科学技術の開発や科学理論の発見過程から創造的な思考力の育成を目指す理科学習
東京学芸大学附属竹早中学校（中込泰規）

問題の所在平成29年告示：学習指導要領
主体的・対話的で深い学び

協働的な学習ICT機器等を活用した個別最適な学び

思いや考えを基に創造することに向かう過程を重視した学習の充実「自分や他者」の思いや考えを基にしたもの

問題の所在「自分や他者」の思いや考えを基にしたもの
多様性を活かす実践

異なる学習集団との意見交換を行う学習

多様な考え方を、グループの中で調整していく学
習問題の所在実験失敗するの嫌だから、自分たちで考えたものではなくて、教科書に載っているものを採用しよう。
理論や法則では、こうなっているけど、こういうふうに考えてみるのはダメなのかなぁ・・・。自信ないからやめよう。。
正直、創造的に思考するの苦手で、先生から結論教えてもらった方が効率良く理解できる気もするなぁ。
◆創造的に思考する力を授業でどのように育成するか。
◆創造的に思考する価値を、生徒にどのように見出させるか。
【仮説】
創造的な活動に従事する「科学者」の視点を授業へ取り入れることで、創造的に思考することの価値を見出し、能力の育成にも寄与するのではないか。

問題の所在
思いや考えを基に創造することに向かう過程を重視した学習の充実「自分や他者」の思いや考えを基にしたもの「科学者」の思いや考えを基にしたもの

研究の目的生徒が「科学者」の視点に立って問題解決していく科学的な探究が、生徒の創造的な思考力を育むことに、どのように寄与するかを明らかにする。

科学的な思考力と創造的な思考力の定義
相互に関与するもの

科学的な思考力
川崎ら（2010）

問題解決過程における以下の５つの下位能力から構成される思考力①科学的に実証可能な問題を認識する能力②仮説を設定する能力③検証方法を立案する能力④仮説あるいは根拠をもとに結論を出す能力⑤科学的に実証された結論を認識する能力

創造的な思考力
Dennett (2012), Lubart (2000) を参考に定義

目新しく、適用性のあるものを、しかるべき理由に基づいて、確立されたシステムから産生にいたる一連の思考【本研究での定義】
科学理論や法則を参考にしながら、独自の発想をもとにして、斬新かつ妥当な考えを、科学的な探究を通して創り出そうとする。

本研究における各学年での位置付け
各学年において、重視するテーマを設定
１年生、２年生の各テーマの成果と課題から、主たるテーマである３年生の研究実践に関する授業デザインを検討していく。

科学者視点
から、科学的思考力・創造力を働かせる「科学者」になろうProjectの設定

科学者になろうProject

本テーマを日頃の授業から、十分に意識させることを目指して、１・３年生は「科学者」になろうプロジェクトとして年間を通じて取り組む。

科学者視点から、思考を働かせる

科学的思考力・創造力を働かせる

授業実践の具体「科学者」視点から考えるプロジェクト（中１）
科学者視点から、思考を働かせる。
物体の転がりやすさについて、法則を導き出すプロジェクト

科学者になろうProject「虹」ができる条件を導き出すプロ
ジェクト授業実践の具体「科学者」視点から考えるプロジェクト（中３）
科学者視点から、科学的思考力・創造力を働かせる
化学電池が開発された歴史を参考に、オリジナル電池を発明するプロジェクト

科学者になろうProject

エネルギーに関する社会科学的な問題を解決する提言を行うプロジェクト

成果発表を行う実践の概要
実践時期：2022年５月〜７月
調査対象：中学３年生４クラス（124名）
学習内容：「化学変化とイオン」単元内の「電池とイオン」
化学電池が開発された歴史を参考に、オリジナル電池を発明するプロジェクト

成果発表を行う実践の概要
調査・分析方法【調査１】以下の２点の理由から、「科学とは何か」や「科学的営為」に注目した、科学の認識論的な知識である「科学の本質(Nature of Science；以下、NOSと示す）」の理解の変容から、授業実践の効果を測定した。
①「創造的な思考力」を客観的、定量的に評価することが難しい。
②「科学者視点」から科学的な探究を行なっていくことで、「創造的な思考力」に関与するNOSの理解が深まることが期待でき、その点からも評価できる可能性があること。

成果発表を行う実践の概要
調査・分析方法

中山・小倉（2020）を一部改正したもの

NOSの要素

質問内容
一つの現象に対する科学者の観察は、常に同じであ❶観察と解釈る。【逆転項目】❷科学の暫定的性質
科学理論は、変更されることはない。【逆転項目】❸科学に関する社会的影響
科学研究は、社会の影響を受ける。
❹科学研究における想像力・創 科学者は、想像力・創造力を用いる。
造力の役割
同じ目的に対し、科学者たちの実験方法は一つであ❺科学研究における手法る。【逆転項目】
科学は、世界の全ての問題に答えることができる。
❻科学の限界【逆転項目】

