＜要旨＞ 学校教育部門作品「ふくおか教育論文」

科学的に探究する子供を育成する理科学習指導
素朴概念を活かした教材の開発と構成を通して

筑紫野市立原田小学校
教諭

橘

穂

乃

果

こんな手立てによって…

こんな成果があった！

子供の素朴概念を活かした教材開発と構成を次のように工夫した。
① 子供の科学的事象に対する素朴概
念の把握② 素朴概念を揺さぶり知的葛藤を生み出す教材の開発③ 素朴概念から科学概念への変容・更新を促進する教材の配列

科学的に探究する子供として，次の姿を実現することができた。
① 自分独自の問いや予想にこだわりをもって観察・実験を行う姿② 納得解を得るまで友達と協働して繰り返し観察・実験を行う姿③ 素朴概念を価値ある科学的な概念へと自ら変容・更新させる姿

１

考えた
これからの時代は ICT や AI が人間に代わり多くの労働を担う社会になることが予想される。

このような時代において，初等理科教育で育成すべき資質・能力は，自分の予想に基づいて探究方法を計画したり，自分の納得がいくまで，他者と協働しながら探求し続けたりする「科学的に探究すること」であると考える。また，平成 30 年度全国学力・学習状況調査の児童質問紙
調査結果から自らの従来の理科授業実践を省察すると，子供の探究心を喚起することよりも，形式的な問題解決の授業に陥っていたのではないかと考えた。そこで，子供が科学的に探究す
る理科学習指導を目指し，子供の素朴概念を探究の出発点とし，探究する子供の３つの特性が発揮できるような教材開発と構成の在り方を究明することを目標に研究に取り組むことにした。
２

やってみた
第３学年の理科における「音のふしぎ」，「電気の通り道」の２つの単元で実践を行った。実践授業１「音の不思議」では，声の伝わりについての子供の素朴概念を把握し，糸電話の糸をストロー・木・針金に変えた「◇◇電話」の教材の開発と構成を工夫した。実践２「電気の通り道」では，電気の通り道についての子供の素朴概念を把握し，導線の長さ・形・高さを変えた事象の教材の開発と構成を工夫した。これらのような子供の素朴概念を基に開発，構成した教材によって，子供が自分の問いや予想にこだわりをもって観察や実験を主体的に繰り返し行
うことができた。

３

成果があった！
子供の素朴概念を基にして，素朴概念とずれのある教材開発とその効果的な構成を工夫し，単元の学習を構成することは，子供が主体的に事物と関わり，多面的な視点で科学的な概念を構成することに有効であった。

1【３「ふくおか教育論文」
】

＜目次＞

学校教育部門作品

科学的に探究する子供を育成する理科学習指導
素朴概念を活かした教材の開発と構成を通して

１

主題設定の理由 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ３（１）現代社会が要請する次世代を担う人材育成の観点から ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ３（２）科学的に探究することに係る子供の実態から ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ３

２

主題の意味

‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ４（１）「科学的に探究する」とは３‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ４

副主題の意味 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ６（１）「素朴概念」とは‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ６（２）「素朴概念を活かした教材の開発と構成を通して」とは‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ６

４

研究の目標

‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ６

５

研究の構想

‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ７（１）研究の仮説 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ７（２）研究解明のための具体的構想 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ７‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ８（４）研究の評価方法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ９５（３）研究の全体構想

研究の実際‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥１０（１）実践１

第３学年

単元「音のふしぎ」 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥１０（２）実践１についての考察 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥１５（３）実践２

第３学年

単元「電気の通り道」 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥１６（４）実践２についての考察 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥２１（５）全体考察６

成果と課題＜参考文献＞‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥２４‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥２５‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥２５

2【３「ふくおか教育論文」】

＜本文＞ 学校教育部門作品

科学的に探究する子供を育成する理科学習指導
素朴概念を活かした教材の開発と構成を通して

筑紫野市立原田小学校
教諭
１

橘

穂

乃

果

主題設定の理由（１）現代社会が要請する次世代を担う人材育成の観点から首相官邸に設置された教育再生実行会議は，Society5.0 時代の到来が，社会の在り方を劇的に変えると提言し，ICT や AI が人間に代わり多くの労働を担う社会になると想定している。本提言を受け，これからの学校教育は，Society5.0 時代に主体的に対応する人材の育成が強く求められているといえる。また，これと期を一にして STEAM 教育の重要性が国内で強く主張され，幅広い分野で新しい価値を提供できる人材の育成は喫緊の課題である。
このことに呼応するように，辻合・長谷川(2020)は，「変化に立ち向かいその変化をよりよい方向に向かわせることのできる人物像が求められていることが分かる。」と社会の急激な変化に対応する教育の重要性を示唆している。また，松尾(2016，国立教育政策研究所)は，「『社会を生き抜く力』には問題解決能力，コミュニケーション力，創造力が必要である」と，学校教育で特に重点を置く必要がある資質・能力について言及している。
このような VUCA な時代において，初等理科教育で育成すべき資質・能力は何であろうか。
私は，自分の予想に基づいて学習を計画したり，自分の納得がいくまで，他者と協働しな
がら学び続けたりする「科学的に探究すること」であると考える。この資質・能力は，中央教育審議会答申(2021)「令和の日本型学校教育」において提言された，今後の義務教育段階で育成が強く求められている情報活用能力や問題発見・解決能力を理科の視点から見た資質・能力そのものであり，本研究は，現代的な理科教育への要請を実現する上で意義深いと考える。
（２）科学的に探究することに係る子供の実態から①

平成 30 年度全国学力・学習状況調査の結果から
私は平成 30 年度全国学力・学習状況調査の児童質問紙調査において，「理科の授業で，自分の考え（や考察）を周りの人に説明したり発表したりしていますか。」という質問に対し，全国的な状況として 45.3％の子供が「できない」「ほとんどできていない」と回答していることに，注目した。本校においても，本調査項目に対する児童の回答は 44.7％と，全国的な傾向と同様な傾向であり，理科学習の改善が強く求められているといえる。
また，この結果から自らの従来の理科授業実践を省察すると，子供にとって真に探究したくなる問題が提示されていたのか，自分なりの考えを粘り強く深めることができる探3【３「ふくおか教育論文」】

究の場となっていたのか，といった課題が浮かび上がる。つまり，子供の探究心を喚起することよりも，形式的な問題解決の授業に陥っていたのではないかと考えるのである。
このことに関連して，藤井(1996)は，「学習活動の展開の形式的なまとまりが重視され，子供たちそれぞれの内面での追究の連続性に考慮が向けられていない。」と従来の問題解
決学習を厳しく批判している。ここから，子供の科学的な探求を重視した理科授業を実現することは私の喫緊の課題であると考えられ，本研究主題を設定するものである。
②

本校第３学年の実態から
本校３年１組児童に理科学習について調査したところ，資料 1 の結果を得た。
【資料１】 理科学習についてのアンケート（令和２年６月１日実施），３年１組児童３９名

調査１ 理科の学習は好きですか。
〇結果：好き：１１名（２８.２％）
どちらかといえば好き：１８名（４６.２％）
どちらでもない：４名（１０.３％）
どちらかといえば好きでない：：５名（１２.８％）
好きでない：１名（２.６％）
調査２ 調査１で「好き，どちらかといえば好き」と答えた人に聞きます。調査１で「好き，どちらかといえば好き」と答えた理由は何ですか。自分の考えを自由に書いてください。
〇主な回答（２９名中）・実験が楽しいから：１２名（４１.４％）
・結果が出るのが楽しいから：６名（２０.７％）
この調査結果から，私の令和２年５月時点までにおける実践においては，子供は理科
学習の価値（自分の予想を基に探究方法を計画したり，自分の納得のいくまで探究をし続けたりすること）を十分に感得できていないことが明らかになった。その原因として，
これまでの私の実践では，子供に予想，実験，考察をさせる場はあったものの，前述したような形式を優先した指導に陥っており，子供が理科の見方・考え方を働かせる探究的な学習が実現できていなかったと考える。また，その原因として，探究的な学習の基盤となる子供の素朴概念を的確に把握せずに学習指導を進めていたことが考えられる。
その結果，子供が学習を自分事として捉え，科学的に探究することを実現することができていなかったと考えられる。
そこで，子供の素朴概念を基に，価値ある「子供の科学の場」を開発することで，科学的に探究する子供を育成したいと考え，本研究主題及び副主題を構想するに至った。
２

