宮城教育大学 環境教育研究紀要

第 23 巻（2021）

シッポ踏みゲームを用いたアクティブ・ラーニング：
学生をエージェントとした体感型個体ベースシミュレーションとその教育的可能性
林守人＊・溝田浩二＊

Active Learning Promoted by “Step on the Tail” Game:
Individual-Based Ecosystem Simulations Using Students as Agents
Morito HAYASHI and Koji MIZOTA

要旨：環境教育で「移入種の影響で在来種が減少しています」と説明するのは簡単でも，これを納得のいくかたちで，実験して見せることは非常に難しい．これは生物進化や生態学の実験にも当てはまる．そこで本研究では，学生をエージェントとした，参加者体感型の「シッポ踏みゲー
ム」型シミュレーションを行い，この「言うは易く行うは難し」を「言うは易く行うは楽しい」にする一例を提案する．
キーワード：アクティブ・ラーニング，体感型個体ベースシミュレーション，移入種（捕食者），在来種（被食者），シッポ踏みゲーム

1．イントロダクション

学生にシミュレーション（Hayashi 2020）を披露環境学の授業で必ず登場する話題に「移入種によるするのは一案である．ただし，パラメータを変化させ，在 来 種 の 多 様 性 減 少 」 が あ げ ら れ る（ 鷲 谷・ 村 上

相が変わる閾値を示すことは出来ても，学生視点でみ2002，堀越ほか 2009，荒山 2010）．ただし，これれば「実験で確かめた」という実感は残りにくい．

を生徒の前で実験しようとする試みは，ほとんど存在

結局のところ，生物の集団や群集が絡んだ現象は，しない．なんとか実験をしようと，仮に実験用のビオ

授業の内容としては面白いが，これを面白く実験するトープを自分で設置し，毎年維持して，という手順を事は難しい．また，テーマによっては，授業中の実験踏むと，そこには多大な労力がかかるだろう．水槽なが困難なものも多い．

らばもう少し簡単に実験が出来るかもしれない．そこ

そこで今回は，受講者自身がシミュレーションのでブラックバスを，在来種の身代わりである金魚のエージェントとなり，これらの科学現象を再現する方泳ぐ水槽に投入してみる．やってみると良く分かるが，法を提案する．この授業は，アクティブ・ラーニング

これは一瞬で決着がついてしまい，単にブラックバス（山地 2014，山内 2019）として，運動場や体育館での大食漢ぶりを再確認して終わりになってしまう．

ゲームを楽しみながら行うことができ，一度準備を整移入種問題と共に，今回モデルにした「生き物のえてしまえば，何度でもリピートできる．

形に多様性が生まれるメカニズム」といったテーマ

本稿では「シッポ踏み」を用いた体感型シミュレー

も，フィールドに出て簡単にその仕組みを観察できるションの報告を行うが，古くより親しまれた，鬼ごっ訳では無い．同様のテーマに関しては，研究者が苦労こ，缶蹴り，ダルマさんが転んだ，雪合戦，ドッジして研究したあげく，クリアな結果が得られないこと

ボールなどは全て，わずかなアイデアを投入するだけも多い（Pryke ＆ Andersson 2002）．こういった場合，で，やりがいのあるアクティブ・ラーニングに姿を変＊

宮城教育大学教員キャリア研究機構，E-mail1：hayashimorito@gmail.com，E-mail2：mizota64@gmail.com－ 49 －シッポ踏みゲームを用いたアクティブ・ラーニング

える．我々が知る豊富な遊びのルールは，アレンジの当初，本講義の参加学生数は 20 名を想定しており，幅が広く，様々な現象のメカニズムを表現する上で好これを元に授業の準備を行った（当日は 26 名参加）．

都合である．

本講義ではまず，しっぽとして使用するビニルのより本稿では，観察に手間がかかる科学現象を，小学生紐を切り分けることから準備をはじめた．この作業をから大学生に至るまで，楽しみながら簡単に体感して効率よく行うために，エクセルに表 1 のような，紐のもらえる授業の一例を紹介する．

