科学的な思考力を育む中学校理科の授業（第一年次）－生徒が主体的に課題を見いだし，仮説・検証計画を導き出す工夫を通して－
科学的な思考力を育む中学校理科の授業（第一年次）
―生徒が主体的に課題を見いだし，仮説・検証計画を導き出す工夫を通して―
長期研究員 鴫 原


卓

《研究の要旨》
知識基盤社会といわれている現代において，科学技術人材育成へ向けた科学技術教育の充実が図られている。中長期研究員 鴫 原  卓 
学校理科においては科学的な思考力の育成が求められており，その力の育成には生徒が自然の事物・現象から課題≪研究の要旨≫
知識基盤社会といわれている現代において，科学技術人材育成へ向けた科学技術教育の充実が図られている。中を見いだし，主体的な課題解決の過程が重要だと考える。そこで本研究では研究の一年次として，課題解決の過程
学校理科においては科学的な思考力の育成が求められており，その力の育成には生徒が自然の事物・現象から課題の前半部である課題把握，仮説・検証計画の段階を研究の中心に据え，生徒の科学的な思考力の育成をめざした。
を見いだし，主体的な課題解決の過程が重要だと考える。そこで本研究では研究の一年次として，課題解決の過程の前半部である課題把握，仮説・検証計画の段階を研究の中心に据え，生徒の科学的な思考力の育成をめざした。
Ⅰ 研究の趣旨

物・現象に対して，既有の知識，経験を活用しながら課知識基盤社会といわれている現代において，次代を担題を見いだし，解決に向けた仮説・検証計画をつくり出う科学技術人材の育成がますます重要な課題となっていす過程を研究の中心に据えながら，単元を通して科学的る。その要請は学校現場においても例外ではなく，社会な思考力を育むことを本研究の主題に設定した。

背景を反映し，科学技術教育の充実が図られている。科

学・産業の急速な進展に即応し，昭和年に実施されたⅡ 研究の概要

学習指導要領改訂の際，中学校理科における評価の観点

１ 研究仮説の一つとして，科学的に思考する力が位置付けられた。
現在の中学校理科においては，「科学的な思考・表現」として評価の観点に位置付けられ，生徒の科学的に思考下記の二つの視点に基づいた手だてを講じれば，科学的な思考力を育むことができるだろう。
【視点１】自然の事物・現象から主体的に課題を見いだ
させる工夫

する力の育成が求められている。本研究における「科学的な思考力」については，現行の学習指導要領及び元文【視点２】課題を焦点化し，仮説・検証計画を導き出さ
せる工夫

部省初等中等教育局教科調査官である角屋重樹氏らのとらえ方を基に，「自らの既有の経験を基に自然の事物・現２ 研究の内容

象から課題を見いだし，主体的な課題解決の過程を通し 【視点１】に基づく手だて（生徒が主体的に課題を   て新しい意味の体系をつくり出していく力」と定義した。

見いだすことができる教材の工夫）

課題解決の過程とは，科学的に探究する活動を通して，生徒に対して未知の事象を提示することで，一時的に科学的な見方や考え方をもつようになる過程である。

生徒の興味・関心を喚起することはできる。しかし，生ＯＥＣＤによるＰＩＳＡ調査からは，我が国の生徒の徒は解決する手がかりを見付けることが困難なために，思考力・判断力・表現力等を問う読解力，知識・技能を生徒自身が主体的に課題をとらえ，解決していこうとす活用する力に対する課題が指摘された。また，平成年

る意欲の高まりには至らない。

度及び年度の全国学力・学習状況調査では，科学的に生徒の課題解決意欲を高めるためには，生徒自らが自思考する力に大きく関わる「主として『活用』に関する然の事物・現象の中に疑問を抱き，主体的に課題を設定問題」への課題が指摘された。さらに，研究協力校の生することが重要である。そこで，授業の導入時に教師が徒についても，課題設定や仮説を基にした解決のための提示する教材は，生徒の既有の知識体系下にありながら計画立案に対し，受動的にとらえる生徒も多く，生徒自も，目の前の事物・現象について十分に説明することがらが学び，課題を解決していく姿に十分到達していると難しく，新たな視点を見いだせるものとなるよう工夫すはいえない実態があった。

る。その上で，生徒一人一人が抱いた疑問や不思議をペ「科学的な思考力」は一単位授業の，ある段階においてアやグループ，クラス全体で共有し，解決していこうと育まれるものではなく，単元を通した主体的な学び全体する思いを高めた上で課題を設定する。

