

まえがき
児童生徒の主体的な学びを成立させるためには，教材として理科教科書に取り上げられている全観察・実験等について，教師がそれぞれの探究的特徴を理解するとともに，観察・実験を通して，どのような科学的な問題解決の力を育成できるのかを分析していることが必要です。さらに，科学的な探究活動を方向付ける中核として，探究の初期段階における見通しをもった「問い」の設定が重要であると考えています。
こうした背景を踏まえ，本書では，私がこれまでに取り組んできた 3 つの研究（①学生を対象に質問紙を用いて実施した調査研究，②小中学校の理科教科書の比較分析に関する調査研究，③理論・調査研究の結果を踏まえた授業実践研究）をベースに，それらの成果をまとめました。各研究の概要は以下の通りです。
① まず，小中学校理科教科書に掲載されているすべての観察・実験を対象に，「探究の技能」の含有率の傾向から類型化し，各クラスターの探究的特徴を解釈するとともに，各学年で育成する問題解決の力の傾向について検討しました。次に，小中学校理科教科書に掲載されているすべての「問い」を対象に，2008 年告示の学習指導要領に準拠した教科書との比較から「問い」の特徴を明らかにしました。
② 主体的・協働的な学びを促す指導方法として，「探究の過程の 8 の字型モデル」と「探究アイテム」を適用することで，生徒の実験に対する意識や行動の変容，および科学的探究過程の理解に効果があることを明らかにしました。
③ 学生の理科に対する興味が主体的・対話的で深い学びにどのような影響を及ぼしているのかについて検討したり，理科における問題解決能力を構成する諸要素の因果モデルを明らかにしたりしました。
私は，これらの研究成果が資質・能力の育成に向けた教育内容の改善・充実

iiの理念を授業において具現化する際の手引きになるのではないかと考え，本書としてまとめることにしました。しかし，本書は決して目を見張るような革新的な教育理論を述べているわけではなく，私が小中学校の理科教師として現場で抱いた問題意識や課題を基に，その解決に向けて取り組んできた軌跡だと考えています。本書が学校の教育現場で児童の問題解決の力や，生徒の科学的に探究する力を育成しようと日々努力されている先生方や，教員養成大学の学部生・大学院生の学習の指針となれば幸いです。
最後に，私の研究室に所属し，真摯に研究に取り組んだ諸氏の研究成果なくして，本書を世に問うことはできませんでした。山田研究室に所属された，学部・修士課程・専門職学位課程の皆様に心より感謝申し上げます。
2023 年 6 月
編著者

山田 貴之

科学的に探究する資質・能力を育む理科教育
目

次

iv

まえがき………………………………………………………………………………i◆理論編◆
第 1 章 理科に対する興味が主体的・対話的で深い学びに及ぼす影響
─ 初等教員養成課程学生を対象として ─…………………………… 3
はじめに3