長さに関する計算表を作成した．準備した紐の長さは，
表 1 に示した 1．50 ～ 3．75 メートルの 10 種類である．

2．方法

これらの紐の長さは 0．25 メートルずつ異なる．

表 1．シッポとして用いる紐の長さの計算表．紐の長さの単位はメートル．今回は，同じ長さのひもを 20 本ずつ準備した．これらのシッポ 200 本分を合計すると，495 メー
トルの紐が必要となる．実際はエクセルで作成した．

写 真 1．A: シ ッ ポ の 長 さ を 記 し た ビ ニ ル テ ー プ の 印．
B: 写真右側のようにシッポは長さごとに整理して並べ，ゲームの進行をスムーズにする．写真左側の学生のように，シッポはズボンの腰にはさむ．C: シッポ踏みゲームでは，捕食者にシッポを踏まれ，ズボンからシッポが抜けた被食者は，捕食された個体としてゲームエリアの外に出る．

同じ長さの紐は，クラスの人数分用意する．30 人のクラスであれば，10 種類の異なる長さの紐が 30本ずつ，つまり 300 本のシッポを用意することになる．準備が大変な場合は，学生に手伝ってもらうのが良いだろう．紐を全て切り終えたところで，紐（以下シッポ）の片方にビニルテープで印をつける．お本研究では，「シッポ踏みゲーム」を使って，外来すすめは，旗のようにテープを張り合わせるやり方

種の脅威（実験 1）と多様性の進化（実験 2）を，生だ（写真 1A）．色は表 1 のように，長さごとに変え徒に体感してもらう試みを行った．ていくと分かりやすい．ただし，このビニルテープ＜必要な材料と道具＞
・ビニルのより紐（200 メートル× 3）
・ビニルテープ（黒，青，緑，黄，赤）・くじ引き用の適当な紙（当たりは 4 割）・くじ引き用の箱・はさみ・マジック（黒，白）は 番 号 を 書 き 込 む 為 の も の な の で， 色 を 変 え る必要は必ずしも無い．次に，ビニルテープの旗に番号を 1 ～ 10 ま で 書 き 込 ん で い く． 一 番 短 い 1．5 メ ー
ト ル の も の は 1， 一 番 長 い 3.75 メ ー ト ル の シ ッ ポ
は 10 番になる（表 1 参照）．シッポに番号もしくは長さが分かる，何らかの印をつけておかないと，実－ 50 －宮城教育大学 環境教育研究紀要際 に シ ッ ポ 踏 みゲームをする際に，長さが 分 か ら記録する．
本講義では，実験 1 はここで終わり，実験 2 に移っな く な り 実 験 が破綻してしまう．これでシ ッ ポ の準備は完了だ．

第 23 巻（2021）

たが，生き残った種の個体数を倍にして，もう一度，次に以下のようなクジを作成する（1 セット分）．

被食者が半分以下になるまで，2 回目のゲームを行っても良い．ゲームを繰り返すほど，シッポの短い生き＜クジの構成（括弧内はクジに対応したルール）＞
・「外れ」

残りに有利な種，の個体数が多くなっていくだろう．

× 12 本（子共は生まれない）・「当たり＋ 1」× ２本（子共のシッポが親より1長くなる）

2-2 ．実験 2 の方法

・「当たり   0」× ４本（子共のシッポが親と同じになる）

実験 2 では，動物のオスが闘争に用いるツノや一部

・「当たり－ 1」× ２本（子共のシッポが親より1短くなる）の魚類の体色が多様に進化するメカニズム，鳥の尾羽が不要とも思えるくらい長く進化したり，派手になる

クジの材料は，紙でも，洗濯バサミに当たり外れを書メカニズムを再現する．

いた紙をはさんでも，ピンポン玉でも良い．これをまず，オスのシッポの長さが多様に異なる，ある一箱に入れてクジ 1 セット（クジ 20 個入）は完成だが，種について考える．この種のメスはシッポの長いオス

