高等学校理科「化学基礎」における学習指導要領に対応したサポート資料の作成【研究の概要】高等学校において，生徒の化学的に探究する能力と態度を育成するために，目的意識をもって行われる観察，実験の充実を図ることを目的とした。その手段として，導入の工夫や薬品の取り扱いなどの観察，実験に関する情報を集約した理科教員向けの「化学基礎」のサポート資料を作成した。さらに，サポート資料に基づき授業実践を行い，導入の工夫が目的意識の形成に効果的であること明らかにし，その結果をサポート資料に反映させた。
キーワード：高等学校，化学基礎，サポート資料，観察，実験，目的意識，導入

平

成

2

8

年

３

月

岩手県立総合教育センター
長

期

研

修

生

所属校 岩手県立北上翔南高等学校
平

松

訓

子

≪目次≫
Ⅰ

研究主題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１

Ⅱ

主題設定の理由・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１

Ⅲ

研究の目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１

Ⅳ

研究の目標・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１

Ⅴ

研究の見通し・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１

Ⅵ

研究構想・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２
１ 研究についての基本的な考え方・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２(1) 観察，実験の重要性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２(2) 目的意識をもった観察，実験について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２(3) 高校理科の現状・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２(4) これまでのサポート資料の活用状況および有用性・・・・・・・・・・・・・・・・・・３(5) 生徒が目的意識をもった観察，実験を行う手立て・・・・・・・・・・・・・・・・・・４(6) サポート資料について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４
２ 研究の授業実践計画・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９３ 研究の検証計画・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９(1) 導入の工夫の効果についての検証・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９(2) サポート資料についての検証・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９４ 研究構想図・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10

Ⅶ

授業実践・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11
１ 授業実践日程・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11(1) 授業実践の対象・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11(2) 授業実践の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11
２ 授業実践構想・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11
３ 授業実践と結果の分析および考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11(1) 実験「分子の極性」・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11(2) 実験「化学結合と物質の性質」・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15(3) ２つの実験を通して・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・19(4) サポート資料についての検証・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・20

Ⅷ

研究のまとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・20
１ 全体考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・20
２ 研究の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・20
３ 今後の課題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21＜おわりに＞・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21
Ⅸ

引用文献及び参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21

Ⅰ

研究主題
高等学校理科「化学基礎」における学習指導要領に対応したサポート資料の作成

Ⅱ

主題設定の理由
平成 21 年に告示された高等学校学習指導要領（文部科学省，2009）では理科の目標において，「目
的意識をもって観察，実験などを行い」と記されている。これは，単に指示されたとおりに操作を行うのではなく，生徒自らが考え，見通しをもって主体的に観察，実験などに取り組むことを示している。観察，実験などは化学的に探究する能力と態度を育成するものであり，化学に対する興味・関心は，しっかりとした目的意識をもって行われる観察，実験によって，より一層高めることができる。生徒が化学的事象を前にして，関心を高めたり，疑問をもったりした上で，意欲的に取り組むことが重要である。
しかし，科学技術振興機構理科教育支援センター（以下ＪＳＴ）（2010）と高校２年意識調査結果（岩手県教育委員会，2015）によると，観察，実験が十分に行われているとはいえない状況が見られる。これは，教科書準拠の指導書においても基礎知識や基本技能までは触れられていないものが多く，理科教員が，観察，実験を行う際の情報の収集に困難をきたしているため，授業経験の乏しい領域の観察，実験を敬遠してしまいがちであることが原因として考えられる。一方，生徒が与えられた指示に従うだけの，受け身的で作業的な観察，実験を行っている姿も見受けられる。
このような状況を改善するには，生徒に目的意識をもたせるための手段を含めた，観察，実験に関する情報を集約してサポート資料としてまとめる必要があると考えた。

Ⅲ

研究の目的
化学基礎のサポート資料を作成し，目的意識をもって行われる観察，実験の充実を促すことで，生徒の化学に対する興味・関心を高め，化学的に探究する能力と態度の育成に資する。

Ⅳ

研究の目標
当センターで研究されてきた「生物基礎」（千田，2013），「地学基礎」（小松原，2015），「科学と人間生活」（石塚，2015）のサポート資料を踏襲し，「化学基礎」のサポート資料を作成する。サポート資料の内容の中で，導入の工夫や薬品・器具の取り扱いに重点を置く。さらに，導入の工夫を行うことが，生徒の目的意識の形成につながることを，授業実践を通して明らかにする。

Ⅴ

研究の見通し目的意識をもって行われる観察，実験の充実を図るため，化学領域の授業経験が乏しい教員にとっても指導しやすいサポート資料を作成する。導入の工夫や化学領域を指導する際に特に必要となる安全面での留意点，薬品・実験器具の取り扱い方法，準備や手順の詳細など，実験に関する情報を集約した内容とする。導入の工夫としては，各実験に適した演示実験や発問，身近な物質や事象の提示，事象のモデル化を取り扱う。これらの導入の工夫が，生徒の化学に対する興味・関心や疑問を喚起し，目的意識の形成に効果的であるかを授業実践によって検証する。