を通して育まれていくと考える。よって，授業の導入段

 【視点２】に基づく手だて（)RXU4XHVWLRQ6WUDWHJ\階における生徒の主体的な学びは，その後の原動力となの指導法を基にした仮説・検証計画の作成）

り，主体的な学び全体を通した科学的な思考力の高まり

課題解決の過程において，導入段階における生徒の主のために重要であると考える。そこで，生徒が自然の事体的な学びは，その後の学習活動を促進し，全体を通し―- 59
59 -―た科学的な思考力の高まりに繋がる。生徒が主体的に仮の球を水に入れる事象提示を行った（図２）。生徒の多く

説・検証計画を立てるためには，事象の見方や考え方なはボウリングの球が重いため沈むと予想したが，水に浮どを整理し，調べる対象や条件を焦点化するなどの，思くという相反する事象に驚き，疑問を抱いた。目の前の考を支援する必要がある。そこで，&RWKURQ-+らが提事象について，既習の内容を基に説明しようとしても十唱した指導法である“)RXU4XHVWLRQ6WUDWHJ\”（以下，分にできないことで思案したり，抱いた疑問を生徒同士４ＱＳ）の考え方を基にした指導を取り入れることにすで共有し，新たな視点で話し合ったりするなど，疑問をる。４ＱＳとは，生徒が自らの力で測定方法や条件設定解決していこうとする思いを高めることができた。

を定量的に見いだすため，教師があらかじめ用意した67(3１～４の質問に生徒が答えることで，定量化を意識した仮説を導き，実験計画へとつなげるものである。



本研究においては，小林辰至氏らの開発した仮説設定



シートを基に，生徒が課題解決のために考えた条件と予

想される結果との因果関係を見通して考え，条件と結果
図２
水に浮かぶボウリングの球を結び付けた仮説を設定することができるよう，ワークまた，目には見えない浮力が働く条件を生徒一人一人シートの構造を工夫した（図１）。に見いださせるには，具体物を操作させながら，思考させる必要があると考えた。土を入れた２Ｌ用ペットボト

課題ルを用意し，生徒に重さを確認させた後に水に沈め，浮67(3 何について調べますか 67(3 数値化するためには

力がどのように働くのか体験させた（図３）。水にペット67(3

を

仮説

ボトルを深く沈めるほど，手に感じる「手応え」が軽くなることから，生徒は「物体を深く沈めるほど浮力は大は67(3図３ 浮力の体験

を  から  にすればきくなるのではないか」「浮力の大きさは，物体が水に触れる面積が関係するのではないか」など，浮力が働く条件を焦点化し，課題を主体的に設定できた。

大きくなる

図１ 構造を工夫した４ＱＳワークシート ２  に基づく授業の実践Ⅱ

４ＱＳの利点は，仮説を立案するまでの思考過程が構本時のねらいを「ばねの伸びを測定する実験を通して，造化され可視化できることである。ペアやグループ，ク加える力の大きさと ばねの 伸びの規則性 を見いだすこラス全体で互いの思考過程を共有し，比較・検討することができる。」と設定した。とは，課題解決 に 向けた条件や実験方法がより精査され加える力の大きさとばねの伸びとの関係を 見いだすると考える。生徒の思考を共有させる場としてホワイト過程において，４ＱＳを活用した。ばねの伸びは，おもボードなどを活用し，生徒同士の思考をつなげ，自由にりの重さによって変化することは生活経験上，定性的に思考過程を加筆，修正できるようにした。

体得している。そこで，４ＱＳを活用することによって

３ 授業の実際

ばねの伸びとおもりとの関係を整理し，定量的に見いだ

 対 象 生 徒 第１学年名（１学級）

すための条件を設定した。生徒たちは４ＱＳを基に，「ば 単 元 名「力のはたらき」 総時数  時間 

ねの伸びを数値化するため定規を使用し，それを固定す 授業実践Ⅰ浮力の大きさは何に関係するかることで，同じ条件で測定できそうだ」と，自分たちで 授業実践Ⅱばねの伸びに規則性はあるか

課題解決に向けた仮説を立案し，それを基にした実験計

画を作成することができた（図４）。

２  に基づく授業の実践Ⅰ
本時のねらいを「物体を水に沈めると軽く感じること

に疑問をもち，実験を通して浮力は水に沈めた体積に関 係することを見いだすことができる。」と設定した。



事前の調査から，生徒はお風呂やプールなどで身体が

浮かぶ経験はしているが，浮力は目に見えないために浮

力について考え，その働く条件まで意識することは少ないことが分かった。そこで生徒の実態を踏まえ，浮力が※ おもりを１→２個にすれば，ばねの伸びも２倍になるだろう。比例しているといえる。
 図４ 生徒が４ＱＳで導いた仮説

