理科教育学研究
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61 巻 , 1 号
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巻頭言
総説論文
  • ―『日本理科教育学会研究紀要』・『理科教育学研究』を概観して―
    吉田 安規良, 吉田 はるか
    2020 年 61 巻 1 号 p. 3-30
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    平成時代の理科を教える教師教育を振り返り,その中で得た気づきを新しい―令和―時代の理科教育の創造へとつなげる一助とするために,本報では,日本理科教育学会の学術雑誌『日本理科教育学会研究紀要』・『理科教育学研究』で“平成”時代に報告された理科を教える教師教育に関する研究を整理した。その結果,理科を教える教師教育に関する研究報告は,発行年別に見ると,1997(平成9)年,1998(平成10)年,1999(平成11)年以外で,巻別に見ると,第38巻,第39巻,第41巻以外に,総計111編掲載されていた。この111編は,①日本理科教育学会教育課程委員会報告(5編),②教員志望学生の現状に関する調査研究(28編),③現職教員の現状や要望,授業の実態を把握する調査研究(39編),④教員志望学生を対象とした理論的,実践的研究(20編),⑤現職教員を対象とした理論的,実践的研究(8編),⑥諸外国の教師教育に関する研究(8編),⑦その他(3編)に大別された。そのほとんどが,教職志向の学生と現職教員に関する事例的な報告であり,理科を教える教師教育者の専門性開発を扱ったものやコア・サイエンス・ティーチャーに関するものは無かった。対象校種は小学校に関するものが多く,科目内容的には天文学に関するものが地学で目立った。平成時代の日本理科教育学会における理科を教える教師教育に関する研究成果には,様々な背景をもった理科を教える教員志望学生や現職教員に対する教育や自らの経験だけに依拠しない形で対応できる理科を教える教師教育者の専門性開発に繋がる,令和時代の理科を教える教師教育の礎となるものが数多くあり,その深化と発展,さらには社会への提案と還元が期待される。

原著論文
  • ―アーギュメントを小学校理科授業に導入するための学修プログラムを通して―
    神山 真一, 山本 智一, 稲垣 成哲
    2020 年 61 巻 1 号 p. 31-44
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    本研究の目的は,アーギュメントを小学校理科授業に導入するための学修プログラムを通して,教員志望大学生のアーギュメント指導に対する信念は,何に影響を受けるのかを明らかにすることである。対象は,アーギュメントに対して初心者である学生64名であった。学修プログラムは,山本・神山(2017)を参照した。信念調査は,アーギュメントの定義など基礎的な知識を受講した段階としてプログラム中Activity 1:アーギュメントの定義と意義についてのレクチャー後と,プログラムの全活動を終えた後の2回行った。この調査結果のうち,プログラム後により強くもつに至った信念について,プログラムを受講することを通して何に影響を受けたのかを分析した。その結果,アーギュメントが科学的な論理構造をもつことへの自覚,アーギュメントに取り組む際の学習者の能力や経験,意欲の状態,実際に授業を構想するという経験が影響していることが明らかになった。

  • ―心臓や心臓に連結する血管とその内部を流れる血液に着目して―
    佐々木 智謙, 塚原 健将, 松森 靖夫
    2020 年 61 巻 1 号 p. 45-56
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    本研究の主目的は,小学校教員志望学生を対象にして,ヒトの心臓や心臓に連結する血管(動脈・静脈)とその内部を流れる血液の性質(動脈血・静脈血)に関する認識状態を明らかにすることにある。得られた知見は,以下の3点である。1)動脈・静脈という用語について,科学的に正しく説明できた小学校教員志望学生は約30%であり,回答は計5の類型に大別できたこと。2)ヒトの心臓や心臓に連結する血管に関する3種類の描画表現(添えられた情報が一部異なる描画表現)を提示し,動脈・静脈の選択を求めたところ,完全正答者は約30%~70%だったこと。3)提示した3種類の描画表現の内部(心臓や心臓に連結した血管の内部)を流れる血液の性質(動脈血・静脈血)に対する完全正答者は約55%~85%だったこと。

  • ―理科授業における2つの授業参観を事例として―
    佐藤 吉史, 桐生 徹, 大島 崇行
    2020 年 61 巻 1 号 p. 57-66
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    本研究の目的は,理科授業において定点参観と自由参観という参観スタイルと授業検討会の発話の関連を事例的に検討することである。その結果,2つの参観スタイルの授業検討会において,次のことが明らかになった。(1)定点参観では,授業中の子どもの個人思考についての発話が多いと意識する参観者が多く,授業で扱われる教材についての発話や授業における授業者の発問や指導法についての発話が多いと感じる参観者は少ないことが示された。また,自由参観では,参観者自身の発話に関する意識に差は見られないことが示された。(2)定点参観では,学習者を含む複合的な知識領域の発話が有意に多く,自由参観では,学習者単体もしくは学習者を含まない知識領域の発話が有意に多いことが示された。(3)定点参観においては,経験交換ケースの会話が有意に多く,自由参観においては,安易な合意ケースの会話が有意に多いことが示された。