相互に関与するもの

科学的な思考力

創造的な思考力❶NOSの理解によって、２つの思考力を相互に機能させることを促す。
❷科学者の視点から、自分の学習をメタレベルで振り返ることが期待できる。

成果発表を行う実践の概要
調査・分析方法【調査２】先のNOSの要素について、授業時間内で意識したことがあれば、振り返りシートに記入させるようにした。

科学者視点でNOSの要素について内省する機会の設定。

記述内容を集計し、実践を通してNOSの要素について、どのように意識し、理解を構築しているか分析した。

成果発表を行う実践の概要

成果発表を行う実践の概要【科学者視点に立つためのカリキュラムの工夫】

科学史

STEAM

科学者がどのように科学理論や原理を導き出してきたのか、当時の社会的背景や科学者の見方・考え方に注目して、学習を進めていく。

自らの創造的な発想に基づき、連続する科学的な探究過程をとおして（科学者の研究と近似した活動）、問題を解決していく。

科学者が化学電池を開発してきた歴史を参考にして、オリジナル電池を発明する学習活動

授業実践の実際
時 内容（赤字は科学史の視点，青字はSTEAMの視点として位置付けたもの
間 を示す）
１ ボルタ電池の構造や仕組みについて，実験を行い考察する。
ボルタ電池が開発された背景を学び，その後開発されたルクランシェ電
２池について実際に作成し，どのような背景で開発されたのか考察する。
ボルタ電池とルクランシェ電池の特徴や開発背景をまとめ，両電池間に3・開発された電池の構造や仕組みを創造的に考え，「電池開発案」を作成4する。
5・ 電池開発案でまとめた電池を実際に作成して実験を行い，結果や参考意
6 見をもとに随時改善を加えながら電池の完成を目指す。
7・ 第３〜６時の内容について，グループで模造紙にまとめる。
8
グループでまとめた内容をポスターセッション形式で発表し、学級とし９て提案するダニエル電池の具体をまとめる。
実際のダニエル電池や，最近開発された酸素マグネシウム電池を製作し，10 電池の原理を考察する。また，これらの電池が優れている点や開発された背景について、化学電池の変遷を振り返って考察する。

授業実践の実際
内容（赤字は科学史の視点，時青字はSTEAMの視点として位間置付けたものを示す）
ボルタ電池の構造や仕組み
１ について，実験を行い考察する。
ボルタ電池が開発された背景を学び，その後開発されたルクランシェ電池につい２て実際に作成し，どのような背景で開発されたのか考察する。
ボルタ電池とルクランシェ
電池の特徴や開発背景をま3
とめ，両電池間に開発され（科学者の視点）
・た電池の構造や仕組みを創・ボルタやルクランシェが、どのような 4 生徒の創造的な視点から様々造的に考え，「電池開発な電池案が提案され、教師と思いや考えから化学電池を開発したか。
案」を作成する。
共に電池の作成方法の具体を・ボルタやルクランシェの考え方を参考にして、作成する電池の具体を検討する。 検討した。

授業実践の実際
内容（赤字は科学史の視点，
時
青字はSTEAMの視点として位間置付けたものを示す）
電池開発案でまとめた電池5 を実際に作成して実験を行・ い，結果や参考意見をもと6 に随時改善を加えながら電池の完成を目指す。

電池の作成に失敗しながらも、教（科学者の視点）・自分が考案する電池の開発に向けて、 師と共に改善案を考え、粘り強く再実験を行った。
連続する科学的な探究過程をたどる。

授業実践の実際
内容（赤字は科学史の視点，
時青字はSTEAMの視点として位間置付けたものを示す）
7 第３〜６時の内容について，・ グループで模造紙にまとめ8 る。
グループでまとめた内容をポスターセッション形式で９ 発表し、学級として提案するダニエル電池の具体をまとめる。

（科学者の視点）
生徒同士で多様な意見を取り入れ・多様な考えを取り入れるだけでなく、 るだけでなく、教師からの質問や自分の考え方と比較しながら、批判的助言も含めて、探究過程を振り返に捉えようとする。
り、考えをまとめていった。

授業実践の実際(C)アクモホールディングス株式会社

内容（赤字は科学史の視点，時青字はSTEAMの視点として位間置付けたものを示す）
実際のダニエル電池や，最近開発された酸素マグネシウム電池を製作し，電池の1 原理を考察する。また，こ0 れらの電池が優れている点や開発された背景について、化学電池の変遷を振り返って考察する。