主題の意味（１）「科学的に探究する」とは主題に掲げた「科学的に探究する」ことを定義するにあたり，前述した藤井(1996)の問
題解決学習の捉え方及び石井(2014)の科学的探究の意味についての論文を参考にした。藤井は，問題解決学習における探究活動を「友だちなどの他者とよりよく『かかわり合い』
ながら，『自分なりの考え』を粘り強く深めるという学習活動である」と，主に活動に係る態度的な側面から定義している。また，石井は D,Hawkins の科学教育論を参考に，科学的

4【３「ふくおか教育論文」】

に探究することを「子供自身が，自然の中に存在する主題を探り，構造化するプロセスである」と，主に活動の所産に係る価値的な側面から定義している。そこで，本研究においては，科学的に探究することを，藤井の定義による態度的側面と石井の定義による価値的側面の両面から，次のように定義する。
科学的に探究するとは，子供が自分独自の問いや予想にこだわりをもって観察や実験を主体的に繰り返し行い，多面的に考察することから，科学的な概念を構成することである。
また，この定義を基に，目指す子供像とその特性を次のように規定する。
〇

科学的な事象について，既有の知識・技能を基に，強い問題意識をもち，独自の予想を設定することができる子供 【独自性（態度的側面）】〇

自らの問題意識や予想を解決するために，友達と協働して繰り返し観察や実験を遂行することで，納得解を見出すことができる子供【協働性・集中性（態度的側面）】〇

予想及び観察・実験の結果から自らの問題意識について多面的に考察することで，既有の知識・技能を価値ある科学的な概念へと変容・更新させることができる子供【科学性（価値的側面）】
理科学習のプロセスと対応させた，３つの特性の関係を図１に示す。
科学的な探求のプロセス１

科学的な探求のプロセス２

集中性
協働性

集中性
協働性

独自性

科学的事象
との出会い

独自性

問題・予想
の設定

観察・実験

考察

新たな
科学的事象と
の出会い

問題・予想
の設定

観察・実験

科学性

考察

科学性

【図１】 科学的な探究のプロセスと子供像の特性との関係

前述の３つの特性は，図１に示すように，理科学習の一連のプロセスにおいて発揮される特性として捉える。具体的には，図１左側部分（科学的な探求のプロセス１）に示すよ
うに，独自性は，科学的な事象との出会いから問題を設定し，予想を設定する場面で強く発揮される特性である。次に，集中性・協働性は，問題・予想を設定し，観察・実験を遂行する場面で発揮される特性である。最後に，科学性は予想，観察・実験を統合した考察の場面で発揮される特性である。このように，科学的な探求のプロセスの中で，目指す子
供像の３つの特性は発揮されることになる。また，上図に示すように，独自性，集中性・協働性，科学性が発揮できる科学的な探究プロセスを連続的・発展的に位置付けることで，
プロセス１の体験において発揮した３つの特性を，プロセス２においても活用することが可能になると考える。このことから，より本質的な科学概念へと自らの概念を変容・更新
させることができると考えるのである。
この科学概念を変容・更新させるための具体的方途について，次から具体的に論述する。

5【３「ふくおか教育論文」】

３

副主題の意味（１）「素朴概念」とは科学的に探究する子供を具現化するためには，探究の出発点として，子供の既有の知識・技能が表出され，それをもとに問いや予想を構成することが大切になると考える。そこで，本研究においては，子供の既有の知識・技能としての素朴概念に着目した。堀（1998）は，素朴概念について「子供の学習前や学習後にもっている科学的に精緻化されていない概念」と定義しているが，本研究においては，学習前の素朴概念に着目して次のように定義する。
素朴概念とは，子供が生活や既習の学習から，自らの経験知に組み込んだ，自然事象に関する知識のことである。
子供の素朴概念は，堀の指摘するように，科学的でない知識も含まれているが，子供なりの自然事象や科学事象への見方・考え方や物事の分かり方・納得の仕方といった認知的に重要な側面があると考えられ，子供独自の自然事象への関わりと密接な結びつきがあると考える。つまり，素朴概念は，子供の学習へのこだわりの原点であり，素朴概念を活かすことで，子供は主体的に探究することが可能になると考える。
（２）「素朴概念を活かした教材の開発と構成を通して」とは素朴概念を活かした教材の開発と構成とは，①子供の科学的事象や現象に対する素朴概
念の把握，②素朴概念を揺さぶり知的葛藤を生み出す素材の教材化，③素朴概念から科学概念への変容を促進する教材の配列，の３つのプロセスで科学的探究を設計することである。
前述した通り，本研究の目指す子供像は，独自性，集中・協働性，科学性の３つの特性をもっている。まず，子供の独自性，集中・協働性を発揮させるためには，子供が科学事象について，どのような捉えをしているのか，また，これまでにどのような関わりを経験知として有しているのかについて的確に把握することが必要である。その上で，子供が自分のこだ
わりをもって科学概念を構成するために有効な素材を開発し，教材化する必要がある。さらには，子供の科学性を発揮させるために，初めは子供の素朴概念から容易に解決可能な教材を提示し基本的な科学概念を形成させた上で，次に子供がずれを感じるような教材を提示し科学概念の変容を促すといったように，教材の効果的な配列が必要になると考える。このよ
うな教材の開発と構成を通して，子供は自分のこだわりを発揮して繰り返し探究をしていくことが可能になり，素朴概念からより本質的な科学概念への概念変容・更新を促進することができると考える。つまり，科学的に探究する子供の学びが素朴概念を活かした教材により実現することができると考えるのである。

４

研究の目標
科学的に探究する子供を育成するために，子供が自分独自の問いや予想にこだわりをもって観察や実験を主体的に繰り返し行い，多面的に考察することを実現するための，素朴概念に基づく教材の在り方とその構成について究明する。

6【３「ふくおか教育論文」
】

５

研究の構想

（１）研究の仮説
子供の素朴概念を活かした教材の開発と構成について，次の３点を工夫すれば，子供は理科の見方・考え方を働かせた理科学習の取り組みが可能となり，科学的に探究する子供を育成することができるであろう。
（仮説１） 子供の科学的事象に対する素朴概念の把握
子供の素朴概念を想定したレディネステストを開発し，実施することで，子供は事象をどの程度，科学的に捉えているのか，また，事象に対してどのような経験知をもっているのかを同定する。ここから，子供が興味・関心や不思議さを喚起することのできる教材を開発することができるであろう。
（仮説２） 素朴概念を揺さぶり知的葛藤を生み出す教材の開発
レディネステストで想定した教材を基に，子供の素朴概念と比べて「素朴概念とのズレがほ
とんどない教材」「少しズレがあり，素朴概念の変容を促す教材」「ズレが大きく，素朴概念の更新を促す教材」の３つの視点から選定・開発する。このことから，効果的に子供の素朴概念を揺さぶり，知的葛藤を生み出すことのできる教材を開発することができるであろう。
（仮説３） 素朴概念から科学概念への変容・更新を促進する教材の配列
子供の素朴概念を活かした教材を，「素朴概念をそのまま『使う』」「素朴概念を『検討する』」「素朴概念を『更新する』」という単元の学習の３つの段階に位置づけ，繰り返し探究することのできる配列を行う。このことから，子供は自らの素朴概念を科学概念へと段階的に変容・更新させることができるであろう。
（２）仮説解明のための具体的構想①