1

Ⅵ

研究構想
１ 研究についての基本的な考え方(1) 観察，実験の重要性
学習指導要領はそれぞれの時代に合わせて改訂が行われてきた。しかし，どの時代の学習指導要領にも，理科教育の目標の一つとして，観察，実験などを行い科学的に探究する能力と態度を育成することが掲げられている。つまり，科学的に探究する能力と態度を育成する手段として，観察，実験は必要不可欠といえる。化学領域では，原子や分子といった極々小さい粒子
から，様々な現象を考えなければならない。目に見えないものをイメージし，理解を深めるた
めにも，観察，実験は重要である。
(2) 目的意識をもった観察，実験について
現行の高等学校学習指導要領（2009 年告示）では，「目的意識をもって観察，実験などを行
い，科学的に探究する能力と態度を育てる」と記され，物理，化学，生物，地学それぞれとその基礎を付したすべての科目において目標として掲げられている。また，高等学校学習指導要
領解説理科編（文部科学省，2009）では「『目的意識をもって観察，実験などを行い』とあるのは，科学的に探究する能力や態度を身に付けたり，自然の事物・現象についての体系的な知識を得させたりするため，生徒が目的意識をもって観察や実験などを行うように配慮し指導することを示している。観察や実験の目的を一人一人の生徒が明確に把握し，見通しをもって観察，実験などを主体的に行うように指導することが大切である」とある。このように，目的意識をもって観察，実験を行うことが重視されている。本研究では，「目的意識をもった観察，実験」
を「何を明らかにするために行う実験か十分に理解し，見通しをもって行われる観察，実験」ととらえた。もちろん，教員主導の観察，実験であっても，体験的学習は科学に対する興味・
関心や探究心を高めるには，大変有効である。しかし，科学的に探究する能力や態度を身につけるためには，プリントに記された手順に沿って淡々と操作的に行われる観察，実験では不十分である。生徒が目的を明確に意識し，興味・関心をもち，どのような結果が得られるか見通しをもって主体的に行われる観察，実験を通してこそ，身に付けられると考えられる。教員はこれらのことを踏まえた観察，実験になるよう工夫する必要がある。
(3) 高校理科の現状
ＪＳＴ（2010）によると，児童，生徒による観察や実験の頻度に関する問いに対して，月に１回以上行っている教員の割合は，小学校，中学校ではどちらも 95％以上であるのに対して，高校の理科では 25％に満たない現状が報告されている。一方，高校２年意識調査（岩手県教育委員会，2015）では，「理科で，観察，実験など体験を重視した授業を受けたいですか」という問いに対して，「そう思う」「どちらかと言えばそう思う」と答えた生徒の割合が 80％以上で，生徒の意識と実態に大きな差があり，観察，実験が十分とはいえない現状が見られる。また，
ＪＳＴと国立教育政策研究所（2009）によると，「実験の手順を生徒自身によく考えさせている」と思う教員の割合は 30％未満であった。これは，教員主導であり，目的意識が不十分なままに観察，実験が行われている実態があることを示している。
前述のＪＳＴ（2010）によると，観察，実験を行うにあたっての障害を，回答数の多かった順にあげると，「授業時間数の不足，大学入試への対応のための指導に時間を取られる，設備備品の不足，準備や片付けの時間の不足，消耗品の不足など」がある。また，「授業を充実させるためには，教材研究の時間の確保，備品や消耗品の充実，準備や片付けの時間確保，優れた2

教材や指導法に関する情報が必要だ」と感じている教員が多かった。観察，実験が十分に行えない原因として，時間的な要素が大きいことが読み取れる。
一方，筆者が化学領域以外を専門とする教員で化学基礎や化学を担当している教員に聞き取りを行ったところ，「薬品の取り扱いへの不安，安全面への不安，実験器具の使用方法や実験方法の詳
細が教科書に記載されていないなどの理由から実験を敬遠してしまう」といった声が聞かれた。
現行の高等学校学習指導要領では，生徒は，物理，化学，生物，地学の４領域から３領域以上を選択しなければならず，そのため専門外の科目を担当する教員が増えている。平成 21 年度の岩手県内における化学Ⅰの開設状況は全日制小学科中約 54％であるのに対し，平成 24 年度の化学基礎開
設状況は約 70％となっており，今まで化学を担当したことのない教員が化学をもつ場面が増えていると考えられる。
(4) これまでのサポート資料の活用状況および有用性
専門外の領域を担当する理科教員のニーズに応え，当センターでは「生物基礎」（千田，2013），「地学基礎」（小松原，2015）のサポート資料，また，４領域全ての内容を取り扱う「科学と人間
生活」（石塚，2015）のサポート資料を作成している。
「地学基礎」「科学と人間生活」については，発行後まだ１年を経過しておらず，普及途中であるため，「生物基礎」のサポート資料について，活用状況と内容に関する聞き取りを行った。その結果，サポート資料の存在を知っている教員の多くには活用されており，活用内容として【資料１】，優れている点として【資料２】のような声が聞かれた。また，「改善が必要な点があるか」との問いには，「現状のままで良い」「内容としては良いが周知方法に問題があるのではないか」との声が聞かれた。
【資料１】「生物基礎」サポート資料の活用内容
・実験前に材料の購入先や，準備にかかる日数等を参考にする。
・実験時に必要な用具・薬品の確認に活用する。
・パワーポイントで手順説明を作成する際に活用。
・プリントをアレンジして使用。
・生徒に対して，実験時に写真やイラストなどをスクリーンに投影して説明する。
・生徒に対して，実験時の失敗例や不具合を口頭で説明する。
【資料２】「生物基礎」サポート資料の優れている点
・自分は「目的意識」ということに留意して観察，実験をしているが，特に専門外の先生にとって，生徒に何を見るべきか，何を考えるべきか，ということを伝えるのは難しい。教員自体も明確に理解できないまま実験してしまう場合もある。サポート資料には「目的・内容」から「まとめ」まであるので，「目的意識」という点でもしっかりしている。
・専門の先生でも，専門外の先生でも活用できる内容である。
・実験に特化している。
・Word ファイル，PowerPoint ファイル，PDF ファイルとも保護をかけずに提供されているので，自分なりに変更・改訂しやすい。
・情報量が豊富。
「生物基礎」のサポート資料は，2013 年５月の岩手県高等学校教育研究会（以下高教研）理科部
会総会において出席者に配付されたほか，高教研生物部会が編集発行している「生物実験書」を購入している学校には，2014 年版からサポート資料のＤＶＤが添付されている。また，現在では当セ
3