資料論文
  • ―教員志望学生による学習指導案の省察の分析を通して―
    小野瀬 倫也, 佐藤 寛之
    2020 年 61 巻 1 号 p. 67-81
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    「理科授業をデザインする資質・能力」の育成に関する理論化を図ることは,喫緊の課題である。そこで,本研究では,子どもが科学概念を構築する為の理科授業デザインの視点を整理し,その上で実践に向けて見出した授業デザインの視点を基に,理科教授・学習プロセスマップを開発した。この理科教授・学習プロセスマップの有用性を検討するために,理科授業デザイン時の学習指導案の記載内容と理科教授・学習プロセスマップを用いた省察(再構成)場面で追加された(必要とされた)記載内容の差異点を,設定した質的評価の基準に照らして分析した。その結果,学生は具体的な活動場面は学習指導案に記載できるが,子どもの考えを基にした理科授業デザインを構想することには不慣れであること,「もともとの考え」が想定できるか否かで,理科授業デザインの構想に差異が生じること,学生はプロセスマップを用いて自身の授業デザインを省察(再構成)するなかで,子どもの考えの変容を想定する必要性に気づき,そのための具体的な手立てを追加する必要があると考えていたが示された。さらに,授業の導入やまとめの場面で「子どもの考え」を適切に評価することの重要性や,それらの具体的な手法についても,大学教員や教育実習指導教諭が教員志望学生に指導すべきことであることも理解できた。

原著論文
  • ―ウミホタルの発光と温度の関係―
    小坂 那緒子, 熊野 善介
    2020 年 61 巻 1 号 p. 83-96
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    高等学校学習指導要領の理科の目標では,「探究」という言葉が使われ,理科教育の中で探究的な授業形態が求められているものの,高等学校理科における探究活動の研究報告は少ない。高等学校生物の教科書には,確認実験が多く,酵素分野で見られるヒトの体温付近を最適温度とする酵素であるカタラーゼとアミラーゼの実験も,得られる結果は生徒の予想を大きく覆すものではない。本研究では,ヒトや哺乳類以外の生物で手に入りやすいウミホタルを酵素分野で実験教材として活用した場合,どのような実験結果が得られるかを調べるとともに,高校生を対象とした授業実践を行い,生徒の考察を調べることにした。乾燥ウミホタルをすりつぶし,異なる温度の水を加えたところ,氷水を加えたときに最も強く,長時間の発光が観察された。本教材を用いた授業実践では,生徒は,ウミホタルは体温付近で強く光ると予想し,予想に反した結果は生徒を驚かせ,多様な考察を生んだ。また,一人で考察するよりも,他の生徒の発表を聞いて考察する方が,より実験結果を正確に説明できるようになるということが明らかとなった。ウミホタルは単なる生物発光を伝える実験教材ではなく,生徒を対話的に深く思考させる探究的な実験教材として提案できる。

  • ―理科実験授業モデルの提案―
    後藤 勝洋, 五関 俊太郎
    2020 年 61 巻 1 号 p. 97-106
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    本研究では,理科学習での実験計画の検討時に,クリティカル・シンキング能力を引き出すために,フローチャート型の実験計画表を作成して,互いに検討しあう活動を取り入れた指導法を考案した。この指導法の効果を検証するために,小学校6年生96名を対象に,「水溶液の性質」の単元で授業実践を行った。実践では,初めに,実験の手順や,実験の安全性,実験器具を明記したフローチャート型実験計画表を作成させ,次に,実験計画をグループで合意形成した後,その妥当性を,他のグループと検討する活動を行った。フローチャート型実験計画表の記述や話し合い時の批判的記述を分析した結果,実験計画力とクリティカル・シンキングが引出されることが見出された。さらに,質問紙分析により,クリティカル・シンキングの態度的側面の向上も見出された。