子供の科学的事象に対する素朴概念の把握のための具体的構想

素朴概念の把握に関しては，次の３つのステップで構想を行う。
ア 子供の興味・関心や考えのずれ，不思議さを喚起する教材の想定
イ 想定した教材を用いたレディネステストの実施
ウ レディネステストの分析に基づく，子供の素朴概念の同定
子供の素朴概念を把握するために，本研
究では，まず教科書や問題集等を参考に，
子供の興味関心や考えのずれ，不思議さを喚起することのできる教材を想定する。次に，その教材を用いたレディネステストを実施する。さらには，レディネステストの結果を集計し，働かせた素朴概念について把握する。例えば実践１の第３学年単元「音のふしぎ」の学習では，糸電話の糸をストローやモール，割りばし，針金，ゴム，，
スズランテープ，ひもに変えた教材を想定した。それらの教材に対して写真１のようなレディネステストを開発・実施した。
【写真１】子供に提示したレディネステスト

7【３「ふくおか教育論文」】

レディネステストでは，それぞれの教材に対して声が「伝わる」か「伝わらないか」を判断させるとともに，そのように判断した理由を子供に記述させた。この記述内容を教材ごとに分析したり，複数の教材を関連づけて分析したりして，子供がどのような教材で科学概念を適用することができているのか，また，どのような素朴概念を有しているのかを同定した。

② 素朴概念を揺さぶり知的葛藤を生み出す教材の設計のための具体的構想
教材の設計に関しては目指す子供像の３つの特性に基づき次の３点に着目して行った。
ア ①で想定した教材の中から，子供の誤りが多く，疑問を喚起する教材（科学性・独自性）
イ 何度でも繰り返し実験が可能であり，様々な視点をもつことができる教材（集中性）
ウ 子供が１人では活動が困難である教材（協働性）
また，効果的な教材を設計するために，まずはレディネステストで把握した素朴概念と，単元で育成したい科学概念を明らかにした。その上で，子供の素朴概念とねらいとする科学概念とのズレを確認し，教材を選定した。次に，観察・実験を行う際には，他者との交流が生まれる活動ができる教材，
子供が自分のこだわりに基づいて繰り返し探究することが可能な実証性・再現性のある教材の観点から再設計した。例えば，「音のふしぎ」の学習では，糸電話を使うことで必ず２人で実験を行わなければならないこと，何度でも同じ結果になるように針金や木，ストローのような安定した素材を選定したのである。また選定する際には，実験によっては，結果にばらつきがあり，誤概念の形成を誘発する可能性のある教材は避けることとした。
③ 素朴概念から科学概念への変容を促進する教材の配列のための具体的構想
まず，本研究では単元を素朴概念から科学概念へと概念変容を促す学習のプロセスと捉え，単元を次の３つの段階で構成した。
アイウ

素朴概念を使う段階
素朴概念を検討する段階
素朴概念を更新する段階

そして，②で再設計した教材を使って，子供の素朴概念を獲得させたい科学概念に近づけていくための教材の構成として，段階ごとの視点を決定し，視点に応じた教材を配列した。例えば「音のふしぎ」では以下のような教材の配列を行った。
段階

教材選定の視点

素朴概念を使う段階
素朴概念を検討する段階
素朴概念を更新する段階

素朴概念との親和性の高い教材
素朴概念の変容を促進する教材
素朴概念の更新を促進する教材

教材の具体（音の不思議の場合）
ストロー電話
針金電話，木電話
バネ電話

上記の３つのプロセスで教材開発と構成を工夫した学習活動を展開することで，科学的に探究する子供を育成することができると考える。
（３）研究の全体構想
前述の研究の具体的構想を，単元の３つの段階および探究のプロセスから整理すると次ペー
ジ図２の研究の全体構想図のようにまとめることができる。

8【３「ふくおか教育論文」】

科学的探究から豊かな科学概念を形成した子供

集中性及び
協働性発揮
の視点
〇多様なア
プローチ
の保障
〇再現性及
び実証性
の保障

構
想
１
：
素
朴
概
念
を
生
か
し
た
教
材
の
開
発

【素朴概念を更新する段階】
考察

集中性
協働性

観察・実験
問題・予想の設定

独自性

科学的事象との出会い【素朴概念を検討する段階】
考察

集中性
協働性

観察・実験

科学性

問題・予想の設定

独自性
独自性発揮
の視点
〇素朴概念
とのズレ
〇事象への
驚き

科学性

科学的事象との出会い【素朴概念を使う段階】
考察

集中性
協働性

観察・実験

科学性

問題・予想の設定

独自性

科学的事象との出会い

教材３
素朴概念の
更新を促進
する教材

教材２
素朴概念の
変容を促進
する教材

教材１
素朴概念と
の親和性の
高い教材

構
想
２
：
科
学
概
念
形
成
の
た
め
の
教
材
構
成

自然・科学に対する素朴概念を有した子供【図２】 研究の全体構想図（３）研究の評価方法
研究の評価方法としては，開発した教材の有効性及びその配列の効果を検証するために，
表１に示すとおり，学習前の素朴概念の状況（評価①），子供の学習中における省察の状況（評価②），単元の終末段階における子供の科学的概念の形成状況及び変容（評価③）の３点から評価することとする。また，評価方法としては，子供の選択・判断及びノート記述内容
を質的観点と量的観点の２つの観点から分析することとする。
【表１】 研究の評価方法と内容

評
価
評
価
①

評価方法

子供の学習前の素朴概念を整理し，予想の記述にある見方・考え方につながる
キーワードを記述している
子供の数を集計し，評価する。
（質的調査）
評
子供の予想の集計と考察
価 内容を整理した集計とを比② 較して評価する。
（量的調査）
評
価
③

評価内容

判断基準

提示する事象を工夫することで，見方・考え方を働かせた予想をすることができること。

予想の根拠に日常生
活場面や既習事項を想起した記述がある。

提示する事象の順序を工夫することで，子供が省察をしながら探求できること。

予想での子供の考えの傾向が，考察場面で科学概念へと変容させている子供が７割に達している。
検証方法の内容が的確なものである子供の割合が４割に達している。

単元終末段階に子供に見検証する方法を考えさせる
出した規則性を検証する場 活動を設定することで，素朴を考えさせたり活用問題に 概念を科学概念へと変容させ取り組ませたりして，その ることができること。
記述内容のキーワードの数を集計して評価する。
（量的調査）

9【３「ふくおか教育論文」
】

５

研究の実際

（１）実践１

第３学年

単元「音のふしぎ」

①

単元目標

〇

音が出るときには物が震えること，音の大きさによって震え方が異なること，声が伝わるためには間にあるものが震えていることを理解している。
〇【知識・技能】

音の性質について観察・実験を行い，自分の素朴概念との差異点や共通点を基に問題を見出すとともに，理科の見方・考え方を働かせて，問題を解決している。
【思考・判断・表現等】〇

音の性質についての事物・現象に進んで関わり，他者と関わりながら粘り強く問題解決しようとしている。
②【主体的に取り組む態度】

子供の音に対する素朴概念と研究構想の具体化
子供に糸電話で遊ばせた後に，「音がどうして聞こえたのか？」というアンケート調査を実施した結果，糸の太さが関係あり，声が糸の隙間を通って伝わっているという考えや，紙コップの中で声が響いているからという考えが見られた。中には「震え」という音の特性に気付いた子供もいたが，そのことを的確に説明することはできていなかった。そこで，子供たちの音の伝わり方に対する素朴概念をより詳しく調査するために，糸電話の糸の部分をス
トロー，モール，割りばし，針金 等に変えたものを提示したレディネステストを実施した。
その結果をクロス集計したものを次に示す。
〇

空洞の有無に対する音の伝わり方の認識（素朴概念）について

素材の材質
ストロー

伝わる

伝わらない

合計

は，割りばしは伝わらない

伝わる

0

25

25

伝わらない

0

12

12

0

37

37

合計
素材の材質
ストロー

この結果から分かること

割りばし

針金
伝わる

伝わらない

合計

けれど，ストローは伝わるとした児童が 25 人，割りばしでもストローでも伝わらないとした児童が 12 人いることである。ストローでは伝わり，割りばしでは伝わ

伝わる

20

5

25 らないとした子供が 25 人い

伝わらない

11

1

12 たことから，「声が空洞のよ31

637 う な と こ ろ を 通 っ て 伝 わ【表２】空洞における素朴概念に関するクロス集計

る」という素朴概念を多く合計の子供が形成していると考えた。また，ストローも針金も伝わるとした子供が 20 人いることから子供が◇◇電話の間の素材の太さに着目しているのではないかと考えた。