ンターのＷｅｂページで全資料を公開している。しかし，実験書を購入しない学校があることや，実験書のＤＶＤと２枚組になっていることから見過ごされていることもあり，サポート資料がまだ周知されていない現状がある。
このように普及活動に課題はあるが，サポート資料の存在を知っている教員には好評であり活用されている。また，サポート資料に関する問い合わせが，Ｗｅｂページ掲載後はないものの，それ以前は，他県からもあったことや，サポート資料を活用している教員が専門，専門外を問わず，20年以上の経験を持つ教諭や講師，実習教諭と幅広いことから，ニーズは大きいといえる。これらのことから，これまでのサポート資料は理科教員にとって有用であるといえる。
(5) 生徒が目的意識をもった観察，実験を行う手立て
宮城県教育研修センター（2011）では，見通しや目的意識をもつことに深くかかわる過程として，「自然事象と出会う」「問題を見いだす」「予想や仮説をもつ」「方法を考える」の４つの過程に着目し，児童生徒の意識の流れを踏まえながら，教師のかかわりとして事象提示と働きかけの工夫を行っている。その結果，４つの段階が見通しや目的意識をもって観察，実験を行うことと深くかかわりあっていることを明らかにした。目的意識を十分にもたせるためには，「疑問を検証可能な問題に高める働きかけ」が重要であり，特に「事象を引き起こす要因」を意識させる発問や説明，既習事項を想起させる発問や説明，それらを関連づける発問，説明を行い，そこから得られた情報を児童生徒の発表や板書を通して整理させることが効果的であることも述べられている。また，見通しや目的意識をもった観察，実験は生徒の主体的活動につながり，その後の考察活動が充実する
ことが報告されている。
本研究では，生徒が目的意識をもった観察，実験を行うために，効果が大きいと考えられ，かつ岩手県内の理科教員に一番取り組んでほしい点として，「自然事象と出会う」「問題を見いだす」過程に的を絞り，導入を工夫することを手立てとして取り上げた。つまり，既習事項を踏まえて自然事象を提示することで疑問を喚起し，事象を起こす要因や解決の方向性を意識させることで疑問を検証可能な問題に高める働きかけを導入に取り入れる。これにより，生徒が目的意識をもって観察，実験を行うことができると考えた。
導入の手法としては，各実験に適した演示実験や発問，身近な物質や事象の提示，事象のモデル化を扱う。また，一つの導入を考える上で次の２つの視点をふまえる。
○「生徒にどのような力を付けたいか」という授業（観察，実験）のゴールを設定する。
○系統性を考え，小学校，中学校を含めた既習事項を確認し，ゴールにたどり着くために必要な要
素を洗い出す。
(6) サポート資料について
ア

サポート資料作成のねらい
本研究で作成するサポート資料は，観察，実験の教材研究や準備の効率化を図り，導入の工夫を取り入れることで，生徒一人一人が目的を明確に把握し，見通しをもって主体的に行う観察，実験が行われることに役立てようとするものである。また，薬品の取り扱いや後処理の方法，安全面の留意点を盛り込むことで，化学専門外の教員における化学の観察，実験への不安感や抵抗感を払拭し，すべての理科教員が目的意識をもった観察，実験を中心とした授業が展開できることをねらいとしている。

4

イ

サポート資料の構成
当センターの研究成果物「生物基礎」（千田，2013），「地学基礎」（小松原，2015），「科学と人間
生活」（石塚，2015）のサポート資料と同様の構成とし，化学領域の観察，実験にあった内容とする。

(ｱ) 観察，実験の一覧(ｲ) サポート資料の見方(ｳ) 観察，実験のページ
・タイトル，難易度，教材の入手日数，準備時間，実施時間
・目的，内容，既習事項，トピックス
・留意点（指導面，導入例，安全面，後処理，その他）
・教材の入手方法，準備（薬品の調製や取り扱い），手順，まとめ・考察，後片付け（薬品の廃棄
方法）
・実験器具の取り扱い
・失敗例，別法 等(ｴ) 巻末資料
・観察，実験の注意事項
・試薬の調整法
・その他観察，実験に関わる情報 等

タイトル
指導上の留意点

観察，実験の目的

実験の難易度，
準備時間など実験の簡単な解説

単元のねらい観察，実験のねらい
観察，実験の内容

小学校・中学校での既習事項

インデックス【図１】サポート資料の構成１5安全面での留意点

後処理導入のポイント導入の具体例【図２】サポート資料の構成２
準備の大まかな流れ

教材の簡単な
入手方法

実験に必要な
材料・器具・薬品【図３】サポート資料の構成３6準備の詳細－前日まで－

生徒に配布する
実験器具等
１回分のセット【図４】サポート資料の構成４

授業の大まかな流れ

準備の詳細－実験当日－【図５】サポート資料の構成５7観察，実験の詳しい操作

まとめ・考察

後片付け

失敗例
原因と解決法【図６】サポート資料の構成６

別法【図７】サポート資料の構成７8ウ

サポート資料で扱う観察，実験の内容
現行で各社から出版されている「化学基礎」の教科書（【資料３】）の内容を精査し，先行研究を参考に学習指導要領に沿った観察，実験を中心に取り扱う。薬品・器具の有無や小学校・中学校との系統性を考慮し，多くの学校で実施できるものとする。別法では，観察，実験のゴール設定に応じた方法を記載し，各学校の特色に応じて扱えるものにする。
【資料３】「化学基礎」文部科学省検定済教科書（平成 23 年３月 30 日検定済）・「化学基礎」東京書籍株式会社

・「新編化学基礎」東京書籍株式会社

・「化学基礎」実教出版株式会社

・「新版化学基礎」実教出版株式会社

・「高校化学基礎」実教出版株式会社

・「化学基礎」株式会社 新興出版啓林館

・「新編 化学基礎」株式会社 新興出版啓林館 ・「化学基礎」数研出版株式会社
・「高等学校 化学基礎」数研出版株式会社

・「新編 化学基礎」数研出版株式会社

・「高等学校 化学基礎」株式会社 第一学習社
・「高等学校 新化学基礎」株式会社 第一学習社
２

研究の授業実践計画
所属校にて，サポート内容に掲載した２つの観察，実験を取り上げ，授業実践を行う。

３

研究の検証計画(1) 導入の工夫の効果についての検証
授業実践を行い，導入の工夫が目的意識につながったか検証する。
(2) サポート資料についての検証
サポート資料を活用した観察，実験を参観した教員の意見より，サポート資料の有効性について検証する。