  • ―理科全般に対するポジティブ感情の醸成を見据えて―
    齋藤 惠介, 原田 勇希, 草場 実
    2020 年 61 巻 1 号 p. 107-117
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    近年,興味をポジティブ感情(強度)と価値の認知(深さ)から捉える理論的枠組みが提唱されており,強度と深さを望ましい状態に導くことが重要である。また,これまでの大規模調査より,我が国の生徒は理科全般に対する興味の強度に課題があることが示唆されているが,観察・実験に対する興味の強度は比較的良好に保たれていることが明らかになっている。そのため興味に介入する場合,観察・実験を足掛かりにすることが考えられるが,強度と深さのどちらを先行して育成すべきであるかについて未検討な点が多い。そこで,本研究では観察・実験に対する興味の強度と深さに注目し,理科全般に対する興味の強度との関連を検討することを目的とした。結果より,“理科学習に対するポジティブ感情”と“観察・実験に対するポジティブ感情”は別因子として抽出できたため,両興味は並存しえる構成概念であるといえる。また,生徒の観察・実験に対するポジティブ感情が低い状態で深い価値の認知に介入することは,理科全般に対するポジティブ感情をより低減させてしまう可能性が示唆された。このことから,教師は生徒の観察・実験に対するポジティブ感情の強度に応じて,興味の深さに介入していく必要があるだろう。

  • 榊原 保志, 山下 さくら, 喜多 雅一
    2020 年 61 巻 1 号 p. 119-127
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    ヒマラヤ山脈地域では氷河湖決壊洪水がたびたび発生する。防災教育の一環としてネパールの中等学校で氷河湖決壊洪水の仕組みを学習する授業を行った。教材の開発の方針は,簡単な構造で現象の仕組みを理解しやすいもの,現地で入手できる素材で製作できることなどとした。氷河湖モデルはペットボトルの側面を切り抜いたものである。子どもが記述式の回答に慣れていないことから,授業評価は子どもが答えやすい選択肢による質問肢法とした。氷河湖決壊洪水がネパール東部で発生しているので,授業対象校はネパール東部の中等学校の3校とした。これらの学校には青年海外協力隊として日本人現職教員が勤務し協力が得られやすい利点があった。生徒の生活環境や理解度の実態が十分把握できていないので,学習指導計画は大雑把なものとした。本時の学習指導の目標は氷河湖決壊洪水に興味を持ち,その仕組みを理解することである。この目標を意識しながら,生徒の発言をよく聞き,授業を行う必要があった。授業では,水をためた氷河湖モデルを斜面に埋め込み,氷河や土砂を見立てた石を落とし,氷河湖の水をせき止めているモレーンに相当する部分を壊し,洪水の流れを観察した。授業後に,質問紙調査を行い,授業の有効性を調べた。その結果,次のことが分かった。1)生徒は学校で教わってはじめて氷河湖決壊洪水について知るようになった。2)本授業を受け生徒は氷河湖決壊洪水の仕組みを理解できたと回答した。3)生徒にとって,今回の授業は楽しい授業であった。その理由として,授業の内容が理解できたことや授業の中で演示実験があったからであった。4)本授業は氷河湖決壊洪水に興味関心を高めるのに有効であった。

  • ―ドミノ転倒波活用の有効性―
    仲野 純章
    2020 年 61 巻 1 号 p. 129-138
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    音波伝播挙動には,学習上,特有の難しさが存在し,学習者の概念形成を支援するための指導上の工夫が望まれる。本研究では,そのための一手段として,ドミノ転倒波を活用した事実確認実験と比較議論からなる指導法を検討・実践した。事実確認実験では,音波でも見られる「波源速度が波の伝播速度に影響しない」という伝播特性をドミノ転倒波により再現し,学習者に直面させた。比較議論においては,アーギュメント概念を取り入れた活動として,班ごとに,音波とドミノ転倒波の共通点と相違点を整理しながらその類似度合いを評価し合い,見解集約するという活動を展開させた。その結果,音源速度が音波の伝播速度に影響するという誤概念の解消と音波伝播挙動に対する理解深化の促進が確認された。本研究により,音波伝播挙動に関する概念形成に向けたドミノ転倒波活用の有効性が示唆された。

  • 山根 悠平, 雲財 寛, 稲田 結美, 角屋 重樹
    2020 年 61 巻 1 号 p. 139-152
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    本研究の目的は,理科における実験結果の捏造や書き替え,書き写しなどの研究倫理・研究不正に関する問題に着目し,これまでどのような不正行為が,どのくらい行なわれたのかという大学生の経験と,不正行為に対してどのように考えているのかという大学生の認識の実態を明らかにすることである。この目的を達成するため,理科における不正行為に関する質問紙を作成し,136名の大学生を対象に調査を実施した。その結果,教科書や黒板,他の人の実験結果を写す行為や実験結果を消したり書き替えたりする行為が,他の不正行為よりも頻繁に行われてきたことが明らかとなった。その一方で,大学生はこれまでの理科授業において,不正行為が悪い行為であると認識していたことが明らかとなった。