10【３「ふくおか教育論文」】

〇

素材の固さ・太さの違いに対する音の伝わり方の認識（素朴概念）について

素材の材質
割りばし

針金
伝わる

さに着目していると考えた

伝わる

0

0

0 ため，どちらも固い素材で

伝わらない

31

6

37 太さの異なる割りばしと針

31637 金を素材とした音の伝わり

合計
素材の材質
モール

伝わらない

前述した通り，子供が太

合計

針金
伝わる

伝わらない

方について調査した。する

合計と，割りばしは伝わらない

伝わる

11

1

12 が針金は伝わると考える子

伝わらない

20

5

25 供が 31 人いることが分か31

637 った。子供の記述内容を見

合計【表３】固さ・太さにおける素朴概念に関するクロス集計てみると，「針金は糸のよ

うに細いから」という内容が多く見られた。このことから，子供は「固くても，糸と同じように細い針金では声が伝わる」という素朴概念を形成していると考えた。子供は固さに着目するのではないかと考えていたが，固さに着目しているのではなく太さに着目しているということが推測できた。
また，同じ針金であるモールと針金との調査をしたところ，モールは伝わらないと考えている子供が多くいた。またその理由をみると，モールの周りの毛の部分が邪魔になると考える子供が多かった。このことから，子供は，振動を阻害するものがあるときには声が伝わらないという素朴概念を形成しているということが推測できた。
〇

本時における素朴概念及び科学概念
本時学習では，次のように子供の素朴概念を科学概念に変容させることをねらいとした。

〈素朴概念〉〇 糸電話で声が伝わるのは，糸の中に穴が開いていて，その間を声が粒のように通っている。
〇 糸よりも太いものは，声を伝えることはできない。

声は，糸のような細いものの中を水のように通って，相手に伝わる。
〇〈科学概念〉〇 声が伝わるときには，紙コップや間にあるものが震えていること。
〇 声は物の固さや太さ，空洞の有無に関わらず，物が震えることで相手に伝わっていること。
声は，物の固さや太さなどに関わらず，震えることで相手に伝えることができる。

教材の開発の実際先に示した素朴概念を基に，実践１では①「声が空洞【写真２】ストロー電話

を通っている」という素朴概念からストロー電話を，②「糸と似ていて細長いから声が伝わる」という素朴【写真３】針金電話

概念から針金電話を，③「固くて太いと伝わらない」という素朴概念から木電話といった教材を開発した。

11【３「ふくおか教育論文」】【写真４】木電話

これらの教材は「糸電話がなぜ声を伝えることができるのか」という問題に取り組むより前に提示し，子供が「震えることで声が伝わる」という概念に自ら近づくことができることをねらいとした。
特性
独自性

特性の内容
子供が「固くて曲がらないので伝わらない」という誤った概念をもっている
木電話を教材とすることで，子供の疑問を喚起し声が伝わる共通性に着目させることができる。

集中性

何度でも繰り返して実験をすることが可能であり，素材の形や特徴がそれぞれ異なるので，「空洞」「太さ」「固さ」「震え」と様々な視点をもって実験を行うことができる。
◇◇電話は２人１組でなければ実験をすることが不可能であるため，実験を行う際に他者と対話をしたり，他者の視点と自分の視点とを比較したりしながら実験をすることができる。

協働性〇

開発した教材の構成の実際

本単元では，３つの教材をストロー電話，針金・木電話という順序で提示することとした。まず，素朴概念を使う段階では，子供の素朴概念がストロー電話によって「声が紙コップの間の物を通って相手に伝わっている」という概念と「空洞によって声が伝わる」という概念に焦点化することをねらいとした。次に，素朴概念を検討する段階では，空洞のない針金電話・木電話を提示することで，「空洞がなくても声が伝わる」という概念への変容を促し，子供が新たな視点に着目し，探究することをねらいとした。さらに，素朴概念を更新する段階では，子供が３つの教材によって得た「震えによって声が伝わるのか」ということを調べる学習を位置づけ，最後にバネ電話を用いて，子供の素朴概念を「間の物の固さや太さに関係なく，震えることで声が伝わる」という概念に更新することをねら
いとする。
段階

【資料２】教材配列でねらう子供の科学概念の変容について
素朴概念を使う段階

子供のもっている 空洞の中を声が伝わって
素朴概念
声が伝わる
ねらいとする
科学概念③◇◇電話は紙コップの間を通って声が伝わっている。
空洞があると声が伝わる。

素朴概念を検討する段階

空洞があると声は伝わる。
穴がなくても，硬くても声は伝わる。

声が伝わるのに硬さや太さは関係がなく，物が震えると声は伝わる。

単元構成
既存の単元計画（全６時間）

１

素朴概念を更新する段階
穴がなくても，硬くても声は伝わる。

本研究での単元計画（全８時間）

楽器や身の回りの物を使って音を出し，気づいたことを出し合う。①１２

音の大きさを変えた時の物の震え方の違いを比べながら調べる。
（１）音が出ているときの物の様子について調べる。①（２）音を大きくした時と小さくした時の物の震え方の違いについて調べる。①２３音が伝わる時の物の震え方を比べながら調べる。
（１）音が伝わる時の物の震え方を調べる。①（２）４人で話ができる糸電話を作る。①

３

４

４

練習問題を行う。①12

身の回りの物を使って音を出し，気づいたことから，学習問題をつくる。①

音が出ているときの物の様子を調べたり，音を大きくした時と小さくした時の物の震え方の違いについて調べたりする。
（１）音が出ているときの物の様子について調べる。①（２）音 を大きく した時 と 小さくし た時の物 の震え方の違いについて調べる。①○○電話を使って，音の伝わりと震えの関係について調べる。
（１）〇ストロー電話で声が伝わるかを調べる。①〇木や針金電話でも声が伝わるかを調べる。①（２）音が伝わるのはどうしてかを調べる。①
学習内容を生かして，楽器作りをする。②【３「ふくおか教育論文」
】

④

指導の実際

〇

素朴概念をそのまま活用する段階の実際（４/８時間）
この段階ではストロー電話を提示し，◇◇電【表４】子供の予想の根拠

話で声が伝わるのは穴があることに関係があり伝わる ２４人

伝わらない １３人

そうだという誤概念を誘発させ，「穴がなけれ

・穴が開いている。
ば声は伝わらないのか」という新たな疑問をも ・太くてかたい。
たせることをねらいとした。教材を見た子供た ・穴で声が跳ね返る。

・ジュースを飲むときに震えた。

ちは「穴がある」「糸よりも固い」「太い」など・まっすぐと教材の特徴を捉えていた。子供たちが見つけ・ジュースと同じように声も通る。
・声が響く

・糸よりも太い。
・穴が開いている。
・ストローが丈夫でゆれない。
・ゆれない。
・糸よりも固い。
・曲がらないた特徴から「ストロー電話でも声は伝わるのだ
ろうか」という問題を見出した。ストロー電話
を見た 24 人が「伝わる」，13 人が「伝わらない」と予想をした。予想に対する根拠は表４の通りである。子供は自分がストローを使った経験から，「穴が開いている」という特徴に着目して根拠を述べていた。また，伝わらない根拠
としてはストローの「太さ」「固さ」に着目していた。その後，子供たちは自分の予想を基に【写真５】ストローを触りながら実験をする子供

して実験・考察をした。実験中，子供たちは声が伝わることを楽しみながら何度も繰り返し実験を行っていた。繰り返し実験を行ううちに，
紙コップだけでなくストローを触りながら実験をする子供の姿も見られた。（写真５）実験の【写真６】子供の記述した考察の内容

後の考察では，「穴が開いていれば声が伝わる」と記述した子供が 18 人（写真６），「太くても声が伝わる」とした子供が１人，「震えていたから」とした子供が８人という結果となった。
〇