（科学者の視点）・ダニエル電池や酸素マグネシウム電池が、どのような思いや考えから開発されたか検討する。
・化学電池の変遷を振り返り、現在の社会的ニーズを考えると、今後どのような化学電池が求められるか検討する。

生徒の創造的な発想を基に授業が展開されるため、教師にとっては先が読みにくい。しかし、カリキュラム全体を通して、「生徒と教師」が一丸となって学習文脈を創り上げていくことができた。

実践の効果NOSについての質問紙調査の結果

mSD
pr(n=124)

科学研究
科学に関 における 科学研究
観察と解 科学の暫
科学の限する社会 想像力・ における釈定的性質
界的影響
手法
創造力の役割Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post Pre Post
3.81 4.07 4.29 4.37 3.35 4.12 4.24 4.52 4.06 4.52 3.57 3.55
1.15 1.11 .96 .87 1.27 1.05 .93 .96 1.12 .78 1.27 1.09<.05.51<.01<.01<.01.74.20.06.48.25.34-.03

各要素について、正規性が確認できなかったため、実践前後の得点についてWilcoxonの符号順位検定を行った。

実践の効果科学研究における想像力・創造力の役割についての振り返り
1時間目
2時間目
３・４時間目
５・６時間目
７・８時間目
9時間目
10時間目
0102030405060708090100

振り返りへの記述人数（人）
目指す理解へとつながる記述をした人数
目指す理解とは異なる捉えにつながる記述をした人数
判断できない記述をした人数

実践の効果科学研究における想像力・創造力の役割についての振り返りAB実践の効果科学研究における想像力・創造力の役割についての振り返り
1時間目
2時間目
３・４時間目
５・６時間目
７・８時間目

目指す理解とは異なる捉えにつながる人数が多く見られた。

9時間目
10時間目
0

102030405060708090100

振り返りへの記述人数（人）
目指す理解へとつながる記述をした人数
目指す理解とは異なる捉えにつながる記述をした人数
判断できない記述をした人数

実践の効果科学研究における想像力・創造力の役割についての振り返り

STEAMからの捉えC〜インタビュー調査から〜

C

科学史からの捉え電池を作り始めたとき、全て創造的にしていて、それだと全くうまくいかず、だめだなって思いました。
でも、結局は論理的だけでもダメと感じて、創造力を加える感じです。というのは、電池の発明の歴史を勉強して、特に思いました。
科学史から意識したことと、STEAMから意識したことを、統合的に捉え、想像力・創造力の役割について理解している。

実践の効果その他のNOSの要素について
D

E

観察と解釈

仮説あるいは根拠をもとに結論を出す能力

科学的な思考力

科学研究における手法 科学的に実証可能な問題を認識する能力

創造的な思考力

主体
的に科
学
取的りな
組探む究姿へ

科学者の視点に立って学習を展開したからこそ、科学的な思考力と創造的な思考力を相互に働かせ、主体的に科学的な探究へ取り組むことに繋がり、それぞれの思考力が育まれた。実践の効果○科学史とSTEAMのそれぞれの視点から意識したことを、統合的に捉えようとする思考を促し、想像力・創造力の役割をはじめとしたNOSの理解を深めることにつながった。
○「科学者視点」に立った学習活動から、NOSの要素について意識し、科学的な思考力と創造的な思考力を相互に機能させており、主体的に科学的に探究する姿が確認できた。

本実践が、◎生徒の科学的・創造的思考力を育成すること◎生徒が科学的・創造的に思考することの価値を見出すことに寄与することが示唆された

今後の課題「創造的な思考力」をどのように評価するか→定量的に評価することは難しい。
本研究の知見を踏まえれば・・・
創造的な思考力

科学的な思考力

主体的に科学的な探究へ取り組む姿
科学研究における手法
観察と解釈

科学研究における想像力・創造力の役割
相関あり

今後の課題どのNOSの要素に注目することが、創造的な思考について評価する事につながっていくのかは検討が必要。
選定したNOSの要素を、どのように授業で取り扱っていくかの検討。
→国内ではNOSの教授がほとんど行われていない。（小林、2022）
本研究の成果と課題が、NOSの理解を促す授業デザインの基礎的知見となりうる。
創造的な思考力をはじめ、科学的な思考力、主体的に科学的な探究に取り組む態度を育む授業実践の開発へつながっていく。

科学技術の開発や科学理論の発見過程から創造的な思考力の育成を目指す理科学習
東京学芸大学附属竹早中学校（中込泰規）