働く条件に対する課題意識を高めるために，ボウリング- 60 -― 60 ―

生徒たちは４ＱＳにより可視化された思考過程を基アンケートと同時にとった４ＱＳに関する自由記述からに，互いの考えを共有し，比較・検討した。
「ばねの伸びも「４ＱＳは自分が今，何を求めたいのか整理されて使とおもりの重さの関係は比例するだろう」と見通しを立いやすかった」「 仮説や実験計画を立てるのに使いやすかてたグループは「ばねの変化の割合は一定になるだろう」った」などと，多くの生徒から４ＱＳの有効性を認めると話し合いながら結果を予想し，おもりの重さを一定の回答があった。  

割合で変化させるように仮説・検証計画を考えていた。

この結果から４ＱＳの活用は，課題解決へ向け条件をまた，ばねに力を加えるおもりとして，消しゴムやペン導き出し，仮説・検証計画立案までの思考を支援するこなど，身近なものを考えた生徒は，思考が可視化されたとに有効だと考えられる。さらには，４ＱＳを活用して４ＱＳを基に比較・検討することで，実験用おもりを使立案した仮説・検証計画を基に，ホワイトボードで考え用した方が条件統一されると，考えを修正することがでを共有し，比較・検討することで，課題解決へ向けたよきた。課題解決へ向けて，より妥当性の高い検証や実験り妥当性の高い仮説・検証計画を導くことに有効であるの方法に気付くことができた。

ことが分かった。

 科学的な思考力の育成について

Ⅲ 研究のまとめ

福島県で実施している

１ 研究の成果

「定着確認シート」の中で， 視点１に基づく手だてについて

本授業実践内容に関する科

授業実践後に「自ら疑問をもち観察，実験に臨むこと学的な思考力について問うができたか」に関し，アンケート調査を行った（図５）。

問題を，学習単元終了後に

人中人 ％ の生徒が肯定的な回答をした。また，実施した。科学的な思考力

同アンケートの自由記述では「目の前のことが予想と違を問う「主として『活用』い，どうしてボウリングの球が水に浮いたのか友達と話に関する問題」の正答率がし合ったことが印象に残っている」と課題設定に至るまサンプル校を上回った（図７）。図７  問題の正答率

サンプル校  研究協力校 
主として『活用』 に関する問題 で，思案した過程を肯定的にとらえていた。生徒の問題

さらに「自ら観察，実験の条件を設定することができ意識を喚起するよう事象提示を工夫することで，生徒はていたか」と「主として『活用』に関する問題」の正答疑問をもち，主体的に課題解決に取り組もうとする思い率をクロス分析した 図８ 。その結果から４ＱＳを活用を高めることができたと考えられる。

し「自ら観察，実験の条件を設定できた」と肯定的に回答をした生徒ほど，正しく解答できたことが明らかとな

自ら疑問をもち観察，実験に臨むことができたか
授業実践前 24%



52%

36%

20%
やや当てはまる

40%60%
やや当てはまらない

授業実践後 らの力で立案することは，自分の考えを立証したいという願いが観察，実験の中で強く意識され，課題に対して った。生徒自身が課題を見いだし，仮説・検証計画を自28%当てはまる

0%

より一層思考を深めたと考えられる。一単位授業の導入
80%100%
当てはまらないから展開における生徒自身による主体的な学びは，生徒

図５ 理科学習に関するアンケート（ 人）
 視点２に基づく手だてについての考えを深化させ，科学的な思考力を育むことができた

授業実践後に実施した「自ら観察，実験の条件を設定と考える。
質問事項

選択肢 

正答 

誤答 することができていたか」というアンケート調査では，

自ら観察，実験の当てはまる

 人

 人

４ＱＳ活用後，％の生徒が肯定的な回答をした（図６）。

 条件を設定する

やや当てはまる

 人

 人

 ことができていやや当てはまらない 人 人

自ら観察，実験の条件を設定することができていたか事前
 授業実践前

1%

28%



たか当てはまらない
 人
 人
図８ 正当率とアンケートのクロス分析
図８
問題とアンケートのクロス分析54%

 授業実践後
事後38%

２ 今後の課題
課題解決の過程における導入から仮説・検証計画の立
0%


当てはまる

20%
やや当てはまる

40%60%

やや当てはまらない

80%

100%

案までを中心に研究を進めたが，次年度は今年度の研究当てはまらない
図６ 観察，実験の条件設定に関するアンケート（ 人）

を深めつつ，結果の分析・解釈の部分を研究の中心に据え，生徒の科学的な思考力を育むよう研究していきたい。
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