9

４

研究構想図
【図８】はⅥの１～３を図に示したものである。

教員の実態

生徒の実態

・化学専門外の教員は，薬品の取り扱いや安全面への不安か
ら観察，実験を敬遠しがち・観察，実験に関係する時間の確保が困難
・教員主導の観察，実験が多い

・観察，実験など体験を重視した授業を希望・行っている観察，実験は目的
意識が不十分なものが多い

高等学校理科「化学基礎」におけるサポート資料の作成＜サポート資料記載事項＞
薬品の取り扱い

＜教員＞

＜生徒＞

不安感や抵抗感の払拭

後処理の方法

実感を伴った事象との安全面の留意点

準備，後片付けの時間

失敗例や別法

短縮

目的を明確に提示

導入例
演示実験，発問，
事象提示，モデル化

関わりが増加する

目的意識をもった主体
的活動

生徒の興味・関心を興味・関心が高まる

喚起

目的意識をもった観察，実験の充実

化学的に探究する能力と態度の育成【図８】研究構想図
10

Ⅶ

授業実践
１

授業実践日程(1) 授業実践の対象
岩手県立北上翔南高等学校

総合学科 １年３組 男 15 名 女 25 名 計 40 名
１年６組 男 12 名 女 28 名 計 40 名

(2) 授業実践の内容
平成 27 年９月 17 日 １年３組 ２校時 実験「分子の極性」
１年６組 ５校時 実験「化学結合と物質の性質」
平成 27 年９月 24 日 １年３組 ２校時 実験「化学結合と物質の性質」
１年６組 ５校時 実験「分子の極性」
２

授業実践構想学校の授業の進度から，授業実践を行う単元として「物質の構成」の中の「物質と化学結合」を選択した。この単元では「イオン結合，金属結合，共有結合とそれらの結合でできた物質の性質について観察，実験を行い，物質の性質が化学結合により特徴付けられることを理解させること」が主なねらいである。
本研究における「生徒が目的意識をもっている」とは，「生徒が何を明らかにするために行う実験か十分に理解し，見通しをもって行っている」とした。そこで，授業実践では，「分子の極性」と「化学結合と物質の性質」の２つの実験をサポート資料の手順に従って準備から行い，導入の効果とサポート資料の有効性について検証を行うことを目的とした。導入の効果については，生徒の目的意識につながるか，また，導入を行うことで生徒が目的意識をもって実験を行ったかを分析，考察した。
３ 授業実践と結果の分析および考察(1) 実験「分子の極性」
ア 実験の目的と授業の目標
この実験の目的は「溶解性の違いから極性の有無を確かめ，その結果と分子の構造から考察する」とした。
また，授業の目標を，「液体と液体が混じる・混じらない，固体が液体に溶ける・溶けないという現象から，極性を判断し，極性と分子の構造から試料の特定を行うこと」とした。
イ 導入
アの実験の目的を生徒に明確に意識させるためには，液体と液体の溶ける（混じる：ここでは同義として扱う），溶けない（混じらない，分離する：ここでは同義として扱う）という現象を確認し，なぜその現象が起きるのか疑問を喚起し，その要因が極性であることを意識させることが必要であると考えた。従って，今回は導入の手法として演示実験を用い，次のように行った。
(ｱ)

目でわかりやすいように色を付けた液体を混合し，混じる現象と混じらない現象を見せる。
(ｲ) 身近な例としてドレッシングや，水と油の例を話す。
(ｳ)

なぜ，混じる現象と混じらない現象が起こるのか発問し，極性が関係していることに気付かせる。さらに，極性があるもの同士，無いもの同士はそれぞれ混じり，極性があるものとないものは混じらないことを確認する。
11

(ｴ) 混じる，混じらないが分かれば，極性が考えられることを確認する。
(ｵ) 使用する試料の分子モデルを示し，極性の有無を確認する。
ウ

資料収集
ここでは「生徒が目的意識をもっている状態」であれば，「極性の有無から溶解性を予想し，予想をもとに見通しをもって主体的，積極的に操作を行い，実験結果と極性，分子の構造から考察を行う」と考えた。それらを検証するため，授業実践の資料として，ビデオ撮影による記録のほか，生徒が記入したワークシート及びアンケートの解析を行った。

エ

実験内容
無色透明の液体３種類（極性分子の水とエタノール，無極性分子のヘキサン）と無極性分子の固体（ヨウ素）を混ぜ合わせ溶解性を調べることにより，それぞれの液体の種類を当てる。分子モデ
ルを用いて極性を確認し，予想を立ててから操作に入る。予想段階では，極性のみで考えるため，
エタノールと水の区別をすることができない。実際にはエタノールは極性分子である水とも無極性分子であるヘキサン，ヨウ素とも混じり合うことになる。予想と結果が異なることから，極性を考える際に必要であった分子の構造に戻って考えさせる内容である。３～４人のグループを作り，予想と考察は，まず個人で行い，その後グループで意見を出し合った。また，操作は全てグループで行った。なお，生徒にとって，分子には分子の形と電気陰性度の違いから極性分子と無極性分子とがあり，極性分子同士，無極性分子同士（似たもの同士）は混じり合い，極性分子と無極性分子は混じり合わないことは既習事項である。

【図９】導入１【図 10】導入２【図 12】生徒の様子１
オ【図 11】導入３【図 13】実験「分子の極性」

結果の分析および考察(ｱ) 導入の工夫が目的意識につながっていたか
導入の色の付いた液体において層になる現象を見せたとき「おー」と喚声が起こり，「なんで」12という疑問の声や，「水と油みたい」といった声が聞かれた。また，ワークシートやアンケートの自由記述には「二つの液体が混じらないとき，液体が層になるのに驚いた。」という感想が複数あった。また，「なぜ，油と水が分離するのか，今日の授業で分かりました。」と導入で提示した水と油の話と実験結果を結びつけている感想もあった。これらのことから，導入によって，混じる，混じらないという現象に対し疑問を喚起し，その要因が極性であることを意識させることができたと考えられる。
アンケートの「実験前に行った色の付いた液体の混合などを見たり聞いたりしたことで，溶ける（混じる），溶けない（混じらない）という現象には極性が関係していることに気付きましたか」という問いに，97.0％が肯定的に答えていることからも，目的意識につながる適切な導入であったと言える（【図 14】）。
Ｑ１ 実験前に行った色の付いた液体の混合等を見たり聞いたりしたことで，溶ける（混じる），溶けない（混じらない）という現象には極性が関係していることに気付きましたか？