何セットか使った方がスピーディーにゲームが進むのを好むと仮定すると，シッポの長いオスは，子供を沢で，複数セットを準備したい．

山のこすことができる．ただし，シッポが長く進化すると，捕食者に狙われ死亡する可能性が高くなる．さあシッポの長さは，どのように進化するだろうか．

2-1 ．実験 1 の方法
実験 1 では，シッポの長さが異なる 10 種類の在来種（被食者）が存在したと仮定して，これが捕食性の実験 2 でも，捕食者の数は 3 人とした．また被食者

移入種によってどのように減少するのかを体感する．のオス 23 名には 4 番と 5 番のシッポをつけて実験をスタートしてもらった．

体育館や校庭などの走り回れるスペースがあるとこ

被食者の数が半分以下に減ったところで，ゲームろで，クラスのうち何名かに外来の捕食者役をやってを止め，生き残った人がクジ引きを行う．クジは，もらう．本講義では，26 名の参加学生のうち 3 名の男

シッポの番号の数だけ引くことができる．つまり一番子学生に，被食者のシッポを踏む捕食者役をやってもシッポが長い 10 番の個体は 10 回クジを引いて子供をらった．

沢山のこすことが出来るが，一番シッポが短い 1 番の次に，捕食者以外の学生にシッポをつけてもらい，個体は 1 回しかクジを引くことが出来ない．

被食者になってもらう．シッポは，番号が踏まれて外当たりを出した親が 4 番のシッポをもつ個体だとすれないように，数字が書かれているビニルの旗側をると，子供のシッポの長さは「当たり＋ 1」の場合はジャージの腰にはさむ（写真 1B）．今回の場合は，被5 番，「当たり 0」の場合は親と同じ 4 番，「当たり－ 1」

食者が 23 名だったので，一つの番号につき 2~3 名をの場合は 3 番のシッポというふうに変化する．子供役

割り当て，10 種の被食者になってもらった．なお，被は，シッポを踏まれゲームエリア外に出ていた人に再食者のシッポの長さと数は，この時点でエクセルなど登場してもらう．
生き残った被食者が全員，シッポの番号の数だけに記録しておく．
ゲーム開始後は，決められたスペース内で，捕食クジを引き，子供を場外からゲームエリアにチャージ者が被食者のシッポを踏みに行く．いかなる理由でしてから，2 回目のゲームを行う．この手順を繰り返も，シッポがとれた被食者は，死亡したとし，スペーすことにより，シッポの長さが進化していく様子を観スから出る（写真 1C）．人数が半分以下になったとこ察することができる．生き残った個体や生まれた個体ろでゲームを止め，生き残った被食者のシッポ長をのシッポの長さはゲームが終わる度に記録しておく．

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シッポ踏みゲームを用いたアクティブ・ラーニング

3．結果

4．考察

種ごとにシッポの長さが異なる 10 種の被食者（在実験 1 は，予測できる結果であるが，自然界にお来種）群集に，捕食者（移入種）が侵入した場合を想いても，同様の現象が起こっている（堀越ほか 2009，

定した実験 1 では，図 1 のようにシッポの長く捕食者

Towns et al．2009，Colin et al．2010，荒山 2010，に踏まれやすい，生存に不利な種が減少した．結果とDoherty et al．2016）．つまりこれは，移入種に対しして，シッポが短くシッポが踏まれにくい，生存に有て弱い在来種は淘汰され，移入種に対して強い種が生利な種が生き残り，群集全体としては，種の多様性がき残る，というシンプルな実験結果である．シッポに減少した．