第 1 節 「主体的・対話的で深い学び」に影響を及ぼす要因の検討
1－1 目的55

1－2 調査対象と時期

5

1－3 質問項目の作成

6

第 2 節 因子名の検討

8

第 3 節 「主体的・対話的で深い学び」に影響を及ぼす因子間の関連
第 4 節 パス図の作成とパス解析

1113

第 5 節 「主体的・対話的で深い学び」に影響を及ぼす要因の構造（パス図）
から得られる示唆
おわりに

15

16

第 2 章 「探究の技能」に基づく観察・実験等の類型化とその探究的特徴
─ 小学校理科教科書の分析を通して ─… ………………………… 19
はじめに

19

第 1 節 小学校理科教科書に掲載されている観察・実験等の分析方法
1－1 調査対象

21

21

1－2 教科書に掲載されている観察・実験等の集計
1－3 「探究の技能」の分析
1－4 クラスター分析

21

23

23

1－5 各クラスターに含まれる観察・実験等の傾向
1－6 クラスター内「探究の技能」含有率の算出

2323

第 2 節 小学校理科教科書に掲載されている観察・実験等の分析結果

24

目

2－1 教科書に掲載されている観察・実験等の集計
2－2 「探究の技能」の分析
2－3 クラスター分析

2424

25

2－4 各クラスターに含まれる観察・実験等の傾向
2－5 クラスター内「探究の技能」含有率の算出

2536

第 3 節 先行研究（長谷川ら，2013）との比較検討
おわりに次 4751

第 3 章 「探究の技能」に基づく観察・実験等の類型化とその探究的特徴
─ 中学校理科教科書の分析を通して ─… ………………………… 56
はじめに

56

第 1 節 中学校理科教科書に掲載されている観察・実験等の分析方法
1－1 目的58

1－2 調査対象

58

1－3 「探究の技能」の分析
1－4 クラスター分析

58

58

1－5 各クラスターに含まれる観察・実験等の傾向
1－6 クラスター内「探究の技能」含有率の算出

59
59

第 2 節 中学校理科教科書に掲載されている観察・実験等の分析結果
2－1 「探究の技能」の分析
2－2 クラスター分析

62

62

2－3 クラスター内「探究の技能」含有率の算出

第 3 節 総合考察

3－2 各学年の観察・実験等の傾向
3－3 第 2 章との対応関係
85

67

79

3－1 先行研究（長谷川ら，2013）との比較検討

おわりに

58

82

80

7962

vi

第 4 章 中学校理科教科書に掲載されている「問い」の分類とその探究的な特徴 ─ Y 社の 2011 年と 2020 年の検定済教科書を比較して ─…………………………………………………………………………… 89
はじめに

89

第 1 節 中学校理科教科書に掲載されている「問い」の分析方法
1－1 目的91

1－2 「問い」の抽出

91

1－3 「問い」の分類

92

1－4 「問い」の集計

93

1－5 2011 年検定済中学校理科教科書との比較
1－6 特徴的な技能との関連

93

93

第 2 節 中学校理科教科書に掲載されている「問い」の分析結果
2－1 「問い」の抽出

96

2－2 「問い」の分類

96

2－3 「問い」の集計

96

2－4 2011 年検定済中学校理科教科書との比較
2－5 特徴的な技能との関連

第 3 節 総合考察

101

105

3－1 「はい・いいえ（yes ／ no）」
3－2 「何（what）」
3－3 「手段」

108

3－4 「法則」

108

3－6 「操作」

108

3－7 「考察」

109

109

107

107

3－5 「その他（どのような＋名詞）」

おわりに

91

108

100

96

目

次 vii

第 5 章 小学校理科教科書に掲載されている「問い」の分類とその探究的な特徴 ─ Y 社の 2010 年と 2019 年の検定済教科書を比較して─………………………………………………………………………… 116
はじめに116

第 1 節 小学校理科教科書に掲載されている「問い」の分析方法
1－1 目的118

1－2 「問い」の抽出

119

1－3 「問い」の分類

119

1－4 「問い」の集計

121

1－5 2010 年検定済小学校理科教科書との比較
1－6 特徴的な技能との関連

121

122

第 2 節 小学校理科教科書に掲載されている「問い」の分析結果
2－1 「問い」の抽出

122

2－2 「問い」の分類

122

2－3 「問い」の集計

123

2－4 2010 年検定済小学校理科教科書との比較

126

2－5 2020 年検定済中学校理科教科書との比較

128

2－6 特徴的な技能との関連

第 3 節 総合考察

122

128

133

3－1 2010 年検定済小学校理科教科書との比較

134

3－2 2020 年検定済中学校理科教科書との比較

135

3－3 特徴的な技能との関連

おわりに

118

136

137

◆実践編◆
第 6 章 批判的思考を促す理科授業が児童の実験計画立案力に与える効果
─問題紙の作成を中心として─…………………………………… 147
はじめに

147

viii

第 1 節 目的と本章における批判的思考の定義
第 2 節 研究の方法

150

2－1 実験計画立案力を評価する問題紙の作成
2－2 実験計画確認シートの作成
2－3 実験計画ワークシートの作成
2－4 研究対象と時期

150

150
151

154

2－5 本単元「水溶液の性質」の学習活動
2－6 分析方法

149

154

157

第 3 節 批判的思考を促す理科授業の効果
3－1 実験計画立案力を評価する問題紙
3－2 実験計画ワークシート

160
160

162

3－3 「実験観尺度」を用いた質問紙（下位尺度の平均値）

第 4 節 総合考察

166

4－1 実験計画立案力を評価する問題紙
4－2 実験計画ワークシート

166

166

4－3 「実験観尺度」を用いた質問紙（下位尺度の平均値）

おわりに

164

169

171

第 7 章 中学校理科授業における主体的・協働的な学びを促す指導方法
─「探究の過程の 8 の字型モデル」と「探究アイテム」に着目して ─…… ………………………………………………………………… 178
はじめに

178

第 1 節 目的と本章における主体的および協働的の定義
第 2 節 研究の方法

181

2－1 中学生用に最適化した「探究アイテム」の考案
2－2 調査対象

182

2－3 授業および質問紙の実施時期
2－4 調査・分析方法

第 3 節 結果と考察

181

183

190

182

181

目

3－1 ワークシートの記述内容
3－2 発話プロトコル

190

190

3－3 実験に対する意識や行動の変容
3－4 科学的探究過程の理解

おわりに

次 ix

196

197

199

あとがき………………………………………………………………………… 202