38.5

0%

10%

そう思う

20%
まあそう思う

3.1

58.5

30%

40%

50%

あまりそう思わない

60%

70%

そう思わない

0

80%

90%

どちらともいえない

100%

N=65

端数処理のため，合計が100％にならない場合があります【図 14】実験「分子の極性」における生徒アンケート結果１(ｲ) 目的意識をもって観察，実験を行っていたか
ワークシートの「Ａ～Ｃがどのようになれば水，エタノール，ヘキサンと判断できるか」という予想の欄には，「水はエタノールと混じり合う（極性分子同士だから）。でも，ヨウ素とヘキサンとは混じり合わない（極性分子と無極性分子だから）。」のように，極性の有無から溶解性を考えられている生徒が 64 人中 58 人で 90.6％となった。
アンケートの「自分で実験の結果を予想できましたか」という問いに対しては，90.7％が肯定的に答えている（【図 15】Ｑ２）。
「そう思わない」と答えた生徒であっても，ワークシートの記述によると極性から予想できており，予想と結果が異なってしまったため，「予想できなかった」と答えたと考えられる。感想にも「結果が予想と異なり（略）」との記述が見られた。
これらのことから，ほとんどの生徒が，極性で考えることによって解決できることを意識し，見通しをもつことができたと考えられる。つまり，目的意識をもった状態で実験に臨んでいると考えられる。
考察では，「物質Ａは水と考えられる。その根拠は，水は極性分子であるエタノールとは混じり合い，無極性分子のヨウ素とヘキサンとは混じり合わない。」のように，溶解性から極性を考え，極性から物質が何であるかを論じている生徒が多く見られた。単に「ヨウ素が溶けたから」ではなく「無極性であるヨウ素が溶けたから」のように，極性，無極性という語句を用いて考察を行っている生徒は 64 人中 52 人の 81.3％であった。実験を行っている最中は，臭いについての発言も聞かれたが，考察段階では臭いではなく溶解性の結果から論じられていた。エタノールの考察
では，「物質Ｃはエタノールと考えられる。その根拠は，エタノールは極性分子で，極性分子である水と混じり，分子モデルの似ているヘキサンとも混じるからである。」との記述が見られた。また，「最初はとてもビックリしたが，分子の形を見たときに『あぁー』となって他にもないのか探13

してみたくなった。
」と感想を述べている生徒もいた。少し難しい内容ではあるが，極性と構造に着目させることができたと考えられる。
アンケートの「自分で考察をすることができましたか」という問いには，87.6％が肯定的に答えている（【図 15】Ｑ３）。
これらのことから，考察活動が充実していることが読み取れる。目的意識をもって考察まで行うことができたと考えられる。
アンケートの「『溶解性を分子の極性から考える実験だ』とわかって行いましたか」という問いにおいて，87.7％が肯定的に答えていることからも目的意識をもって実験を行えていたと考えられる（【図 15】Ｑ４）。否定的な回答をした生徒５名のうち，１名は予想から考察までしっかり行えていたが，１名はワークシート未提出で，３名は予想が極性に基づいていなかったり，考察が不十分であったりした。目的意識をもつことが，考察や授業に対する姿勢にも影響を及ぼしていると思われる。
ワークシートやアンケートの自由記述では，「今回のように自分の考えを予想と結果にていねいにまとめ，グループでしっかりと取り組んで，その予想がどれだけ実験に大切なことかを知ることができた。これから，実験する機会が増えるので，自分から積極的に取り組んで行きたいと思うことができた。
」と述べた生徒がいた。他にも「家でもやれそうなものがあったらやってみたい」「他にもないのか探してみたい」など，主体的，積極的な活動を表す文言がみられた。アンケー
トの「意欲的・積極的に実験に取り組むことができましたか」という問いに対して 95.4％が肯定的に回答していることからも，主体的な活動ができていたと言える（【図 15】Ｑ５）。
これらのことから，生徒は極性の有無から溶解性の予想を立て，それをもとに見通しをもって主体的，積極的に操作を行い，実験結果と極性，分子の構造から考察を行っており，目的意識をもって実験を行っていたと考えられる。
Ｑ２ 自分で予想することができましたか？

4.6

36.9

4.6

53.8

0

Ｑ３ 自分で考察をすることができましたか？

1.5

33.8

53.8

10.8

Ｑ４ 「溶解性を分子の極性から考える実験だ」とわかって実験を行いましたか？
23.1

4.6

64.6

7.7 0

Ｑ５ 意欲的・積極的に実験に取り組むことができましたか？

1.5

75.4

0%

10%
そう思う

20%
まあそう思う

30%

40%

20.0

50%

0

60%

70%

80%

3.1
0

90%

100%

N=65
あまりそう思わない
そう思わないどちらともいえない
端数処理のため，合計が100％にならない場合があります【図 15】実験「分子の極性」における生徒アンケート結果２14

(ｳ) まとめ(ｱ)(ｲ)より，今回行った導入は適切であり，導入の効果により生徒は目的意識をもって実験を行っていたと考えられる。
(2) 実験「化学結合と物質の性質」
ア

実験の目的と授業の目標
この実験の目的を「電気伝導性を，電子の流れと化学結合との関わりから考えることで，化学結合の理解を深める」とした。
また，授業の目標を，「固体，水溶液，融解液での電気伝導性を調べ，電気を流したときの試料中の電子の動き（イオン結晶の場合は電子とイオンの動き）を考えることで，試料の結晶の種類を特定する」とした。