素朴概念を検討する段階の実際（５/８時間）
この段階では前時のストロー電話によって誘発された「穴があれば声が伝わる」という概念を検討するために，空洞がない木や針金を使った事象を提示し，子供の「◇◇電話で声が伝わることに穴は関係がない」という概念に変容させることをねらいとした。事象を見た子供た
ちは，すぐさまストロー電話との比較を始め【写真７】針金と木を触って特徴を見出す子供【写真６】，針金と木を触って特徴を見出す子供「穴がない」「固い」「曲げられる」「細長い」などと空洞だけでなく，固さや太さに着目して教材の特徴を捉えていた。針金や木はストローに比べ触った経験が少ない児童がいるため，
実際に針金・木をそれぞれ触りながら予想ができるようにした。（写真７）子供たちは針金

13【３「ふくおか教育論文」】

【表５】子供の予想の根拠【表４】子供の予想の根拠や木を折り曲げてみたり，指ではじいたり，伝わる机を叩いたりしながら素材の特徴を確かめていた。木電話を見た 36 人中 9 人が「伝わる」，
27 人が「伝わらない」と予想をした。また，

針
金・糸電話にも穴がない。
・細長い。
・震える。
・声がはみ出す。
・叩くと響く。
・固い。 ・曲げられる。

針金電話では 18 人が「伝わる」，18 人が「伝伝わるわらない」と予想をした。子供たちの予想の根拠は表５のとおりである。伝わらない予想

木では「穴が開いていない」と前の段階での素

18人

9人

・まっすぐ。
・声が通る。
・糸に似ている。
・ストローと同じように固い。
・目には見えない穴がある。
・太い。

伝わらない

18人

・まっすぐじゃない。
・穴が開いていない。
・固い。

伝わらない

27人

・公園の木は声が伝わらない。
・固くて曲がらない。
・震えない。
・穴が開いていない。
・硬い。

朴概念を基にして記述した子供が多かった。
その後，子供たちは自分の予想を基にして実験・考察をした。実験中，子供たちは空洞がなくても声が伝わることに驚き，何度も繰り返し実験を行っていた。今回の実験では，前時のストロー電話の時よりも針金や木を触りながら実験をする子供が増えていた。（写真８）実験の後の考察では，「穴が開いていなく【写真８】針金に触りながら繰り返し実験する子供【写真７】針金に触りながら繰り返し実験をする子供ても伝わる」と記述した子供が 7 人，「固くても声が伝わる」と記述した子供が 1 人，
「震えているから声は伝わる」とした子供が12 人という結果となった。
「固さに関係なく声は伝わる」と考察した子供は写真９のような記述をした。
〇【写真８】子供の記述した考察の内容【写真９】針金と木を触って特徴を見出す子供

素朴概念を更新する段階の実際（６/８時間）
この段階ではここまで調べてきた事象を基に「声が伝わるのはどうしてか」を追究し，◇◇
電話は空洞や太 さ，固さな どに関 わらず 「震え」によって声が伝わるという科学概念への更新を行うことをねらいとした。これまでの学習を振り返り，「どの電話でも声が伝わったのはなぜか」と子供に問い「◇◇電話で声が伝わるのはどうしてか」という問題をつかませた。問題に対して 36 人中 24 人の子供が「震えているか【写真 10】ぶるぶる発見器を使って調べる子供

ら声が伝わる」という予想をした。残りの子供の中には，初めの素朴概念と変わらず「穴の中を声が通っている」という予想をする子供も見られた。実験では子供が自分たちの予想を基に，
２/８時間目に使用した「ぶるぶる発見器」を使【写真 11】子供が描いたイメージ図うという実験方法や，糸電話にスパンコールをつける実験方法で実験を行った。子供たちは

14【３「ふくおか教育論文」】

何度も様々な場所にぶるぶる発見器を当てて実験をしていた。（写真 10）子供たちはこれまでの◇◇電話の経験から「震え」という視点に目を向けていったため，ここでは自分のこれまでの考えをたしかめるという活動になった。実験後の考察では，33 人の子供が「震えているから声は伝わる」と記述した。また，予想から考察にかけて「穴があれば声が伝わる」とした子供が１人いた。
（２）考察①

独自性，集中性・協働性について
ストローや木，針金を使った◇◇電話を提示したことで，表４，５の示す通り子供が生活経験を想起したり，前時と比較して物の特徴を捉えたりして自分なりの事象に対する視点をもって予想することができた。また，子供の素朴概念に基づいて教材を設計し，子供が「声が伝わらない」と考えていることに反して声が伝わる教材である針金電話，木電話を提示したことで，「どうして声が伝わるのだろう」という新たな疑問をもったり，空洞がないことから「どこを見たらいいのだろう」という新たな視点を探したりさせることができた。これは子供が独自性を発揮している姿であると考える。また，指導の実際の中で示した波線部では，子供が何度も繰り返し実験を行う姿が見られたことを表記している。また，その中で子
供たちは自分の問題を解決するために，紙コップを触りながら実験をしたり，間のストローや針金，木を触りながら実験をしたりするなど，様々な視点をもって実験を行っていた。また次の資料３はペアで実験を行っている子供の発言内容である。
【資料３】子供が対話していた内容

Ａ： 木と針金だったら針金のほうが声が Ⅽ： 針金って折り曲げても声が聞こえる
よく聞こえたよ。
のかな。
Ｂ： 本当だ。少し響いている気がする Ⅾ： 折り曲げたらさすがに聞こえないんね。
じゃない。
Ａ： なんでこっちのほうが声が大きく聞 Ⅽ： やってみようよ。
こえるのかな。
Ｂ： 木と針金を触ってみようか。
このように，実験をしながら自分が気づいたことを相手と交流することで新たな視点を共有したり，新たな疑問をもったりする子供が多く見られた。これは繰り返し可能であり，１人で実験することができない教材を設計したために子供が集中性・協働性を発揮することができた姿であると考える。これらのことから，子供の素朴概念を基にした教材の設計の有効性が明らかになった。

【表６】子供が予想で着目した視点

児童が予想で捉えた内容（ストロー，針金・木，伝わる理由）②

科学性について段階

表６は，子供の予想の内容について，段階ごとにどの 予想の記述内容

使う段階 検討する段階 更新する段階

ように変化したのか整理した表である。使う段階におい教材の特徴についての記述

24

9

0

ては，事象の特徴（空洞がある，固い，曲がる）に着目

音の素朴概念についての記述

7

12

1

した子供が多く，科学概念について記述している子供は

音の科学概念についての記述

2

10

24

２名であった。しかし，科学的な探究を繰り返すことで，

その他

2

2

9

15

【３「ふくおか教育論文」】

科学概念に基づく記述をする子供が検討する段階では 10 名，更新する段階では 24 名と増加した。これは子供の素朴概念に基づいた教材を複数提示したことで，子供がそれぞれの事象の特徴や共通性を見出し，「震え」という共通性を見出すことができたと考える。さらに，複数を同時に提示するのではなくストローを調べた後に子供が「伝わらない」と感じていた
針金・木電話という順序で提示したことで，子供が「声がなぜ伝わるのだろう」という疑問を持ち続けることにつながり，段階的に素朴概念を科学概念へと変容させることができたと考える。これは本研究の目指す科学性を発揮する子供の姿であり，この科学性を発揮することができたことで次の問題解決に進み，自分の疑問に対して繰り返し探究することができたのだと考える。これらのことより，子供の素朴概念に基づいた教材を開発し，素朴概念を「使う」，「検討する」，「更新する」の３つの段階に位置付けることの有効性が明らかになった。
③

実践から明らかになった課題
実践１では，単元終末段階に子供が見出した共通性を検証する実験の場として，どのような素材を使用するのかを考えさせたところ，的確でない素材を想定している子供が多く見られた。しかしながら，バネを使った「バネ電話」を提示し，なぜ伝わるのかを考えさせると，学級の１人を除く全員が「震えているから」と理由を説明することができた。このことから，単元の終末段階において子供の科学概念を評価するための検証する場や活用問題を提示する場を開発する必要があると感じた。
（３）実践２

第３学年

単元「電気の通り道」

①

単元目標

○

電気の回路には電気を通すつなぎ方と通さないつなぎ方があること，電気を通す物と通さない物があることを理解している。
〇【知識・技能】

電気の性質について観察・実験を行い，自分の素朴概念との差異点や共通点を基に問題を見出すとともに，理科の見方・考え方を働かせて問題を解決している。
【思考・判断・表現等】〇