用いた紐が長い場合は，どんなに足の速い生徒でも，実験 2 では，図 2 のように，シッポの長さは時間が限られたスペースの中では，捕食者に踏まれやすくな経過する（実験を繰り返す）にしたがって，扇型に広る．反対に，足の遅い生徒でも，シッポが短い場合はがるように進化した．つまり，被食者集団において，生き残る確率が高くなる．

シッポの長さの多様性は急激に増大した（多型が進化した）．

実験 2 の結果も性選択と呼ばれる進化の仕組み（Kirkpatrick 1982）で簡単に説明できる．メスにモ

図 2 の時間 7 では，シッポの長さの最大長は 8 にまテるシッポの長い被食者のオスは，子供を多く残すが，で達するが，このシッポ長 8 は，その後の時間帯ではこれらの子供たちもシッポが長いため，捕食者にシッ消えている．このシッポ長 8 より 25 センチ短いシッ

ポを踏まれやすい．反対に，メスにモテないシッポのポ長 7 は，時間 5 以降つづけて存在している．このこ短いオスは，子供を残す確率は低いが，シッポを踏まとからシッポ長 7 と 8 の間が，捕食圧と出産率の釣りれにくいために，生き残りやすい．このバランスが確合う限界の長さとなっている．つまりこれは，3.00 ～率的に釣り合う場合，シッポの長さには多様性が生ま3.25 メートルの間に，シッポが踏まれる確率と，シッれ，集団中に様々なシッポの長さが同時に存在するよ

ポを踏まれずに生き残り，クジ引きで子供を増やす確

うに進化する．

率の拮抗する揺らぎ，があることを示している．そし実験 2 の結果をさらにクリアにするアレンジとしてて，これよりシッポが長くなると，シッポを踏まれるは「親個体はゲームを一回行うと寿命がおとずれて死確率が，子供を残す確率よりも上回っている．

ぬ」という設定に変更すれば良い．このアレンジの結果は，図 3 のようになると予想できる．理由は，この設定変更により親がゲーム 1 回ごとに確実に死ぬた

図 1．実験 1 の結果：捕食者（移入種）がシッポの長さが異なる 10 種の被食者（在来種）の群集中に侵入した場
合．シッポの長さは図の上端が 10（ 3．75 m ）で下端が1（ 1．5 m ）．時間 1 で 10 種だった在来種は，時間 2 で5 種まで減少している．また，シッポの長い種，つまりシッポが踏まれやすく生存に不利な種が減少している．

図 2．実験 2 の結果：捕食者（移入種）がシッポの長さが4 または 5 の一種で構成された被食者（在来種）集団中に侵入した場合．時間 1 で被食者集団のシッポの長さは 4 と5 だったが，時間 9 では，シッポの長さが 1 ～ 7 まで多様に進化した．

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め，図 2 のような均衡が崩れ，より子供を残す事のでラーニングである．この学生をエージェントとした，きるシッポの長いタイプが有利になるからである．こ

体感型のシミュレーションは，ルール（パラメータ）のアレンジならば，コクホウジャクの様に極端にシッを 試 行 錯 誤 す る こ と に よ っ て， 多 様 な 現 象 を表 現

ポの長い鳥がどうやって進化したのかなど（Pryke &できる．

Andersson 2002），生物の極端な形態や性質がどう例をあげれば，シッポをつけた 2 つのグループでいう仕組みで進化するのかを，より簡単に説明するこ「シッポの踏み合戦」を行うような場合は，競争関とが出来るだろう．今回の場合は，大学生ならば，ど係にある 2 種の種間関係を表現できる．加えてここうしてグラフが扇型になるのか，考察できるだろうとに，特定種のシッポを守る別の種を投入し，生物の共いう想定のもとに，実験 2 のルール設定を試した．