イ 導入
アの実験の目的を生徒に明確に意識させるためには，電気を通すもの通さないものを確認し，
なぜ通るものと通らないものがあるのか疑問を喚起し，その要因が結合と電子の関係にあることを意識させることが必要であると考えた。従って，今回は導入の手法として演示実験を用い，次のように行った。
(ｱ) 実験で実際に使用するテスターを用いて，電気を通すもの通さないものを小学校，中学校の既習事項を用い，発問によって確認する。
(ｲ) なぜ電気を通すものと通さないものがあるのか発問する。
(ｳ)

電流の流れは電子の流れであること，つまり，「ブザーがなったということは，電極間に電子が流れた」ということを確認する。
(ｴ) 結晶のモデル図を見ながら，状態が変化したらどうなるか，そこに電子が流れるか，流れな
いかを考える実験であることを確認する。
ウ

資料収集
ここでは「生徒が目的意識をもっている状態」であれば，「電気，電子，結合との関係から，
電気伝導性を粒子の状態で考え，見通しをもって主体的，積極的に操作を行い，実験結果から考察を行う」と考えた。それらを検証するため，授業実践の資料として，ビデオ撮影による記録のほか，生徒が記入したワークシート及びアンケートの解析を行った。

エ

実験内容
食塩，砂糖，スズ，石英砂の固体，水溶液，液体による電気伝導性を調べることにより，それぞれの結晶の種類を考える。操作は３～４人のグループで行った。考察は個人で行った後に，グループで意見を出し合った。なお，生徒にとって，イオン結晶，分子結晶，金属結晶，共有結合の結晶の構造や性質については既習事項である。

15

【図 16】導入４【図 17】導入５【図 19】生徒の様子２オ【図 18】導入６【図 20】実験「化学結合と物質の性質」

授業実践の結果の分析および考察(ｱ) 導入の工夫が目的意識につながっていたか
導入で，金属スプーンやプラスチックのスプーン，ガラス棒などの電気伝導性を発問しながら確かめ，「ここまでは小学校の内容だよ」というと「え。小学校で」と驚きの声が上がった。また，「電気の正体は」という発問に対して，「電子」とすぐに出てきていたが，ワークシートやアンケートの感想に「電流の正体が電子だと初めて知った」との記述が多くみられ，既習事項確認の重要性を改めて感じた。
アンケートの「実験前に行った『LED が点く，点かない（ブザーが鳴る，鳴らない）』の演示実
験から，『電気が流れることは電子が流れるということだ』と気付きましたか」という問いに対して，97.2％が肯定的に答えている（【図 21】Ｑ６①）。操作に入る前に行ったワークシートの記述の「確認：ブザーが鳴ったとき電極の間では何がおきているか」でも，67 人中「電子が流れている，電子が移動している」が 52 人，「電気・電流が流れている」が９人，電子という語句は使っているが「電子が電極にくっついた」のように間違っていた生徒が５人，その他が１人であり，ブザーが鳴った時に，その物質に電子が流れたと印象付けられたと考えられる。それに対し，「電気が流れるということは結合から考えられると気付きましたか」という問いに肯定的な回答は70.4％にとどまった（【図 21】Ｑ６②）。これは，結合には電子が関係しているという理解がまだ定着していなかったことが原因と考えられる。導入の際に，結合３種類を発問したが，なかなか出てこなかったことからも，結合に関する基本的な理解の定着が低いことがわかる。授業を行う
前の生徒の実態把握が不十分であった。
これらのことから，今回行った導入は，電気伝導性と電子の関係を生徒に意識させられた点では適切であった。しかし，「電子が関係しているということは結合で考えられる」と意識させるには，生徒の化学結合への理解が不足していたと考えられる。
16

Ｑ６ 実験前に行った「LEDが点く，点かない（ブザーが鳴る，鳴らない）」などの演示実験から① 「電気が流れるということは，電子が流れるということだ」と気付きましたか？

1.4

1.4

76.1

21.1

0

② 「電気が流れるということは，結合から考えられる」と気付きましたか？
19.7

0%

10%

そう思う

50.7

20%
まあそう思う

30%

40%

50%

あまりそう思わない

60%

70%

そう思わない

16.9

7.0

5.6

80%

90%

100%

どちらともいえない

N=71

端数処理のため，合計が100％にならない場合があります【図 21】実験「化学結合と物質の性質」における生徒アンケート結果１(ｲ) 目的意識をもって観察，実験を行っていたか
この実験では，予想をする時間を取っておらず，ワークシートにも予想の欄は設けていなかった。
それでも，アンケートで 85.9％の生徒が実験の結果を予想することができたと答えている（【図 22】Ｑ７）。導入の際に，ブザーが鳴るか鳴らないかを発問しながら行い，実験の際にも同じように考えながら行うように指示したことが効果的であったと考えられる。ワークシートの感想でも「自分の予想と結果が違いびっくりしたのが，塩化ナトリウムを熱したものに電気が流れたことでした。
電気が流れると思っていたものが本当は流れなかったりと，実験を通して結果がわかってよかったです。」「予想もしっかり立てたので，すごく楽しかったです。
」「楽しいだけじゃなく，どうしてこうなるのかを考えながらできた。」という記述があり，自分で電子もしくは電気が流れるかどうか
予想しながら，さらにはどうして電子が流れるのか考えながら実験を行っていた生徒が多かったと考えられる。これらのことから，ほとんど生徒が，電気伝導性で考えることによって解決できることを意識し，見通しをもつことができたと考えられる。つまり，目的意識をもった状態で実験に臨んでいたと考えられる。
ワークシートの考察の記述では「イオン結晶と考える根拠は，固体では，イオンが自由に動きまわれないため電子が流れない。液体，水溶液ではイオンが動けるため電子が流れることができるから。
」や「金属結晶と考える根拠は，自由電子があるので固体でも電子を通すから。」のように結合と電子の関係から論じられているものが多数あった。アンケートの「自分で考察をすることができましたか」という問いには，92.9％が肯定的に回答している（【図 22】Ｑ８）。
その一方で，ワークシートの考察の記述において，「固体，液体，水溶液のすべてで電気が流れなかったから分子結晶と考えられる。
」や「固体で電気が流れたから金属結晶である。」のように電気伝導性の有無から考察している生徒も多数おり，イオン結晶，分子結晶，金属結晶いずれにおいても 30～40％程度となった。もちろん，この考察は間違えではないが，今回ゴールとした「電子と結合の関係から考える」には一歩足りないものとなってしまった。これは，(ｱ)で述べたように，導入の時点で「電気は電子の流れである」との確認はできたものの，「電子が関係しているということは結合で考えられる」とは結び付けられなかったことが原因と考えられる。
アンケートの「『電子が流れる』ということから，『電気伝導性を化学結合との関わりから考える実験である』とわかって実験を行いましたか」という問いには 84.3％が肯定的に回答している
17