  • ―小学校第3学年「物と重さ」を事例にして―
    渡辺 理文, 松尾 健一, 森本 信也
    2020 年 61 巻 1 号 p. 153-165
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    本研究では,変容的アセスメントの方略に基づいて,理科授業を計画・実践し,実践した授業を質的に分析・評価した。変容的アセスメントの方略は,Popham(2008)の提案を援用した。Pophamは,変容的アセスメントの実践の鍵は,ラーニング・プログレッションズ(LPs)の構想であると提案し,LPsの構想手順を4つの段階で示している。それは,(1)カリキュラム目標の理解,(2)到達を促進する知識と認知的技能の同定,(3)アセスメントする方法の判断,(4)指導する順序の決定である。小学校第3学年「物と重さ」を対象に,4つの段階に従いLPsを構想し,それに基づいて変容的アセスメントの実践を行った。その結果,教師は子どもがカリキュラム目標へ到達するための支援として,到達を促進する知識と認知的技能の表出を促し,それを価値づけていた。子どもは到達を促進する知識と認知的技能を用いながら,カリキュラム目標へと到達していた。日本の理科教育において,Pophamの変容的アセスメントの方略が援用可能であることが明らかになった。

資料論文
  • 園山 博
    2020 年 61 巻 1 号 p. 167-173
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    高等学校「生物」では,多くの分子生物学的現象について学習するようになった。「制限酵素」は,分子生物学実験でよく使用されるものであり,「生物」の全ての教科書にその働きについての記載がある。また,この実験についての記載もあるが,長時間を要するものであった。そこで,高等学校の授業時間内で完結できる制限酵素の働きを考えながら学ぶ実験教材を開発し,1授業時間内で実施可能な方法を,授業実践結果を踏まえて提案した。1授業時間内で実施するために,制限酵素が作用する箇所を1箇所含むDNA断片を用意し酵素処理時間等の操作時間の短縮を検討した。DNA 2.0 μL,制限酵素1.0 μL,buffer 1.0 μLに滅菌蒸留水を加え全量を5.0 μLにし,37°Cで20分間反応させ,2.0%アガロースゲルを用いて100 V,15分間の電気泳動での実施が最短であると分かった。さらに,「制限酵素はDNAの特定の塩基配列を識別して切断している。」ことを生徒らが理解することを学習目標とし,切断されるDNA断片の大きさを考えさせる課題を実験と併用する授業案を計画し,その実践を行なった。生徒の85%が,電気泳動に現れたバンドの大きさが異なった理由を制限酵素の認識領域と関連付けて考えられた。

  • ―表計算ソフトでの簡便な描画―
    西村 一洋
    2020 年 61 巻 1 号 p. 175-181
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    星座早見は,天球を平面化したものである。全天を見るタイプの星座早見は,低緯度で観測した場合,南の星空が,かなり歪みのある星座の形になってしまう。これを回避する方法のひとつが,北の空,南の空の2つに星座盤を分けることである。そこで,本研究では,「北の空,南の空に分けた星座早見の地平線の軌跡を,表計算ソフトによって簡単に描く資料を示す。」と目的を設定した。また星座早見に一般には描かれていない天の卯酉線(ぼうゆうせん)も描けるようにした。小・中・高の児童・生徒に対して,この資料の中身をすべて理解させるものではない。指導者に星座早見の地平線の求め方を理解していただき,自作星座早見の活用による授業をしていただくもののである。今後,学校や社会教育施設で,実践していただくことを望むものである。

  • 松本 榮次, 建部 昇, 安部 洋一郎, 松本 伸示
    2020 年 61 巻 1 号 p. 183-191
    発行日: 2020/07/31
    公開日: 2020/07/31
    ジャーナル フリー

    「月の満ち欠け」を科学的に理解するには地球視点と宇宙視点を交互に視点移動させる能力が必要であり,その指導は容易でない。本研究では,地球視点と宇宙視点の両方から活用できる三球儀風「月の動きと形しらべ盤」を開発した。小学校では,地球視点を中心にして「月の満ち欠け」の理解を指導するが,開発した三球儀風「月の動きと形しらべ盤」を活用することで,地球視点と宇宙視点の両方の視点から月の満ち欠けを考えることができる。平面的な教材として開発したことで,児童自身が作成することが可能となった。このクラフトを利用することで,月の動きや形についての子供たちの学習を支援することができることが示唆された。

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