そして，それらの推論について検討することで，アブダクションの概念を明確にした。そして，科学的探究においてアブダクションが関与する例について検討した。

ナトリウム銅(II) グリセリン錯体法を利用して，脂肪が酵素によって分解し，グリセリンが生成することを確かめる教材実験を開発した。基質としてオリーブ油を選定した。消化液は市販のビオフェルミン健胃消化薬錠から0.50% (W/V) リパーゼAP6溶液を調製して用いた。試験管にオリーブ油と調製した消化液を1.0 mLずつ入れて撹拌した後， 40 ℃で24時間反応させた。24時間後の消化液はナトリウム-銅(Ⅱ)-グリセリン錯体法によって，グリセリンの存在を示す青色を示した。失活した消化液では青色を示さず，グリセリンが生成しないことを確認した。遠心分離機の代わりにろ紙やディポーザブルメンブレンフィルターユニットを用いても実験が可能であることを確かめた。ビオフェルミン健胃消化薬錠以外の胃腸消化薬でも，同様の結果を得られるものがあることを確認した。

本研究は，川崎市の公立中学校において，理科の自由研究がどの程度実施され，理科教師が自由研究に対して， どのような認識を持って指導に当たっているのかを調べる目的でアンケート調査した。51 校中46 校の理科教師から回答が得られ，46 校のうち，3学年全てにおいて自由研究を行っている割合は87 ％にも達し， 自由研究が盛んに実施されている現状が認められた。また，生徒が理科の学習について興味・関心を持つようになることや，科学的なものの見方・考え方が養われるなどの理由で， 自由研究の大切さを認識している教師が有意に多かった。更に，理科の自由研究を行うことによって，生徒に身につくと考えられる態度や能力についても，概ね肯定的に捉えられており，理科教育における自由研究の有効性が認識されていた。

俵浩三の指摘により，牧野植物図鑑以外に村越三千男の一連の植物図鑑が存在していたことが明らかにされた。牧野富太郎著とされている「日本植物図鑑」は，村越の「植物図鑑」を改訂したものであるという指摘を確認するために，一連の村越図鑑と牧野図鑑を比較した。牧野富太郎著「日本植物図鑑」の図の約半分は村越の「植物図鑑」のものであり，この図鑑は牧野の著作物とは言えないものであった。この図鑑に牧野が追加した図の一部は，その後の「牧野日本植物図鑑」にも使われていた。一方，村越三千男は少なくとも三度に渡り植物図鑑を編纂している。明治の初等中等学校の理科教育は自然観察を主体としたものであり，その後，大正，昭和初期において村越の図鑑が理科教育に残した功績は正しく評価されるべきである。

小・中・高等学校では探究活動や課題研究において様々な化学種を簡易に定量分析できる方法が開発されている。筆者らは高い感度を得られる蛍光光度計を開発し，微量分析の教材化を推進している。今回はこの自作装置を改良して，身近な食品（スキムミルク，インスタント麺，コーンフレーク，栄養ドリンク）に含まれるビタミンB2 （リボフラビン）の定量分析を行い，誤差10 ％内の良好な分析値を得ることに成功した。次に本装置を用いた授業実践をおこない，生徒の測定結果と質問紙調査から教材としての有効性が認められた。ビタミンB2は基本的栄養素として保健体育，あるいは家庭科においても学習する内容となっている。今後，筆者らの開発した自作の蛍光光度計が幅広く定量分析において活用されることが期待できる。

6年理科「A生物とその環境」では，生物のからだのつくりと働き，養分のとり方をそれぞれ別の単元として学習する。そこで生物と養分の理解を深めるためにこれらの単元を関連させた単元を構想し，授業実践を試みた。改良たたき染め法を用いることによって葉の形もくつきりと簡便にプリントできることから，日光があたって葉にでんぷんができることを定着させるとともに，達成感と意欲的な学習態度を持たせることができた。さらに，糖検出改良実験法を用いて，児童は植物体内の糖の存在を確認できた。また，だ液によるでんぷん分解で糖ができることを，小学生でも扱える安全で視覚的にもわかる実験法に改良した発色試薬法を用いて，確認できた。それらの実感を伴った事実確認に基づき児童間の考えの交流をしたり，動植物の体内で起こっていることを推測して図や表にしたりして，確かな理解ができた。植物による光合成産物の蓄積と転流および動物の消化を，でんぷんと糖という視点から考え，「でんぷんを糖にかえる」という生物共通の仕組みの認識を新たにし，多面的に生物を捉えようとする姿勢が見られた。

総合的な学習の時間では，各学校が独自の総合的な学習の時間のカリキュラムを作成することができる。そこで実体験しにくい分野の1つである天文を題材として総合的な学習の開発に取り組んだ。外国の天文台の望遠鏡を遠隔操作することで，天体を観察する学習も昼における授業において可能となる。また，インターネットテレビ会議システムを利用することで，遠い外国との遠隔授業もできるようになった。本研究では，インターネット望遠鏡やインターネットテレビ会議システムを用いることで，天文の学習を中心として，国際理解，情報，環境等の今日的課題を総合的に取り入れた学習に取り組んだ。その結果，昼間の通常授業時間内の小学校高学年普通学級において，外国の天文台を活用した天文を題材とする総合的な学習は実践可能なことがわかってきた。天文分野への関心を高めるだけでなく，英語や情報への関心意欲を高めたり，また外国の環境を考えたり， 自分たちの身のまわりの環境を考えたりすることにも効果があることがわかってきた。