生関係を表現することもたやすい．ここに細かい味実験 2 でシッポの長さだったものは，単一種の形態付け（ルール設定）を行うことにより，コンピュータ的な特徴であり，例としては，カブトムシの角や，鳥シミュレーション顔負けの結果も期待できる．また，の尾羽でも良い．実際にカブトムシの角は，そのサイこれらはチーム対抗戦なので，授業が大盛り上がりにズが大きいほど，オス同士の闘争において有利であなることは，筆者が保障する．シッポ踏みゲームだけり，メスとの交尾の機会を増大する．ところが，角がでも色々とアレンジできるが，冒頭でも触れたように，大きく体格の良いオスは，カラスやタヌキなどの捕食鬼ごっこやドッジボールといった昔ながらの遊びを用者に狙われ，捕食される確率が高いことが分かっていいれば，さらに多岐にわたる現象を，体感型シミュレーる（Kojima et al．2014）．

ションに造り変えることが可能だ．

また，シッポの長さは色彩の多型などに置き換えて今回の実験をそのまま行う場合，腰の位置が低いも構わない．グッピーの集団は，捕食者の存在しない小学校児童の場合には，シッポの長さを，全体的に環境で飼育すると，体色の派手なオスが進化していく．

やや短くした方が良いだろう．シッポの長さの差もこれは，派手なオスの方がメスにモテることが原因で25 センチずつでは無く，20 センチくらいの方が適切ある．逆に，捕食者の存在する環境では，派手なオスかもしれない．また小学校で行うならば，実験 1 だけは食べられてしまい，死亡率が上がるため，グッピーでも楽しむことが出来るだろう．のオスは，背景色に似た地味な体色に進化していく

方法で説明したように「シッポ踏みゲーム」をシミュ（Endler 1983）．従って，このグッピーの例も，実験レーションに改変する場合，最初の準備は少し手間が2 の仮定と同じである．

かかる．しかし，これらのツールは，一度作ってしま今回紹介した「シッポ踏みゲーム」は，こういった

えば，次回からは何度でも繰り返し使用することがで現象を，限られた授業の時間枠で観察するアクティブ・きる．従って，一度準備したものをリユースできるという意味では，このアクティブ・ラーニングも，通常の授業とさほど労力は変わらない．
サイドメニューとしては，ルール変更のアイデアを学生に考えてもらうと，とても実用的で面白いものが出てくることがある．時間が許せば，授業をクラス全員で創るという意味で，こちらにもぜひ挑戦して頂きたい．

5．まとめ
図 3．実験 2 で「親は子供を産むと寿命が尽き，ゲーム1 回ごとに死ぬ」とルールを変更した場合は，シッポの長さはこのような進化をすると予想できる．

学ぶことを楽しいと感じることが出来れば，教師が何も言わなくても，教室の学びは加速する．アクティ
ブ・ラーニングに関して，数々のポジティブな効果－ 53 －

シッポ踏みゲームを用いたアクティブ・ラーニング

や（Prince 2004，Johnson & Johnson 2008，山地・Sciences，107（40），17223-17227．

川越 2012，山地 2014，山内 2019），成績があがる

2．Doherty，T．S.，Glen，A．S.，Nimmo，D．という報告（Freeman et al．2014）が提出されていG.，Ritchie，E．G．& Dickman，C．R．2016．

る理由は，そこに学ぶ楽しみを見出すことが出来るか

Invasive predators and global biodiversity

らだろう．

loss．Proceedings of the National Academy of

今回の「シッポ踏みゲーム」は，遊びの形をした実Sciences，113（40），11261-11265．

験であり，全員で頭をひねるアクティブ・ラーニング

3．E n d l e r，J．A．1983．N a t u r a l a n d s e x u a lである．実験中に，参加者が移入種や在来種の視点を

selection on color patterns in poeciliid fishes．

得ることが出来る点も，授業の考察を行う上で，アドEnvironmental Biology of Fishes 9，173-190．

バンテージとなった．また，実験結果が，自然界の生4．Freeman, S. et al. 2014. Active learning

物現象を反映したものとなったことは，この体感型のincreases student performance in science,実験が，シミュレーションとして機能したことを示しengineering, and mathematics. Proceedings ofている．

the National Academy of Sciences, 111(23),本稿のシッポ踏みに限らず，古くから慣れ親しん

8410-8415.