電気の性質についての事物・現象に進んで関わり，他者と関わりながら粘り強く問題

解決しようとしている。
②【主体的に取り組む態度】

子供の電気の通り道に対する素朴概念と研究構想の具体化「電気の通り道」を学習をする半年前に，子供に「電気はどのようにして明かりをつけているのか」というアンケート調査を実施した結果，電池と電球をひものような物でつな
ぐと明かりがつくという考えや，水がホースの間を通るように電気が通って電球まで届いているという考えが見られた。また，電池と電球を輪のようにつなぐとよいこと理解している子供が多くいたが，そのことを的確に説明することはできていなかった。そこで，子供たちの電気の通り道に対する素朴概念をより詳しく調査するために，電気の通り道である回路の形や導線の長さなどを変えたものを提示したレディネステストを実施した。その結果をクロス集計したものを次に示す。

16【３「ふくおか教育論文」】

〇 電気の通り道の形状についての認識について（素朴概念）

導線の特徴
長い

この結果から，導線が

折れ曲がり
つく

合計

つかない

長い時にはつくけれど，

つく

13

20

33

つかない

0

3

3

13

23

36

合計

表７【電気の通り方に対する素朴概念】

折れ曲がるとつかないとしている子供が 20 人，折れ曲がっていてもつくけ
れど，長いとつかないとしている子供はいないことが分かった。この集計から，子供が導線の形状に着目していることが推測できた。長い時にはついて折れ曲がっているときにはつかないとしている
子供が 20 人いることから，「電気は水やゴムのように導線の間を通っているので，導線が折れると通り道が遮断され，明かりがつかない」という素朴概念をもつ子供がいると考えた。
〇

電気の通り道の位置，形状についての認識（素朴概念）

導線の特徴
長い

坂道
つく

合計

つかない

先ほどの結果を基に，子供が本当に電気の通り

つく

26

7

33 道の形状に着目している

つかない

3

2

5 のかを調べるため，導線

29938 の形状は変えずに位置を合計

表８【電気の通り道の形に対する素朴概念】

変えた事象（電池に対して電球が高い位置にある事象）について電気が流れると思うかを調べた。すると，導線が長い事象でも坂道になっている事象でも明かりがつくと考える子供が 26 人いることが分かった。このことから，やはり子供たちは導線の形に着目しているのだと分かった。
しかしながら，どちらも明かりがつかないとしている子供が 2 人，どちらか一方がつかないとしている子供が 10 人いることや，子供の記述の中に「導線が長いと明かりがつくのに時間がかかりそう」，「少し暗くなりそう」という内容が記述されていたことから，位置や長さを変化させた教材を開発することで子供たちの素朴概念を揺さぶることは可能であるということが推測することができた。
〇

本時における素朴概念と科学概念

本時学習では，次のように子供の素朴概念を科学概念に変容させることをねらいとした。
（素朴概念）〇 電気は導線の中を通って，豆電球に届いている。
〇 導線付きソケットよりも導線が長くなったり，折れ曲がったり，高さが高くなると届かなくなる。
電気は，導線の中を水やゴムのように通って，豆電球に届いて明かりを付けている。

17（科学概念）〇 電気は回路になっている導線を通って，豆電球に届いている。
〇 導線の長さや形，高さに関わらず豆電球に明かりをつけることができる。
電気は，水やゴムのようなものとは違うので，導線の長さや形，高さに関わらず，回路になっていれば明かりをつけることができる。

【３「ふくおか教育論文」】

〇

教材の開発の実際先に示した素朴概念を基に，実践２では①「導線が長くても電気は通るけれど，明るさや
明かりのつく速さが変わる」という素朴概念をもっていることに対応した導線が長い教材，②長い教材と同じように「豆電球が高いところにあっても電気は通るけれど，明るさや速さが変わりそうだ」という素朴概念をもっていることに対応した豆電球の位置が高い教材，③「導線が折れ曲がったりねじれたりするとホースを流れる水のように電気が通らない」という素朴概念をもっていることに対応した，導線の折れ曲がっている教材の３つの教材を提示した。これらの教材は「豆電球と乾電池を回路にすると明かりがつく」という問題に取り組んだ後に設定し，子供たちが「電気は水やゴムとは異なるものであり，高さや長さ，形は関係がなく，回路になっていればよい」という科学概念に自ら近づけることをねらいとした。
特性
独自性

特性の内容
子供が「電気は折れ曲がったり結んだりすると豆電球に届かない」という誤った概念をもっている折れ曲がりの事象を教材とすることで，子供の疑問を喚起し，電気の通り道の共通性に着目させることができる。

集中性

何度でも繰り返して実験をすることが可能であり，回路の形や長さなどの特徴がそれぞれ異なるので，「長さ」「形」「高さ」「回路」と様々な視点をもって実験を行うことができる。
元の導線との速さや明るさを比較するためには，１人で実験することが困難であるため，２人１組でなければ実験ができない状況になる。そのため，実験を行う際に他者と対話をしたり，他者の視点と自分の視点を比較したりしながら実験をすることができる。

協働性〇

開発した教材構成の実際
本単元では，３つの教材を，導線が長い教材，坂道になっている教材，折れ曲がっている教材という順序で提示することとした。まず，素朴概念を使う段階では，子供の素朴概念を導線が長い教材によって「導線が長くても明かりがつく」という概念になることをねらいとした。次に素朴概念を検討する段階では，坂道になっている教材を提示することで，素朴概念を検討させ，「高さも関係がなく，導線がまっすぐだと明かりがつく」という概念の変容を促すことをねらいとした。最後に素朴概念を更新する段階では，折れ曲がっている教材を提示することで，「電気の通り道には導線の長さや形，高さは関係がなく，回路になっていればよい」という科学概念へと更新することをねらいとした。
【資料４】教材配列でねらう子供の科学概念の変容について

段階

素朴概念を使う段階

素朴概念を検討する段階

素朴概念を更新する段階

長さも高さも関係がなく導線が長くなると，電気は子供のもっている
電気が通るが，折れ曲がったり結通るが明るさやつく速さが導線が長くても電機は通る。
素朴概念
んだりされているところは通る変わる。
ことができない。

ねらいとする
科学概念

長さも高さも関係がなく導線が長くても電機は通る
電気は通る。
（速さ，明るさも同じ）（速さ，明るさも同じ）

18【３「ふくおか教育論文」】

長さや高さ，形に関わらず，回路が成立していれば電気は
通る。

③

単元構成
既存の単元計画（全６時間）
１

本研究での単元計画（全８時間）

明かりがついている様子を見て，気づいたことを話し合う。①

１

生活経験を振り返り，電気やあかりについて知っていることを話し合い，電気のおもちゃを見て気づいたことを話し合う。①

２

豆電球に明かりがつくときとつかない
ときのつなぎ方を比べながら調べる。
(1) 豆電球に明かり が つくときとつかな
いときのつなぎ方を比べながら調べる。②(2) ソケット無しで 明 かりをつけるつなぎ方を調べる。①２３

電気を通す物と通さない物を，比べながら調べる。
(1) テスターを使って，明かりがつく物とつかない物を比べながら調べる。①３４豆電球を使ったおもちゃ作りをする。

４

④

指導の実際

〇

素朴概念をそのまま活用する段階の実際（４/８時間）

乾電池と豆電球をどのようにつないだら明かりがつくのかを調べる。
(1) 豆電球に明かりがつくときとつかない
ときのつなぎ方を比べながら調べる。①(2) ソケット無しの豆電球に明かりをつけるつなぎ方を調べる。①(3) 導線が長さや，形，高さが変わっても明かりがつくかを調べる。②
電気を通す物と通さない物を比べながら調べる。
(1) テスターを使って，明かりがつく物とつかない物を比べながら調べる。①
豆電球を使ったおもちゃ作りをする。②