（【図 22】Ｑ９）。この 84.3％に含まれる生徒の中には，目的を「電気伝導性の有無から結晶の種類を考える」と捉えている生徒も含まれていると思われるが，ほとんどの生徒が目的意識をもって実験を行うことができたと考えられる。
また，この問いで「そう思わない」と答えた生徒は３人であった。このうち１人はワークシートの考察では「金属結晶と考える根拠は，スズは金属だから。」と答えており，後の２人はワークシ
ートを未提出であった。また，「あまりそう思わない」と答えた生徒の中にも「水に溶けず固体のままだから金属結晶である。」と溶解性から答えている生徒もいた。実験「分子の極性」と同様に，目的意識をもつことの重要性を表す結果となった。
これらのことから，目的意識をもって予想しながら実験を行い，考察までできているが，(ｱ)で述べたように，今回行った導入が設定したゴールに対して不十分であったため，本来の目的意識と少しずれてしまった生徒がいたと考えられる。生徒の理解度に応じ，ゴールの設定を「電気伝導性の有無から結晶の種類を考える」とするか，導入に化学結合と電子の関係の確認を加える，または，
実験後に電気が流れることと化学結合との関係についての学習を補う必要があった。観察，実験を行う際は，まず，担当教員が生徒の実態を把握した上でゴールを設定し，そのゴールに到達するために必要な導入を行うことが重要であると言える。
アンケートの「意欲的・積極的に実験に取り組むことができましたか」という問いに肯定的に答えた生徒が 100％となったことから，目的意識のずれはあるものの，予想しながら実験を行うなど，主体的な活動につながっていたと言える（【図 22】Ｑ10）。

2.8 1.4Ｑ７ 自分で予想をすることができましたか？
40.8

45.1

9.9

1.4 1.4Ｑ８ 自分で考察をすることができましたか？
40.0

52.9

4.3

Ｑ９ 「『電子が流れる』ということから，電気伝導性を化学結合との関わりから考える実験である」とわかって実験を行いましたか？
22.9

61.4

7.1

4.3 4.3

Ｑ10 意欲的・積極的に実験に取り組むことができましたか？
80.3

0%

10%
そう思う

20%
まあそう思う

30%

40%

50%

あまりそう思わない

60%

70%

そう思わない

19.7

0

90%

100%

どちらともいえない

N=71

80%

端数処理のため，合計が100％にならない場合があります【図 22】実験「化学結合と物質の性質」における生徒アンケート結果２18

(ｳ) まとめ(ｱ)(ｲ)より，今回行った導入は対象生徒にとって不十分な面があり，目的意識にずれは生じたものの，導入の効果により，生徒は目的意識をもって実験を行っていたと考えられる。
(3) ２つの実験を通して２つの授業終了後に行ったアンケートの自由記述「２回の授業を受けた感想やわかったことなど
自由に記入してください」について，テキストマイニングソフトにより分析を行った。【図23】はクラスター分析の結果をデンドログラム（樹形図）で表したものである。クラスター分析とは，文章を単語やフレーズなどの単位に分割し，それらの出現傾向などから，類似度の高い文章をグループにまとめる方法であり，客観的に分類できる。今回のアンケートの自由記述は，【図23】のように，３群に分けられる。それぞれ，「化学的な思考」「授業の感想」「活動内容」とグループ名をつけ，文章の抽出を行った。
「化学的な思考」では「分子の極性は少し難しかったですが，水溶液が混じるときに極性が関係してくることは理解できた。」「極性分子と無極性分子同士が混じらないのを初めて知った。また，
エタノールが無極性分子と混じることについて，様々な考察ができたのでよかった。
」「状態変化によって電気を通すものもあればそうでないものもあってとても不思議に思っていましたが，結合がそれぞれ違うことがわかっておもしろいなと思いました。」などの理解の深まりがわかる感想が見られた。また，「液体と液体を混ぜると色が変わったり，分離したりするのを見られて楽しかったです。電気が流れることは，電子が流れるというのもわかって良かったです。」と導入に関する感想も見られた。
「授業の感想」では「今まで授業で習ってきたことや，生活の中で知っていた知識が実験を通すことで一つにつながることができたと思う。」「自分達で説明を聞いた後に結果を調べるのはとても楽しかったです。
」などの感想があった。
「活動内容」では「自分で実験結果を予想しても実際の結果とは異なる結果が出たりしておもしろかった。全体的に実験がスムーズにできて良かった。もっと難しい実験にも挑戦したい。」「楽しくしっかりと学び考えながら実験できたと思うのでよかったと思います。」「自分から積極的に取り組み，どうしてこうなるのか，なぜこうなったのかを実験プリントに書きながら考えることができた。
」などの感想があった。「活動内容」について述べた生徒は74人中27人で，自由記述においては高い値といえる。このことから，活動が印象的であったと考えられる。「予想」「積極的」といった言葉も多く使われており，主体的な活動ができた生徒が多かったと考えられる。
これらのことから，今回の実験は，主体的な活動であり，実験を通して理解が深まり，化学を学
ぶ楽しさを体験し，探究したいという態度の育成につながるものであったと考えられる。主体的な活動となった要因の一つとして，導入を工夫することで，目的意識をしっかりもたせたことがあげ
られる。