だ，同様の遊びをモデルにすることで，様々な科学現

5．Hayashi，M．2020．Simple simulation model:

象や社会の仕組みを，皆で楽しみながら説明すること

Successful water borne dispersal in terrestrial

が可能である．そして，学生～児童が，ゲームのルー

spiders to reach lake islands．The Journal of

ル改良や，新しい授業用ゲームの開発に参加するようIsland Studies，21（1），1-14．

な，時間を設けることができれば，実用的で面白いア

6．Johnson，R．T．& Johnson，D．W．2008．

イデアが増えていく．こうした時間は，授業を創る意

Active learning: Cooperation in the classroom．

識を皆で共有することにつながり，参加型学習の先に

The Annual Report of Educational Psychology

ある授業創造型とも言うべき教育の可能性を拡げていin Japan，47, 29-30．

くだろう．

7．Kirkpatrick，M．1982．Sexual selection andthe evolution of female choice．Evolution，謝辞

1-12．

正月明け 1 月 5 日の寒い体育館で，シッポ踏みゲー

8．K o j i m a，W.，S u g i u r a，S .，M a k i h a r a，H .，ムに参加してくれた宮城教育大学 3 回生 26 名，宮城I s h i k a w a，Y．& T a k a n a s h i，T．2014．

教育大学教員キャリア研究機構スタッフの齋藤有季さRhinoceros beetles suffer male-biasedん，鶴岡希望さんをはじめ研究協力係の皆様のほか，predation by mammalian and avian predators．

自由な講義に協力してくださった大学関係者の皆様にZoological Science，31（3），109-115．

この場を借りてお礼申し上げる．本研究の一部は日本

9．P r i n c e，M．2004．D o e s a c t i v e l e a r n i n g

学術振興会（24770013，16H03051，20K20802）のwork? A review of the research．Journal of

研究費を元に遂行された．

Engineering Education，93（3），223-231．
10．P r y k e，S．R．& A n d e r s s o n，S．2002．A

引用文献

generalized female bias for long tails in a

1．C o l i n，S．P.，C o s t e l l o，J．H .，H a n s s o n，short–tailed widowbird．Proceedings of theL．J.，Titelman，J．& Dabiri，J．O．2010．

Royal Society of London．Series B: BiologicalStealth predation and the predatory success

Sciences，269（1505），2141-2146．

of the invasive ctenophore Mnemiopsis leidyi ．

11．Towns，D．R．et al．2009．Predation ofProceedings of the National Academy ofseabirds by invasive rats: multiple indirect－ 54 －宮城教育大学 環境教育研究紀要

consequences for invertebrate communities．

第 23 巻（2021）

15．山地弘起・川越明日香 2012．国内大学におけるOikos，118（3），420-430 ．

アクティブラーニングの組織的実践事例．長崎大12．荒山和則 2010. 特定外来生物チャネルキャットフィッシュに捕食される魚類．日本水産学会誌，

学 大学教育機能開発センター紀要，3，67-85．
16．山地弘起 2014．アクティブ・ラーニングとは何76（1），68-70．

か．大学教育と情報，1，2-7．

13．堀越和夫・鈴木創・佐々木哲朗・千葉勇人 2009．

17．鷲谷いづみ・村上興正 2002．外来種問題はなぜ外来哺乳類による海鳥類への被害状況．地球環境，生じるのか

14，103-105．

外来種ハンドブック．日本生態学会（編），地人書

14．山内祐平 2019．教育工学とアクティブラーニン
グ．日本教育工学会論文誌，42（3），191-200．

－ 55 －－外来種問題の生物学的根拠－．In:館，東京，pp．4-5．