この段階では，子供の素朴概念に基付いて開発した，導線が長い教材を提示することで，子供の素朴概念にある導線の長さが電気の通り道に関係するかどうかを探究することをねらいとした。そのために，写真 12 に示すような，導線の長さが 45 ㎝，85 ㎝，1ⅿ45 ㎝の異なる３種類の教材を用意した。教材を見た子供たちは「長い」「回路になっている」など，教材の特徴を捉えていた。教材を見て「つく速さが変わる」と予想したのは 21 人，「明るさが変わる」と予想したのは８人，「つかない」と予想したのは６人となり，「明かりのつく速さ」に着目している子供が多かった。また，表９は子供たちが予想で捉えた教材の特徴である。この段階では、やはり特徴である「長さ」に着目する子供が【写真 12】導線が長い教材多くいた。さらに，写真 13 は「つく速さが変わり，一番長い時にはつかない」と予想をしたＡ児【表９】子供が予想で捉えた教材の特徴のイメージ図である。Ａ児は，予想の根拠を「長いと届く電気が少なくなる」としていた。子供達
は「つく速さ」「明るさ」に視点を置いて実験方法を考えた。子供たちは自分の実験の視点を基に実験を行い，電気が通ることが分かった後からは，
明るさや速さを調べるため何度も実験を行っていた。Ａ児も自分が考えた実験方法とその視点を基にして実験を行い，「長さは関係がない」と考察

19【３「ふくおか教育論文」】

をした。考察ではＡ児と同じように「長さは関係がない」ことを捉えた子供が 14
人，「回路になっていれば明かりがつく」ということを捉えた子供が６人という結果となった。

写真 12【子供が予想で描いた【写真 13】子供が予想で描いたイメージ図
イメージ図】〇

素朴概念を検討する段階の実際（５/８時間）

この段階では，子供の素朴概念を揺さぶり，高さが電気の通り道に関係しないことを捉えさせることをねらいとした。そのために，写真 14 に示すような，豆電球の高さが乾電池よりも高い位置にある教材を用意した。教材を見た子供たちは「高くなっている」「回路になっている」「回路だからつきそう」などとつぶやき，教材の特徴を捉えるとともに，自分なりの予想をしていた。事象を見て「つかない」と予想した子供は７人，「つく」とした子供は 22 人，「明るさが変わる」としたのは４人，「速さが変わる」としたのは４人であっ

写真 14【豆電球が高い教材】

表９【子供が予想で捉えた内容】【表10】子供が予想で捉えた教材の特児童が予想で捉えた内容（高い）徴
長さが関係ないこと7た。子供の「つく」という予想の根拠の中に「長くて高さが高いこと

12も明かりがついたから」と記述した子供は 10 人，「回見方（水，ホース，ゴムなど）

10路になっているから」と記述した子供は５人いた。ま導線の形のこと1

た，表 10 は子供たちが予想で捉えた教材の特徴であ回路になっていること9る。この段階では、特徴である「高さ」以外のところ高さが関係ないこと

5に着目する子供が増えてきたことが分かった。子供たその他

5

ちは自分の考えた実験方法や視点を基に実験を繰り返し行った。「明るさが変わる」と予想をしたＡ児のイ
メージ図は写真 15 に示すとおりである。Ａ児は予想の根拠を「電気がホースの中を通る水みたいに少し戻ってくる」としていた。そのため，自分が考えた実験
方法とその視点を基にして実験を行い，「高さも長さも関係がないことと電気の勢いは小さくならないこと

写真 15【 Ｂ児のイメージ図】

が分かった」と考察をした。ここでの考察で「高さは関係がない」ことを捉えた子供が 16 人，「回路になっていれば明かりがつく」ことを捉えた
子供が７人という結果となった。
〇

素朴概念を更新する段階の実際（６/８時間）
この段階では導線の折れ曲がりが電気の通り道に関係するという素朴概念を更新することをねらいとした。そのために写真 16 のような，導線が折れ曲がったり結んであったりする事象を用意した。事象を見た子供たちは「結んである」「さすがに通らなそう」などと特20【３「ふくおか教育論文」】

徴を捉えて予想をしていた。事象を見て「つく」とした
子供が 22 人，「つかない」と予想した子供は 10 人，「速さが変わる」としたのは５人，「明るさが変わる」としたのは１人だった。また，表 11 は子供たちが予想で捉えた内容である。これを見ると、本教材の特徴である「導線の形」と「回路」に子供たちの考えが集中した。
その中でも「つく」という予想の根拠の中に「長さや高さは関係がないから」と記述した子供は７人，「回路に【写真 16】導線が折れ曲がった教材

なっていれば明かりはつくから」と記述した子供は 14【表【表11】子供が予想で捉えた教材の特徴
10】子供が予想で捉えた内容

人いた。回路になっていることに着目した 18 人のうち児童が予想で捉えた内容（折れ曲がり）の４人は，「回路になってはいるけれども，導線が結ん長さと高さが関係ないこと

7であるためつかない」という予想をした。「つく」と予高さが高いこと

0

想したＡ児のイメージ図は写真 17 に示すとおりである。

見方（水，ホース，ゴムなど）

5

Ａ児は予想の根拠を「回路になっているから」として導線の形のこと

11

いた。Ａ児は自分が考えた実験方法とその視点を基に回路になっていること

18

して実験を行い，「長さも高さも形も関係なく，回路に形が関係ないこと0

なっていれば明かりがつく」と考察をした。ここでのその他

1

考察で「形も関係がない」ことを捉えた子供が 10 人，「回路になっていれば明かりがつくことを捉えた子供が18 人という結果となった。
（４）考察①

独自性，集中性・協働性について【写真 16】Ａ児のイメージ図【写真 17】A 児のイメージ図

導線の長さを長くしたり，豆電球の位置を高くしたり，導線が折れ曲がっている教材を提示したことで，子供たちが日頃から目にしている「電柱」「ホース」「扇風機」などの日常の事物と本単元学習とを関連付けて予想をしたり，それぞれを比較することによってその特徴を捉えたりして，自分のもっている素朴概念を整理しながら探究することができた。また，
子供の生活経験や予想とのずれがある教材を段階的に提示したことで，それぞれの特徴を比較し，「なぜ明かりがつくのだろう」という疑問をもち，主体的に共通点を見出そうとする
姿が子供の予想や考察の内容から見出された。これは子供が独自性を発揮している姿であると考える。このことから，子どもの素朴概念を基にした教材開発の有効性が明らかとなった。また，子供が「明るさ」や「速さ」を調べるために何度も繰り返し実験を行う姿が見られた。さらに，その中で子供たちは自分の問題を解決するために，次ページ資料５のようにペアの友達と相談しながら写真 18 のように周りを暗くして実験をしたり，元の長さの導線と比較して実験を行ったり

21【３「ふくおか教育論文」】【写真 18】実験方法を工夫する子供するなど，様々な方法で自分の考えを試しながら実験を行っていた。このように，実験をしながら自分が気づいたことを相手と交流することで新たな視点を共有したり，新たな疑問をもったりする子供の姿が多く見られた。これは繰り返し実験することが可能であり，１人で実験することができない教材を設計したために子供が集中性・協働性を発揮することができた姿であると考える。これらのことから，子供の素朴概念を基にした教材の設計の有効性が明らかになった。
【資料５】子供の対話の内容

Ａ：坂道になったら暗くなると思うんだ。でも，このままだと明るくてよく分からないね。
Ｂ：じゃあ，ノートを立てて周りを暗くしてみようよ！
Ａ：確かに明かりがよく見えるね！
Ｂ：どっちの方が明るいかな・・・・②

科学性について【表 12】子供が予想で捉えた内容

表 12 は，子供の予想の内容について，段
階ごとにどのように変化したのか整理した表である。使う段階においては，事象の特徴（導線が長い，坂道になっている，折れ曲がっている）に着目した子供が多く，科学概念について記述している子どもは１名であった。
しかし，科学的な探究を繰り返すことで，科学概念に基づく記述をする子供が，検討する段階では 21 名，更新する段階では 25 名と増【表 13】子供が考察で捉えた科学概念の内容加した。これは，子供の素朴概念に基づいた児童が考察で捉えた科学概念の内容（長い・坂道・折れ曲がり）段階