19

化学的な思考

授業の感想

活動内容
【図 23】アンケート自由記述の主題分類(4) サポート資料についての検証
サポート資料を活用した実験を参観した教員８人から回答が得られ，その意見をまとめ，サポート資料の有効性について，分析，考察を行った。
教員からは「内容が教科書に沿ったものである所がよい。『楽しい実験』のような本はあるが実際には使えないものが多い。」「生徒が積極的に実験に参加し，考えていた。後日，『実験のここがわからなかった』と聞きに来た生徒がいた。初めてのことだった。」「導入もわかりやすくてよかった。自分が担当するときはぜひ取り入れたいと思う。」「準備，後片付けの詳細があるのが良い。
」という意見をいただいた。
一方で，「エタノールを用いるのは内容として難しい。」「準備や後片付けが手間なものは結局やらなくなる。今回の極性の実験は洗い物が多く大変だ。
」という意見をいただいた。
これらのことから，サポート資料を更に改善することで，有効的な資料になり得ると考えられる。改善の方向性を以下のようにまとめ，改善を行い，サポート資料に反映させた。
・サポート資料の内容を整理する・別法で理解度に応じて対応できるように更に工夫する
・準備や後片付けをできるだけ簡潔に行えるよう更に工夫する
Ⅷ

研究のまとめ
１ 全体考察実践結果の分析と考察より，導入の工夫を行うことで，生徒は目的意識をもって実験に臨むことができたと考えられる。その結果，実験結果がどうなるか予想しながら，どうしてこうなるのか考察するなど，積極的，主体的な活動ができたと考えられる。化学基礎全体を通してこのような体験を積み重ねることにより，化学的に探究する能力と態度の育成が期待できる。目的意識をもった観察，実験を充実させるために，導入例や薬品の取り扱い，後処理の方法，安全面の留意点，失敗例や別法といった情報をまとめたサポート資料は指導する教員の一助となり得ると考え
られる。
２

研究の成果
本研究は，導入の工夫や薬品・器具の取り扱いに重点を置いた「化学基礎」のサポート資料を作成しようとしたものである。また，導入の工夫を行うことが，生徒の目的意識の形成につながることを明らかにするため，授業実践をおこなった。本研究で明らかになった成果は以下のとお20

りである。
(1)「化学基礎」の目標に基づき，教科書，先行研究，文献から，観察，実験の指導に必要とされる情報を明らかにし，教員にとって有用で，生徒の目的意識や意欲を喚起できるような観察，実験を抽出し，サポート資料を作成できた。

(2)

生徒に目的意識をもって観察，実験を行わせるためには，導入の工夫が効果的であることを明らかにすることができた。

３

今後の課題
今後の課題としては，以下の点が挙げられる。

(1)

本研究では，数ある観察，実験の中からいくつか抽出し，導入も含めてサポート資料として作成した。しかし，多様な生徒の実態に応えるには十分とは言い難い。そこで，より多くの観察，実験を取り扱ったり，教材を開発したりするなど，サポート資料のさらなる充実を図る必
要がある。

(2)

サポート資料の有効性の検証と，観察，実験の内容の改善点を見つけるため，他分野が専門の教員による実践報告の収集を行い，サポート資料に反映させていく必要がある。

(3) 科学的正確性を高めるため，専門的な目によるサポート資料の精査を行う必要がある。
＜おわりに＞
長期研修の機会を与えていただいた関係諸機関の各位並びに所属校の諸先生方と生徒のみなさんに心から感謝を申し上げ，結びの言葉といたします。
Ⅸ

引用文献および参考文献【引用文献】
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教育センター
科学技術振興機構理科教育支援センター(2010)，『平成 20 年度高等学校理科教員実態調査報告書』，
p.74，pp.88-89
科学技術振興機構理科教育支援センター・国立教育政策研究所(2009)，『平成 20 年度高等学校理科教員実態調査集計結果（速報）』，pp.１-38
小松原清敬(2015)，『高等学校理科「地学基礎」におけるサポート資料の作成』，岩手県立総合教育センター
千田和則(2013)，『高等学校「生物基礎」における観察，実験サポート資料の作成』，岩手県立総合
教育センター
文部科学省(2009)，『高等学校学習指導要領』，p.64
文部科学省(2009)，『高等学校学習指導要領解説 理科編』
，実教出版株式会社，p.12，p.54【参考文献】
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青少年教育研究センター(2014)，『高校生の科学等に関する意識調査報告書』，国立青少年教育振興機構 青少年教育研究センター
齋藤耕子(2012)，『高等学校理科における小・中学校との系統性を重視した指導法についての研究』，
岩手県立総合教育センター
21

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羽村昭彦他(2007)，「高等学校理科における科学的な思考力を育成するための指導と評価の工夫」，『広島県立教育センター研究紀要第 34 号』，pp.25-44
林原広幸(2006)，「目的意識を持ち主体的に観察，実験に取り組むための指導方法の工夫」，『岡山県教育センター長期研修員研究報告書』，pp.41-46
矢野英明(2009)ら，「子どもが問題を持つようにして主体的な観察・実験へと導く」，『VIEW21
Vol.3 小学版』
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http://www.pref.iwate.jp/dbps_data/_material_/_files/000/000/039/666/isiki.pdf （ 2015 年
11 月 20 日閲覧）
宮城県教育研修センター(2011)，研究報告書「主体的に問題解決を行う理科授業を目指して」
http://www.edu-c.pref.miyagi.jp/longres/H22_A/pdf/rika/rika-02.pdf（2015 年 11 月 20 日閲
覧）【参考w e bページ】
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観察・実験集」
http://www.pref.kochi.lg.jp/soshiki/310308/files/2012120700256/2012120700256_www_pref_kochi_lg_jp_uploaded_life_91885_326802_misc.pdf（2015 年 11 月 20 日閲覧）
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宮城県総合教育センター研究報告書(2014)，「生徒が観察，実験に目的意識をもって取り組む理科授業」
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http://www.fuku-c.ed.jp/center/houkokusyo/h17/h17rikacyouken.pdf（2015 年 11 月 20 日閲覧）23