教材を複数提示したことで，子供がそれぞれの事象の特徴や共通性を見出し，「回路」とい考察の記述内容

使う段階

検討する段階 更新する段階

速さが変わらないこと

34

20

10

明るさが変わらないこと

14

23

13

時間が変わらないこと

1

0

3

どもの考察の内容をまとめたものである。表長さ, 高さ,形が関係ないこと

12

21

20

13 に示す通り，始めは「明かりのつき方」の回路になっていること

6

9

18

みに着目していた子供が，複数の実験を行っ

その他

16

0

0

う共通性を見出すことに近づいたからだと考える。また表 13 はそれぞれの事象に対する子ていくことで，新たに「長さや高さ，形が関係ないこと」，「回路になっていること」へと着目する視点が変容していることが分かる。これは子供の素朴概念に基づいた教材を複数提示したことで，子供が帰納的に考察をし，それぞれの事象の共通性である「回路」を見出しているということである。これは本研究の目指す子供像の特性の「科学性」を発揮する子供の姿であり，この科学性を発揮することができたことで次の問題解決に進み，自分の疑問に対して繰り返し探究することができるのだと考える。これらのことより，子供の素朴概念に基づいた教材を開発し，素朴概念を「使う」，「検討する」，「更新する」の３つの段階に位置付けることの有効性が明らかになった。

22【３「ふくおか教育論文」】

③

終末段階の検証及び活用の場について
写真 19 は３つの段階終了後に子供に次に調べてみたい教材を考えさせた記述である。

資料 13 に示す２人の子供は新たな教材を自分で考え，自分の変容させた概念をより強固なものにしようとしていると考える。このことから，複数の連続・発展的な実験の場を位置づけた学習過程の工夫を行ったことは，子供の帰納的な考察を促したことに加えて，演繹的な思考も働かせることができたと考える。これらのことから，複数の連続・発展的な実験の場を位置づけた学習過程の工夫の有効性が明らかとなった。

【写真 19】

子供が調べたい事象

単元の終末段階には，写真 20 のように導線が教室１周分の長さがある導線（赤，緑の導線がそれぞれ 15m，回路全体の長さは 30m）をつないだ教材を提示し，予想をさせた。（写真20）子供達の多くは「回路になっているから明かりはつく」と予想をした。しかしながら，長さがこれまでよりも大幅に長くなっているため，「さすがにつかないだろう」「明るさや速さが変わるのではないか」と考える子供もいた。実際に実験をすることで，「さすがにつかない」という概念をもった子供達も長さや高さ，形に関係なく「回路になっていれば明かりはつく」ことが分かり，自分の概念を変容させることができたと考える。また，つくと予想していた子供達も自分の科学概念をより強固なものにできた。これらのことから，子供の主体的な問題解決を促進し，子供が自分のこだわりをもって学習に臨む姿が見られるようになったといえ，子供の素朴概念を基に教材開発を行うことの有効性が明らかになった。

【写真 20】子供に提示した事象とそれに対する子供の予想

23【３「ふくおか教育論文」】

（５）全体考察
実践１「音のふしぎ」，実践２「電気の通り道」の２つの実践から，子供の素朴概念を活かした教材の開発と構成の有効性を検証する。グラフ１は，本研究の最終段階である実践２「電気の通り道」の素朴概念を更新する段階における，子供の実験方法の的確性について調査した結果である。グラフの「的確である」とは，実験において検証する視点と検証のための実験方法に整合性が見られる子供である。また，「視点だけを決められた」とは，検証する視点は決めることができた子供である。さらに，「方法だけを決められた」とは，検証のための実験方法は決めることができた子供である。この調査から実践の最終段階において，科学的な探求を遂行するための視点を明確にできた子供は 81％であることが示された。このことから，子供の素朴概念に基づいて教材の開発を行ったことは，目指す子供の像の独自性（自分なりに問いをもつこと）を発揮することに有効であると考えられる。しかしながら，方法だけを決めた子供や未記入の子供が併せて 19％いることから，第３学年の学齢期に応じた検証方法を見出すことができるような手立てを工夫する必要があるといえる。
【グラフ１】子供が考えた実験方法の的確性

N＝37

19

0%

20%
的確である

11

40%

3

60%

視点だけを決められた

4

80%

100%

方法だけを決められた

未記入

また，グラフ２は実践１，２の各段階における予想と考察の場面において，科学概念への気づきの変化を表したグラフである。実践１及び２ともに，学習の初めの段階では本質的な科学概念への気づきとなるキーワードを記述できていた子供はごく少数であったが，段階を経るごとに，科学概念に気づく子供が増えていることが分かる。これは，開発した教材を概
念変容のプロセスに沿って位置付けたことで，子供が自らの素朴概念を科学概念へと段階的に変容させることができているからであると考える。このことから，子供の素朴概念を出発点として，素朴概念の変容を促す教材を複数開発し，それらを効果的に構成することで，子供は科学的な探求を繰り返すこととなり，独自性，集中性・協働性，科学性を発揮し，科学概念へと自らの概念を変容させることができたと考える。
【グラフ２】予想と考察における科学概念への気づき
考察における科学的概念への気づき

予想における科学的概念への気づき
35

30

33

Ｎ＝36
25

Ｎ＝36

30

24

25

20

18
20

18

15
15
12

10

10

10

8
6

5
5

7

5

2

1
0

0
実践１（震え）実践２（回路）実践１（震え）実践２（回路）

素朴概念を使う段階
素朴概念を検討する段階
素朴概念を活用する段階

素朴概念を使う段階
素朴概念を検討する段階
素朴概念を更新する段階

24【３「ふくおか教育論文」
】

６

成果と課題
○

子供の素朴概念に基づいて教材を開発することは，子供が自らの経験知を背景として教材とかかわることを誘発するとともに，自分なりの教材に対する視点をもつことができるため，独自性を発揮させる上で有効であった。

○「素朴概念を使う，検討する，更新する」の３つの段階に応じて教材の構成を工夫することは，子供の概念変容の過程に寄り添うとともに，新たな要素に気付く機会を提供することにつながり，科学概念の変容・更新に効果があることが明らかになった。

〇 複数の連続・発展的な実験の場を位置づけた学習過程の工夫をすることは，子供が帰納的に考察を行い，素朴概念を科学概念へと変容させることに加え，演繹的な思考も同時に始まり，子供の中で新たな素朴概念が生まれ，主体的に学習することに効果があることが分かった。
●

子供が調べる教材について多くの視点があるときには，子供が帰納的に考察をすることを妨げてしまうこともあるため，学習の中で視点を定めることを検討する必要がある。

●

子供の思い込みは，簡単には変容させられないこともあるため，学習前の段階における事
象との出会いや経験知を増大させる工夫が必要である。

＜参考文献＞
・小学校指導要領解説

理科編

文部科学省

大日本図書

2018 年 2 月

・問題解決学習のストラテジー

藤井千春

明治図書

1996 年 3 月

・学校と社会

デューイ

岩波文庫

1957 年 7 月

・民主主義と教育

デューイ

岩波文庫

1975 年 6 月

・辻合華子 長谷川春生

STEAM 教育とデューイ―STEAM 教育と経験主義の親和性―

日本科学教育学会研究会研究報告

諸外国の教育改革に見る 21 世紀型の資質・能力と学びのイノベーション

・松尾知明

第 21 回海外日本語教育研究会
・PISSA2015 評価の枠組み
・石井恭子

経済協力開発日本教育方法学会紀要『教育方法学研究』

・令和の日本型学校教育勇希2016 年 1 月

科学教育における科学的探究の意味―D,Hawkins による Messing About 論を手がかりに―・原科

2020 年

中央教育審議会答申

2014 年 3 月

2021 年

子供が「科学する」理科学習 ―科学は誰のものか―

信州大学教職大学院研究額研究科高度教職実践先行 2020 年実践研究報告書
・理科授業をデザインする 理論とその展開 自律的に学ぶ子供を育てる
東洋館出版社2017 年 3 月

25【３「ふくおか教育論文」】

2020 年
森本信也